Класификација електричних материјала

Материјал је предмет са одређеним саставом, структуром и својствима, дизајниран да обавља одређене функције. Материјали могу имати различита агрегатна стања: чврста, течна, гасовита или плазма.

Функције које обављају материјали су различите: обезбеђивање протока струје (у проводним материјалима), одржавање одређеног облика под механичким оптерећењима (код конструкцијских материјала), обезбеђивање изолације (у диелектричним материјалима), претварање електричне енергије у топлоту (у отпорним материјалима) . Обично материјал има неколико функција. На пример, диелектрик нужно доживљава неку врсту механичког напрезања, то јест, то је конструкцијски материјал.

Наука о материјалима — наука која се бави проучавањем састава, структуре, својстава материјала, понашања материјала под различитим утицајима: топлотним, електричним, магнетним итд., као и када се ти утицаји комбинују.

Електрични материјали — ово је грана науке о материјалима која се бави материјалима за електротехнику и енергетику, тј.материјала са специфичним својствима неопходним за пројектовање, производњу и рад електричне опреме.

Материјали играју кључну улогу у енергетском сектору. На пример, изолатори за водове високог напона. Историјски гледано, први који је изашао са порцеланским изолаторима. Технологија њихове производње је прилично сложена и хировита. Изолатори су прилично гломазни и тешки. Научили смо да радимо са стаклом - појавили су се стаклени изолатори. Лакши су, јефтинији и нешто лакши за дијагнозу. Коначно, недавни изуми су изолатори од силиконске гуме.

Први гумени изолатори нису били баш успешни. Временом се на њиховој површини формирају микропукотине, у којима се накупља прљавштина, формирају се проводни трагови, након чега се изолатори разбијају. Детаљно проучавање понашања изолатора у електричном пољу проводника високонапонских водова (ДВ) у условима спољашњих атмосферских утицаја омогућило је одабир већег броја адитива који побољшавају отпорност на атмосферске утицаје, отпорност на загађење и деловање електрична пражњења. Као резултат, сада је створена читава класа лаганих, издржљивих изолатора за различите нивое радног напона.

Поређења ради, тежина висећих изолатора за надземне водове 1150 кВ је упоредива са тежином жица на растојању између носача и износи неколико тона. Ово приморава постављање додатних паралелних низова изолатора, што повећава оптерећење носача. Захтева употребу издржљивијих, што значи масивније ослонце. Ово повећава потрошњу материјала, велика тежина носача значајно повећава трошкове уградње.За референцу, трошак инсталације је до 70% трошкова изградње далековода. Пример показује како један структурни елемент утиче на структуру у целини.

Тако, електрични материјали (ЕТМ) су једна од детерминанти техничког и економског учинка сваког од њих електроенергетских система.

Главни материјали који се користе у енергетској индустрији могу се поделити у неколико класа - то су проводни материјали, магнетни материјали и диелектрични материјали.Заједничко међу њима је да раде под напоном, а самим тим и у електричном пољу.

Материјали за жице

Проводљивим материјалима се називају материјали чије је главно електрично својство електрична проводљивост, која је јако изражена у поређењу са другим електричним материјалима. Њихова употреба у технологији је углавном због ове особине, која одређује високу специфичну електричну проводљивост при нормалној температури.

И чврсте материје и течности и, под правим условима, гасови се могу користити као проводници електричне струје. Најважнији чврсти проводни материјали који се практично користе у електротехници су метали и њихове легуре.

Течни проводници укључују растопљене метале и различите електролите. Међутим, за већину метала, тачка топљења је висока, а само жива, која има тачку топљења од око минус 39 ° Ц, може се користити као проводник течног метала на нормалним температурама. Остали метали су течни проводници на повишеним температурама.

Гасови и паре, укључујући и металне, нису проводници мале јачине електричног поља.Међутим, ако јачина поља пређе одређену критичну вредност која обезбеђује настанак удара и фотојонизације, онда гас може постