|
|
||
|
Технический университет Молдовы Кафедра электроэнергетики
|
||
|
|
||
|
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
для студентов энергетического факультета заочного обучения
|
||
|
|
||
 |
||
|
Кишинэу
|
||
|
|
||
|
ТУМ
2002
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
Программа, методические указания и контрольное задание по курсу "Электротехнические материалы" предназначаются студентам третьего курса заочного а!деления энергетическою факультета специальностей 1901 "Электромеханика" и 190! "Электроэнергетика".
|
||
|
|
||
|
Составитель конференции университар
доктор техники Ион Дробеику
Отек 1Вс нный редактор коаференцнар университар
доктор техники Ном Нроцук
Рецензент профессор университар
доктор техники Тудор Лмброс
|
||
|
|
||
|
О ТТТ.М.,2002
|
||
|
|
||
|
|
||
|
СОДЕРЖАНИЕ
|
||
|
|
||
|
Введение........................................................... 4
Программа курса и методические указания................ 5
1. Цель и задачи курса............................................. 5
2. Структура и объем курса...................................... 5
3. Содержание лекций........................................ 6
4. Лабораторные работы.......................................... И
5. Практические занятия.......................................... 12
6. Курсовое проектирование и домашние задания........... 12
7. Самостоятельная работа........................................ 12
Контрольное задание............................................ 13
8. Вопросы к дифференцированному зачету по курсу
«Электротехнические материалы».......................... 33
Литература ....................................................... 35
|
||
|
|
||
|
|
||
|
3. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ*
Лекция 1. Введение. Цель и задача курса. Роль ученых в развитии электротехнических материалов. Краткий обзор требований стандартов, предъявляемых к электротехническим материалам. Содержание курса. Классификация электротехнических материалов по назначению/I, с. 3-16; 2, с.3-15, 88-90/.
< Методические указания
При изучении этих вопросов необходимо проработать материалы литературы, указанные в скобках.
Следует обратить внимание на классификацию электротехнических материалов и определения, даваемые согласно стандартам.
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Лекция 2. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость. Основные виды поляризации диэлектриков. Классификация диэлектриков по виду поляризации /1, с. 17-24; 2,
с. 16-22/.
Лекция 3 Диэлектрическая проницаемость сложных диэлектриков. Температурный коэффициент (ТК) диэлектрической проницаемое т и Электропроводность диэлектриков. Удельные объемное и поверхностное сопротивления твердых диэлектриков /1, с 24-36, 2, с.22-33 /
—,
Все перечисленные лекции двухчасовые. Распределение программы курса по лекциям выполнено согласно учебному плану для студентов дневного отделения. ...... , 1 ■
** Как видно из структуры и объема курса» число часов на заочной форме
обучения меньше чем на дневной. Поэтому курс изучается самостоятельно
|
||
|
|
||
|
6
|
||
|
|
||
|
|
||
|
Лекция 4. Природа диэлектрических потерь. Векторная диаграмма токов в диэлектрике. Угол диэлектрических потерь и его функция тангенс. Роль этой характеристики при оценке качества электроизоляционных материалов. Удельные диэлектрические потери. Добротность диэлектрика /1, с.49-66; 2, с.43-57/.
Лекция 5. Пробой диэлектриков. Пробивное напряжение и электрическая прочность. Основные виды пробоев твердых диэлектриков: электрический, тепловой, электрохимический. Распределение напряжения в двухслойном диэлектрике. Определение электрической прочности диэлектриков /1, с.66-84; 2, с.58-73/.
Лекция 6. Физико-химические и механические свойства ^ диэлектриков. Гигроскопичность. В ла го проницаем ость. Тропикостойкость. На гре востойкость. Морозостойкость. Теплопроводность. Растворимость. Радиационная стойкость. Роль механических и физико-химических характеристик при оценке качества электроизоляционных материалов /1, с.84-104; 2, с. 73-88/.
Лекция 7. Газообразные диэлектрики. Пробой газов. Самостоятельный и несамостоятельные разряды. Однородное и неоднородные поля. Зависимость пробивного напряжения от давления, полярности электродов. Газообразные электроизоляционные материалы. Воздух, водород, азот, элегаз» фреон, пары фторорпанических жидкостей /1, с.67-74,106-110; 2, с.88-94/.
Лекция 8. Жидкие электроизоляционные материалы. Электрическая прочность. Особенности пробоя жидких диэлектриков. Температура вспышки. Вязкость. Температура застывания. Трансформаторное масло. Получение. Требования, предъявляемые ГОСТами Способы испытания. Загрязнения. Способы очистки и регенерации масла. Совол. Совтол. Кремнийорганические и фторорганические жидкости/1, с. 110-119;2,с.94-101/.
|
||
|
|
||
|
7
|
||
|
|
||
|
|
||
|
Лекция 9. Смолы. Природные смолы. Шеллак, канифоль, ископаемые смолы. Полиолефины, полистирол, поливинилхлорид. Эпоксидные, кремнийорганические, фенолоформальде гидные смолы. Способы получения. Характеристики. Применение/1, с. 126-146; 2, с. 107-129/.
Лекция 10. Электроизоляционные лаки и компаунды. Волокнистые электроизоляционные материалы. Органические: дерево, бумага, картон, фибра. Неорганические: асбест, стекловолокно. Синтетические: капрон, нейлон, лавсан/1, с. 149-171;2 с. 129-136/.
Лекция 11. Пластические массы. Слоистые пластика Гетинакс. Текстолит. Получение и применение. Эластомеры. Резина, эскапон. Каучук. Получение, характеристики и применение/1,с. 171-175; 2,с. 148-160/.
Лекция 12. Минеральные электроизоляционные материалы. Слюда и материалы на основе слюды. Керамические материалы. Фарфор. Высокочастотная керамика /1, с. 195-217; 2, с. 160-185/.
Методические указания
При изучении этой темы необходимо уяснить сущность процессов в диэлектриках при воздействии на них постоянного и переменного электрических полей
В этом разделе рассматриваются основные электрические характеристики дюлектриков: диэлектрическая проницаемость, ее температурный коэффициент, удельное объемное и поверхностное сопротивления, угол диэлектрических потерь и его функция тангенс, удельные диэлектрические потери, добротность и электрическая прочность. Надо знать размерности и единицы этих величин и характеристик, обратив особое внимание на размерности в СИ;' кроме этого, необходимо знать формулы, относящиеся к определению указанных характеристик.
Большое внимание надо обратить на физико-химические свойства диэлектриков (гифоскопичность/влагогтроницаемость, тропикостойкость*- нагревог и морозостойкость, теплопровод-
|
||
|
|
||
|
|
||
|
ность). Обязательным является знание классов няфсвосгойкости электрической изоляции.
Рассматривая жидкие электроизоляционные мя1е риалы, необходимо обратить внимание на характеристики, ксиирма свойственны только жидким диэлектрикам (темюржуря вспышки, вязкость). Следует знать требования стаидяри к трансформаторному маслу как основному жидкому диэлектрику.
Большое разнообразие современных электроизоляционных материалов создают известные трудности при их изучении, однако студент должен уметь самостоятельно выбрать нужный изоляционный материал для конкретной конструкции и условий эксплуатации. Он должен также четко знать, какие электроизоляционные материалы применяются для изоляции кабелей, электрических машин, изоляторов и других электротехнических устройств.
ПРОВОДНИКОВЬШ МАТЕРИАЛЫ
Лекция 13. Общие свойства проводниковых материалов. Классификация .Предъявляемые к ним требования. Материалы с большой удельной проводимостью: алюминий» медь, бронза, латунь, биметалл. Материалы с большим удельным сопротивлением: манганин, константен, хромоникелевые сплавы /I, с. 218-265; 2, с 186-229/.
Методические указания
При изучении этих материалов следует особо выделить группу материалов, обладающих высокой проводимостью^ обратить внимание на свойства меди и алюминия, технико-экономические показатели их применения и возможность замены меди алюминием в нашей стране.
|
||
|
|
||
|
9
|
||
|
|
||
|
|
||
|
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
|
||
|
|
||
|
Лекция 14. Электропроводность полупроводников на основе зонной теории твердых тел. Полупроводники Р- и Н-типов. Методы определения типа электропроводности полупроводника. Основные полупроводниковые материалы: германий, кремний, карбид кремния, селен. Получение, свойства и применение /1,с. 265-310; 2, с. 229-266/.
Методические указания
В разделе, посвященном изучению полупроводников, прежде всею должны быть рассмотрены вопросы электропроводности их различных групп, методы определения характера электропроводности. Изучение полупроводниковых материалов проводится тю фуппам в зависимости от их химического состава. Для правильного понимания свойств полупроводников необходимо ознакомиться с технологическими процессами их изготовления.
МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Лекимя 15 Классификация электротехнических материалов по магншпым свойствам. Общая характеристика магнитных материалов Протекающие в них процессы. Характеристики магнитных материалов. Магнитная проницаемость, коэрцитивная сила и др Потери в магнитных материалах. Назначение и классификация машитых материалов /1, с. 15-16, 310-319; 2, с. 14-15,267-275/.
Лекция 16. Магнигомягкие материалы. Предъявляемые к ним требования Технически чистое железо (армко-желеэо, карбонильное) Листовая электротехническая сталь. Состав, способы получения, сортамент, свойства, область применения /!,
с 319-326; 2,с. 275 281 /.
|
||
|
|
||
|
10
|
||
|
|
||
|
|
||
|
Лекция 17. Магнит от вердые материалы. Предъявляемые к ним требования. Характеристики магаитотвердых материалов. Основные магнит от вердые материалы, используемые в технике /!, с. 338-346; 2, с 291-298/.
Методические указания
При изучении этого раздела необходимо рассмотреть физику процессов, происходящих в магнитных материалах под действием внешних магнитных полей на различных этапах намагничивания. Особое внимание следует обратить на основные характеристики магнитных материалов, основную кривую намагничивания, индукцию насыщения, остаточную индукцию» коэрцитивную силу и магнитную проницаемость. При этом необходимо знать физическую сущность этих характеристик, классификацию магнитных материалов по их свойствам и их представителям; особое внимание уделить электротехнической стали, как основному магнитомягкому материалу.
4. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Целью проведения лабораторных работ является более глубокое освоение теоретических знаний, знакомство с некоторыми практическими определениями характеристик электротехнических материалов, а также изучение некоторых образцов материалов и снятие их характеристик, свойства и применение которых даются в теоретическом курсе.
Перечень лабораторных работ
1. Определение характеристик и потерь в магнитных материалах - 4 ч.
Содержание и цель работы заключаются в исследовании свойств магнитных материалов с помощью осциллографа по форме гистерезис но го цикла. Определение гистерезисных потерь
|
||
|
|
||
|
I!
|
||
|
|
||
|
|
||
|
и потерь от круговых токов.
2. Определение электрической прочиост и трансформа горного масла 2 ч.
Содержание и цель рабогы заключаются в ознакомлении со способом определения электрической прочности транс форма I орного масла и требованиями с ганда рта, предъявляемыми к нему;
Распределение лабораторных часов но специальностям
( дудеть» «очного отделения знер!етичеекого факультета выполняю! лабораторные рабогы I и 5.3
Преподаватели* ведущему лабораI орные занятия, предоставляется возможность в соответствии со специальностью студентов и наличием лабораторной» оборудования давать студентам выполнять и другие лабораторные работы в дополнение к приведенному перечню или частично изменяй, ею.
5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Учебном планом практические занятия по курсу не предусмотрены. Однако в целях углубления теоретических знаний на лекциях необходимо давать некоторые примеры
расчетов.
6. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ
Учебным планом курсовое проектирование не предусмотрено. Студенты заочного отделения выполняют контрольную работу согласно методическим указаниям и номеру варианта.
7. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
Самостоятельная работа студента звключаеюя в проработке
|
||
|
|
||
|
|
||
|
лекционного материала, подготовке к выполнению и защите лабораторных работ, подготовке к зачету по теоретическому курсу с исполь юванием литературы, приведенной ниже, а для студентов заочного отделения - в выполнении контрольной работы.
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
Выполнение контрольной работы должно способствовать лучшему и более глубокому усвоению теоретического курса и приобретению необходимых навыков в решении некоторых практических задач в области электротехнических материалов.
Контрольная работа составлена в соответствии с «Программой по курсу «Электротехнические материалы» для инженерно-технических специальностей энергетического факультета высших учебных заведений». При изучении теоретического курса студенту необходимо выполнить одну контрольную работу.
Все вопросы и задачи для контрольной работы следует решать самостоятельно, основываясь на проработанном теоретическом материале. В случае затруднений при ответе на тот или иной вопрос студент может обратиться в университет за консультацией в устной или письменной форме.
При выполнении и оформлении контрольной работы студенту необходимо соблюдать следующие требования:
- выполнить работу согласно учебному плану и сдать ее в деканат до начала экзаменационной сессии;
- выполнить работу в соответствии с шифром и настоящими методическими указаниями, в противном случае она будет возвращена без рецензирования;
- оформить работу должным образом: выполнить в отдельной тетради, с правой стороны на каждой странице оставить поля не более 2 см для замечаний рецензента; на обложке указать свою фамилию, имя и отчество, домашний адрес, номер учебного шифра, наименование дисциплины и дату выполнения работы;
|
||
|
|
||
|
13
|
||
|
|
||
|
|
||
|
- перед ответом на каждый вопрос и решением задачи следует указать условие, причем ответы и решение располагать в строгой последовательности согласно таблице вариантов, излагая их ясно, точно и полно; объем контрольной работы не должен превышать одной ученической тетради;
- схемы, графики, рисунки выполнить с помощью чертежных инструментов, соблюдая требования действующих ГОСТов и ЕСКД как в буквенных обозначениях, так и обозначениях электрических схем;
- в конце работы указать использованную литературу, поставить дату выполнения и подпись;
- в случае, если контрольная работа не зачтена, все необходимые исправления должны быть сделаны на левой стороне той же тетради. После подписи рецензента нельзя вносить какие-либо исправления в текст или схемы и рисунки, проверенные рецензентом.
Если при рецензировании контрольной работы преподаватель установит, что она выполнена студентом не самостоятельно, то работа будет возвращена без рецензирования.
Зачетная кот рольная работа должна быть предъявлена до сдачи зачета; при ее отсутствии студент к зачету не допускается.
Выбор варианта
Номер варианта контрольной работы определяется, суммой последних двух цифр номера* зачетной книжки. Например, если номер зачетной книжки студента 201139, то номер варианта 12. Каждый вариант включает пять вопросов и две задачи, которые необходимо выбрать -из задания на контрольную работу согласно таблице. Так, варианту 12 будут соответствовать вопросы 13, 32, 51, 70.89 и задачи 108 и 127.
|
||
|
|
||
|
14
|
||
|
|
||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Часть первая. Электрические явления в диэлектриках
1. В чем заключается различие полярных (дипольных) и неполярных (нейтральных) веществ? Приведите примеры тех и других. Что называется дипольным моментом молекулы и в каких единицах он измеряется?
2. Что называется поляризацией диэлектрика? Как она оценивается количественно? Что называется диэлектрической проницаемостью, восприимчивостью?
3. Укажите основные виды поляризации диэлектриков. Как классифицируются диэлектрики по виду поляризации?
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
15
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||
|
4. Как зависит диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков от частоты в случаях нейтральной и полярной жидкостей?
5. Как зависит диэлектрическая проницаемость различных типов твердых диэлектриков опт температуры и частоты?
6. Изложите особенности поляризации сегнетоэлектриков по сравнению с поляризацией обычных (линейных) диэлектриков. Что является точкой Кюри для сегнетоэлектрика?
7. Как определяется диэлектрическая проницаемость смеси двух (или большею числа) диэлектриков, не вступающих друг с другом в химическое соединение? Приведите уравнения для определения диэлекгрической проницаемости смеси.
8. Опишите различные виды электропроводности диэлектриков. В каких единицах измеряется удельное объемное сопротивление и удельное поверхностное электрическое сопротивление диэлектрика?
9. Обьясните физически электрическую проводимость жидких диэлектриков.
10. Почему очистка жидких диэлектриков от примесей снижает их удельную проводимость?
11 Чем объясняется спадание тока в твердом диэлектрике при включении ею под постоянное напряжение? С чем связаны ускорение и замедление этого процесса в однородном диэлектрике?
12. Почему у твердых диэлектриков учитывается не только объемная, но поверхностная проводимость? От каких факторов зависит последняя?
13. Что называется кривой ионизации электрической изоляции и какое практическое значение она имеет?
14. (>г каких факторов зависит электрическая прочность воздуха9
15 Что называется влаго», водостойкостью и водопогло-щением электроизоляционных материалов? Какое практическое значение имеют эти характеристики ?
|
||
|
|
||
|
16
|
||
|
|
||
|
|
||
|
16. Что такое тропикостойкость диэлектрика? Какие диэлектрики обладают особо высокой и низкой тропикостойкостью? Что называют фунгицидами?
17. Что такое нагревостойкость диэлектрика? Каково ее практическое значение? Опишите классы нагревостойкости электрической изоляции (по ныне действующему стандарту).
18. Что такое теплопроводность? Какое практическое значение имеет теплопроводность диэлектриков? В каких единицах измеряется удельная теплопроводность?
Часть вторая. Виды электроизоляционных материалов
19. Чем отличаются органические диэлектрики от неорганических? Назовите по 2-3 органических и неорганических диэлектрика, укажите их основные характеристики
20. Какие газы находят применение в электрической изоляции?
21. Укажите известные газы, обладающие повышенной (по сравнению с воздухом) электрической прочностью^ и их основные особенности.
22. Перечислите важнейшие жидкие электроизоляционные материалы и основные области их применения.
23. Что представляет собой трансформаторное масло? Укажите его основные особенности как электроизоляционного материала и как охлаждающей среды.
24. В чем заключается явление старения трансформаторного масла? Какие факторы ускоряют и замедляют этот процесс?
25. Опишите свойства совола в сравнении со свойствами трансформаторного масла. В ответе обязательно увяжите электроизоляционные свойства совола с его химическим составом.
26. Что такое смолы? На какие группы разделяются смолы и для чего они применяются в электроизоляционной технике?
27. Как получают полистирол и полиэтилен? Приведите структурные формулы этих материалов. Укажите их основные электрические характеристики Области применения в
|
||
|
|
||
|
17
|
||
|
|
||
|
|
||
|
электроизоляционной технике и допустимые рабочие температуры.
28. Опишите состав, свойства и возможности применения полихлорвинила в электроизоляционной технике, при этом обязательно увяжите свойства материала с его химическим составом и строением молекул. .
29. Как получаются термопластичные и термореактивные фенолформальдегидные смолы? Для чего они используются в электротехнике?
30. Укажите свойства и области применения в электротехнике важнейших полиэфирных смол.
31. Опишите особенности и области применения в электротехнике эпоксидных смол.
32. Назовите основные виды кремнийорганических электроизоляционных материалов, укажите их преимущества и недостатки, а также возможности использования в электро- и радиопромышленности.
33. Охарактеризуйте фторорпанические электроизоляционные материалы (фторопласт-3 и фторопласт-4).
34. Опишите важнейшие природные смолы и возможности использования их в электроизоляционной технике.
35. Опишите свойства и применение в электроизоляционной технике битумов и компаундов на их основе. Какими способами можно повысить и понизить температуру размягчения битума?
36. В чем заключается отличие лаков от компаундов? Для чего применяются те и другие в электроизоляционной технике?
37. Какие (по химической природе и свойствам основы и растворителя) лаки являются лаками печной сушки и воздушной сушки?
38. Опишите процессы сушки и пропитки (лаками и компаундами) изоляции электрических машин и аппаратов и заливки компаундом. Для каких целей проводятся эти технологические операции? Отметьте особенности пропитки водными лаками.
|
||
|
|
||
|
18
|
||
|
|
||
|
|
||
|
39. Назовите положительные и отрицательные свойства волокнистых электроизоляционных материалов (органических и неорганических)?
40. Опишите различные виды электроизоляционных бумаг и картонов, их свойства и области применения в электропромышленности.
41. Укажете способ получения фибры, ее свойства и области применения в электротехнике.
42. Опишите важнейшие виды ла котка ней. К каким классам нагревостойкости они относятся?
43. Дайте определение и классификацию электроизоляционных пластических масс. Каковы их основные составные части? В чем заключаются особенности пластмасс без наполнителя?
44. Укажите особенности и области применения в электроизоляционной технике натурального каучука и различных видов синтетических каучуков.
45. В чем заключается сущность процесса вулканизации каучука? Для чего она применяется? Что такое эсканон? Каковы его свойства?
46. Как классифицируются электроизоляционные стекла по химическому составу? Как зависят ог состава электроизоляционные свойства стекол и какими путями их получают?
47. Опишете процесс получения стекловолокна, его свойства (в сравнении со свойствами других известных Вам волокнистых материалов) и области применения в электроизоляционной технике.
48. Какие материалы называются керамическими? Укажете важнейшие типы и области применения керамических электроизоляционных материалов.
49. Из каких сырьевых материалов изготавливается фарфор? Опишете процесс производства и свойства готового фарфора.
50. Чем обусловлена усадка фарфора и какое практическое значение она имеет? Как соединяются друг с другом отдельные
|
||
|
|
||
|
19
|
||
|
|
||
|
|
||
|
час I и фарфоровых изделий?
51. Для чего и каким образом производится глазуровка фарфора?
52. Опишите основные виды фарфоровых изоляторов, имеющих наибольшее значение для Вашей специальности, их свойства и методы испытания.
53. Опишите особенности и области применения в электроизоляционной технике слюд (мусковита и флогопита).
$4. Что такое асбест? Сравните его с другими известными Вам волокнистыми материалами.
55. Какая изоляция называется оксидной и как она получается на различных металлах и сплавах? Укажите возможности применения оксидной изоляции в электро- и радиопромышленности.
56. Что представляет собой фторидная изоляция?
Часть третья. Проводники, полупроводники и магнитные материалы
57. Опишите характер электропроводности проводниковых материалов.
58. Что называется удельным сопротивлением и температурным коэффициентом удельного сопротивления (ТК) проводниковых материалов? В каких единицах они измеряются и какова их величина у различных металлов и сплавов?
59. Опишите материалы высокой проводимости, применяемые в электротехнике, их основные физико-механические и электрические свойства.
60. Укажите свойства твердой и мягкой меди и области применения той и другой в электротехнике.
61. Какое влияние оказывает на свойства меди присутствие в ней примесей, и в частности кислорода?
62 Проведите сравнение свойств меди и алюминия. Обоснуйте технико-экономическую необходимость замены меди алюминием.
|
||
|
|
||
|
20
|
||
|
|
||
|
|
||
|
63. Опишите медные и алюминиевые сплавы, их на мшчемне и основные свойства.
64. Опиши 1С сгалсалюминисвыс провода и проводниковый биметалл, их свойства и области применения.
65. На зов те свойства свинца и укажи1е облает применении его в электротехнике.
66. Перечислите наиболее применяемые енливы высокою сопротивления с указанием величин р и ТК Укажи!е назначение этих сплавов и допустимые рабочие температуры.
67. Какие сплавы высокого сопротивления применяю!ся в измерительных приборах, реостатах, электронагревательных приборах и почему именно?
68. Какой режим работы (в отношении частоты включения и выключения) наиболее желателен дня нихрома в электронагревательных приборах и почему?
69. Укажите важнейшие материалы, применяемые для изготовления термопар. Как зависит термоэлектродвижущая сила от разности температур спаев термопары?
70. Кратко опишиге материалы, применяемые для изготовления нитей электрических ламп накаливания.
71. Укажите пути экономии цветных металлов в электромашиностроении и кабельной технике.
72. Кратко опишиге электротехнические изделия из угля, наиболее важные для Вашей специальности
73. Какими коэффициентами характеризуется качество непроволочных углеродистых сопротивлений?
74. Из каких материалов изготавливаются щетки для электротехнических машин?
75. Проведите сопоставление физической сущности процессов электропроводников. Что такое собственная проводимость? Объясните влияние примесей на удельную проводимость,
76. Опишете различные виды электропроводности полупроводников. Что такое собственная проводимость? Объясните влияние примесей на удельную проводимость.
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
// какие ноиупромоднпконмс сопротивления применяюгея в нг11111111,1и.1\ рн филникпх? Н чем заключается сущность действия шкого разрядника?
78. Что называется р - п - переходом? В чем заключается принцип действия полупроводниковых выпрямителей?
79. Что такое фотосопротивления, фотоэлементы? Какими особенностями они обладают?
80. Опишите полупроводниковые материалы на основе карбида кремния и области применения их в электротехнике.
81. Как классифицируются материалы по их магнитным свойствам?
82. Дайте классификацию магнитных материалов.
83. Постройте предельный цикл (петлю) гистерезиса для одного из типичных магнитомягких материалов. Укажите на графике величины коэрцитивной силы, остаточной индукции и индукции насыщения; дайте их определения.
84. Опишите назначение магнитомягких материалов и укажите основные требования, предъявляемые к ним.
85. Опишите назначение магниготвердых материалов и перечислите основные требования, предъявляемые к ним.
86. Опишите различные виды чистого железа и возможности использования его в качестве магнитного материала.
87. Опишите желеэоникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью
88. Что представляет собой пермаллой и альсифер? Опишите их свойства и применение.
89. Что представляет собой листовая электротехническая сталь? Как влияет содержание кремния на ее электрические, магнитные и механические свойства?
90. Какие магнитные материалы называются текстурован-ными? Почему эти материалы обладают особыми магнитными свойствами и какими способами производится текстуровка?
91. Укажите пути снижения потерь в машитопроводах электрических машин и аппаратов.
92. Что представляют собой ферриты? Укажите их основные
|
||
|
|
||
|
22
|
||
|
|
||
|
|
||
|
свойства инаншчснис
93. Чго преде шипя им собой ми пни оди» метрик и? Умижшс их основные свойства и ш значение
94. Опишите явление машигос грим пни V каким мяифмамнй это явление выражено особенно сильно и для мин »*<в М мни используется?
95 Опишите назначение мапнпомшкин мйюр*ш/1он и укажи!с основные требования, предъявляемые к ним
Часть четвертая Задачи и упражнения
96. Определите (методом графического дифференцирования) значения темпера*урного коэффициента (ТК) диэлектрической проницаемости полистирола при температурах -60, 0 и +60 °С\ воспользовавшись приведенным на рис.1 графиком зависимости диэлектрической проницаемости полистирола от температуры.
2,70 2,65
2,60
2,55 2,50
-60 -40-20 0 +2ОМ0+60 Т,°С Рис. 1
/ 97. Постройте график зависимости ТК диэлектрической проницаемости полихлорвинила от температуры, воспользовавшись приведенным на рис.2 графиком зависимости диэлектрической проницаемости полихлорвинила от температуры.
 |
||
|
|
||
|
|
||||||
|
Е
|
 |
|||||
|
5
|
||||||
|
|
О
|
|
||||
|
|
||||||
|
-40 -20 0 20 40 60 80 100 Т,°С Рис.2
98. Постройте график зависимости ТК диэлектрической проницаемости канифоли от температуры, воспользовавшись приведенным на рис.3 графиком зависимости диэлектрической проницаемости канифоли от температуры.
|
||||||
|
|
||||||
|
е
|
 |
|||||
|
|
||||||
|
20 40 60 80 100 120 140 Т,вС Рис.З
|
||||||
|
|
||||||
|
24
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||
|
99. Определите ТК диэлектрической проницаемости совола и постройте график зависимости ТК=ЦТ°), веч;пользовавшись приведенным на рис.4 трафиком зависимости диэлектрической проницаемости совола от температуры.
5 4
3
2
I
-30 -20-10 0 10 20 3040 50~ Т,°С Рис.4
100. Определите ТК диэлектрической проницаемости I кг а на г а барич (тишра) при «шчениях температуры 25, 75, 100 и 125 1С и найдите «емпературу точки Кюри. Зависимость диэлектрической проницаемое! и титаната бария от температуры представлена на рис 5
7500 5000 2500
  |
||
|
|
||
|
0 25 50 75 100 125 Т,°Г Рис 5
|
||
|
|
||
|
25
|
||
|
|
||
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
101. От чего зависит распределение напряженности электрического поля в слоях двухслойного диэлектрика в случае его работы под переменным и постоянным напряжением? Приведите формулы.
102. Двухслойный диэлектрик включен под переменное напряжение. Напряжение на первом слое составляет 6 к В, на втором - 12 кВ. Толщины слоев соответственно равны 1 и 4 мм. Определите диэлектрическую проницаемость первого слоя, если у второго слоя она равна 15.
103. Двухслойный диэлектрик работает под переменным напряжением 1 кВ. Слои имеют толщины 2 и. 4 мм и соответственно состоят из полистирола и полихлорвинила. Определите напряжения на обоих слоях и значения напряженности поля в них для случая, когда температура равна +50 °С. Значения диэлектрической проницаемости полистирола и полихлорвинила возьмите из рис.1 и 2.
104. Определите значения напряжения и напряженности поля |ш каждом слое двухслойного диэлектрика, если толщины слоев равны соответственно 3 и 7 мм, а проводимости
у, = 10й-и у 2 = Ю"13- при приложении
^Ом • м Ом • м
постоянного напряжения 10 кВ.
105. Цилиндрический стер-
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
жень диаметром 20 мм и высотой 50 мм (рис6) выполнен из материала с удельным объемным сопротивлением 10 Омм и
|
||||||||||||||||||||||
|
удель ным поверх ноет ным
рис 6 сопротивлении 5*10 Ом, зажат
между двумя металлическими электродами, между которыми поддерживается напряжение 100 В постоянного тока. Определите ток через стержень и потери мощности в нем.
106. Определите удельное объемное сопротивление диэлектрика плоского конденсатора, если известно, что ток через
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
26
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
||
|
конденсатор при постоянном ни при жг пни И) к11 рммен 110й Л, толщина диэлектрика 0,2 мм, площадь «^Ашшд«|ц с 1111111/11111 стороны 25 см'. Поверхностной утечкой прснсОрсипс
107. На две противоположные грани кубика И1 микалекса 1 ребром 20 мм нанесены слои металла, служащие элскгродпми, через которые кубик включается в электрическую нет. Определите величину установившегося тока через кубик при постоянном напряжении 2 кВ; удельное объемное сопротивление микалекса 10 Омм, а удельное поверхностное сопротивление 510,0Ом.
108. Диэлектрик плоского конденсатора имеет следующие характеристики: ру=10 Омм, размер обкладок конденсатора 50x50 см", толщина диэлектрика 25 мм.
Определите величину тока утечки и рассеиваемую в диэлектрике конденсатора мощность при постоянном напряжении 5 кВ Поверхностной утечкой пренебрегите.
109. Плоский конденсатор имеет следующие характеристики: 1§5 = 0,001, е = 5, размер обкладок конденсатора 60*60 см , толщина диэлектрика 25 мм, ру = 10 Омм.
Определите величину тока утечки и рассеиваемой в диэлектрике конденсатора мощности при постоянном и переменном напряжениях 6 кВ и частотах 50 Гц и 50 кГц. Поверхностной утечкой пренебрегите. Приближенно считайте, что характеристики диэлектрика от частоты не зависят.
НО. Керамический конденсатор, диэлектриком которого является материал типа Т-150, имеет емкость 500 пФ. Найдше величину диэлектрических потерь в этом конденсаторе при напряжении 1 кВ и частотах 1 кГц и 1 МГц, если известно, что угол диэлектрических потерь диэлектрика конденсатора равен 2°.
с 111. (1а рис.7 изображена зависимость сопротивления карбундового элемента от температуры при различных напряжениях постоянного тока. Пользуясь рисунком, постройте график зависимости температурного коэффициента ссопро? пиления при 0 °С от напряжения.
|
||
|
|
||
|
27
|
||
|
|
||
|
|
|||||
|
К, Ом
|
 |
||||
|
|
|||||
|
-150 -100 -50 0 +50 +100 Т,°С Рис.7
112. На рис. 8 изображена зависимость сопротивления образца бора от температуры. Постройте график зависимости температурного коэффициента сопротивления от температуры. К, Ом
100001
 |
|||||
|
|
|||||
|
7500
|
1,0 0,8 0,6
Щ
|
|
и
|
||
|
|
|||||
|
|
|||||
|
5000
|
|||||
|
|
|||||
|
-200 О+20О+40О+6О0МЮ Т,°С
|
|||||
|
|
|||||
|
Рис.9
|
|||||
|
|
|||||
|
2500
|
|||||
|
|
|||||
|
30
|
50 70 90 110 т,°С Рис.8
|
||||
|
|
|||||
|
28
|
|||||
|
|
|||||
|
|
|||||
|
113. Определите температурный коэффициент удельного сопротивления технически чистого железа при температурах О, 400, 700, 900 и 1050 °С, воспользовавшись приведенным на рис.9 графиком зависимости удельного сопротивления железа от температуры.
114. На рис.10 приведены кривые размагничивания для стали ХЗ и сплава АНКо-4. Постройте для этих материалов кривые зависи
|
АЖо-4
|
||||
|
мости магнитной индукции от магнитной энергии (В =
|
|||||
|
|
|||||
|
|
Рис. 10
|
|
|||
|
=А(а))) и определите максимальное значение Юмшс. Расчет производите в СИ.
115. От чего зависит распределение напряженностей электрического поля в слоях двухслойного диэлектрика в случае его работы под переменным и под постоянным напряжениями? Приведите формулы.
116. Определите удельное объемное сопротивление диэлектрика плоского конденсатора, если известно, что ток через конденсатор при постоянном напряжении 10 кВ равен 5 10 А. Толщина диэлектрика 0,2 мм; площадь обкладок с каждой стороны 25 см . Поверхностной утечкой пренебрегите.
117/ Двухслойный диэлектрик включен под переменное напряжение. Напряжение в первом слое составляет 8 кВ, во втором - 20 кВ. Толщины слоев соответственно равны: Ы =2 и НгЦ мм. Определите диэлектрическую проницаемость первого слой, если у второго слоя она равна 10.
|
|||||
|
|
|||||
|
29
|
|||||
|
|
|||||
|
|
||
|
118.Определите значения напряжения и напряженности поля на каждом слое двухслойного диэлектрика, если толщины слоев равны соответственно 4 и 6 мм, а проводимости у| =10 См/м и у2 = 10 См/м при приложении постоянного напряжения 10 кВ.
119. Диэлектрик плоского конденсатора имеет следующие характеристики: р\ = 10 Омм, размер обкладок 60x60 см , толщина диэлектрика 40 мм. Определите величину тока утечки и рассеиваемую в диэлектрике конденсатора мощность при постоянном напряжении 6 кВ. Поверхностной утечкой пренебрегите.
120. Керамический конденсатор, диэлектриком которого является материал типа Т-150, имеет емкость 600 пФ. Найдите величину диэлектрических потерь в этом конденсаторе при напряжении 10 кВ и частотах 11 кГц и 4 МГц, если известно, что угол дюлектрических потерь диэлектрика конденсатора равен 3°. В у 121. На рис.11 представлена
кривая намагничивания железа. Постройте кривую зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля; определите начальную и А максимальную проницаемости.
----------------Расчеты производите в СИ.
0,4 0,8 1,2 122 На две противоположные
Рис. 11 грани кубика из микалекса с ребром
20 мм нанесены слои металла, служащие электродами, через которые кубик включается в электрическую цепь. Определите величину установившегося тока через кубик при постоянном напряжении 2 кВ; удельное объемное сопротивление микалекса 10 Омм, а удельное поверхностное сопротивление 510 Ом.
123. Определите удельное поверхностное сопротивление диэлектрика плоского конденсатора, если известно, что ток через конденсатор при постоянном напряжении 10 кВ равен 5-10 А.
 |
||
|
|
||
|
30
|
||
|
|
||
|
|
|||
|
Толщина диэлектрика 0,2 мм; площадь обкладок с каждой стороны 25 см . Поверхностной утечкой пренебрегите.
124. Двухслойный диэлектрик включен под переменное напряжение. Напряжение в первом слое составляет 6 к В, во втором - 12 кВ. Толщины слоев соответственно равны I и 4 мм. Определите диэлектрическую проницаемость первого слоя, если у второго слоя она равна 10.
125. Керамический конденсатор, диэлектриком которого является материал типа Г-150, имеет емкость 500 пФ. Найдите величину диэлектрических потерь в этом конденсаторе при напряжении 1 кВ и частотах 1 кГц и 1 МГц, если известно, что угол диэлектрических потерь диэлектрика конденсатора равен 2°.
126 Два отрезка медной и алюминиевой проволоки длиной по I м имеют одинаковое электрическое сопротивление. Какой из отрезков весит меньше и на сколько, если сечение медной проволоки равно 4 мм"?
127. Двухслойный диэлектрик включен под переменное напряжение. Напряжение на первом слое составляет 6 кВ, на втором - 12 кВ Толщины слоев соответственно равны 1 и 4 мм. Определите диэлектрическую проницаемость первого слоя, если диэлектрическая проницаемость второго слоя равна 12.
|
|||
|
|
|||
|
128. Определяете (методом графического дифференцирования) значения температурное) коэффициента (ТК), диэлектрической проницаемости полистирола при температурах ~4>0 и +60 °С, воспользовавшись приведенным на рис.12 фа фи ком
|
 |
||
|
зависимости диэлектрической проницаемости полистирола от температуры.
|
|||
|
-60 -40 -20 ©4-20 60 т *с Рис 12
|
|||
|
|
|||
|
129. Цилиндрический стержень диаметром 20 мм и высотой 50 мм (с'м.рис.6) из материала с удельным оЯм»мимм
|
|||
|
|
|||
|
|
||
|
сопротивлением 10 Омм и удельным поверхностным сопрогивлением 5-10 Ом зажат между двумя металлическими электродами, между которыми поддерживается напряжение 400 В постоянного тока. Определите ток через стержень и потери мощности в нем.
130. Керамический конденсатор, диэлектриком которого является материал типа Т-150, имеет емкость 500 пФ. Найдите величину диэлектрических потерь в этом конденсаторе при напряжении 11 кВ и частотах 4 кГц и 2 МГц, если известно, что угол диэлектрических потерь диэлектрика конденсатора равен 2°.
131. На две противоположные грани кубика из микалекса с ребром 30 мм нанесены слои металла, служащие электродами, через которые кубик включается в электрическую цепь. Определите величину установившегося тока через кубик при постоянном напряжении 10 кВ; удельное объемное сопротивление микалекса 10 Омм, а удельное поверхностное сопротивление 510 Ом.
132. Диэлектрик плоского конденсатора имеет следующие характеристики: ру-10 Омм; 1§б в 0,001; 6=5. Размер обкладок конденсаторе 50x50 см ; толщина диэлектрика 25 мм.
Определите : а) величину тока утечки и рассеиваемую в диэлектрике конденсатора мощность при постоянном напряжении 5 кВ;
б) рассеиваемую в диэлектрике конденсатора мощность при переменном напряжении 5 кВ и частотах 50 Гц и 50 кГц.
Поверхностной утечкой пренебрегите. Приближенно считайте характеристики диэлектрика не зависящими от частоты
133. Определите удельное объемное сопротивление диэлектрика плоского конденсатора; если известно, что ток через конденсатор при постоянном напряжении 1 кВ равен 510" А. Толщина диэлектрика 0,4 мм; площадь обкладок с каждой стороны 20 см . Поверхностной утечкой пренебрегите.
|
||
|
|
||
|
32
|
||
|
|
||
|
|
||
|
8. ВОПРОСЫ
к дифференцированному зачету 1141 ку|* у «Электротехнические материалы»
1. Введение.
2. Цель и задачи изучения курса «Электротехнические материалы».
3. Классификация электротехнических материалов по назначению.
4. Диэлектрик в электрическом поле.
5. Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость.
6. Основные виды поляризации диэлектриков.
7. Классификация диэлектриков по виду поляризации.
8. Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости.
9. Истинное сопротивление диэлектриков.
10. Электропроводность. Удельное объемное и поверхностное сопротивление диэлектриков.
11. Природа диэлектрических потерь и его функция тантенс.
12. Пробой диэлектриков. Пробивное напряжение и электрическая прочность. Напряжение перекрытия.
13. Пробой газов.
14. Пробой жидких диэлектриков.
15. Пробой твердых диэлектриков.
16. Гигроскопичность и влагопроницаемость.
17. Тропикоустойчивость.
18: Механические свойства диэлектриков.
19. Тепловые свойства диэлектриков.
20. Газообразные изоляционные материалы.
21. Особенности пробоя жидких диэлектриков. 22*. Свойства трансформаторного масла.
23. Получение трансформаторного масла.
24. Синтетические жидкие диэлектрики.
25. Природные смолы.
26. Синтетические смолы.
|
||
|
|
||
|
|
||
|
27. Эпоксидные смолы.
28. Электроизоляционные лаки и компаунды.
29. Волокнистые электроизоляционные материалы.
30. Слоистые пластики.
31. Эластомеры.
32. Слюда и слюдяные материалы.
33. Керамические диэлектрические материалы.
34. Стекло.
35. Классификация и основные свойства Проводниковых материалов
36. Материалы высокой проводимости.
37. Материалы с большим удельным электрическим сопротивлением.
38. Полупроводниковые материалы. Электропроводность на основе зонной теории твердых тел.
39. Метода определения электропроводности полупроводника.
40. Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе.
41. Общие свойства магнитных материалов.
42. Магнигомягкие материалы.
43. Магниготвердые материалы.
|
||
|
|
||
|
34
|
||
|
|
||
|
|
||
|
ЛИ ИГ А1 УРА
|
||
|
|
||
|
1. 'Богородицкий НИ, Пасынком НИ, 1*1*4* I» М Электротехнические материалы. Л.: Энсршя, 1977
2. Богородицкий Н.П, Пасынков ИИ, Гаргав I» М Электротехнические материалы. - Я: Энергоагомидот, 19Н1
3. Богородицкий Н.П, Пасынков В В Ммериалм радиоэлектронной техники. - М: Высшая школа, 1969
4. Преображенский А.А. Магнитные материалы и элемешы - М.: Высшая школа, 1976.
5. ГОСТ Союза ССР. Материалы электротехнические. ГОСТ 17033-71. - М.: Государственный комитет стандартов СССР, 1972.
6. Кафедра ЭСПП. Методические указания к лабораторным работам по электротехническим материалам для специальностей: 0303, 0302,0601. - Кишинев. Ротапринт КПП им С.Лазо, 1977.
7. Справочник по электротехническим материалам /Под ред Ю.В. Корицкого- М.: Энергия, 1974.
8. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. - М: Энергия, 1976.
9. Техника высоких напряжений /Под ред. ДВ. Пдовшв--М.: Энергия, 1964
|
||
|
|
||
|
35
|
||
|
|
||
Комментариев нет:
Отправить комментарий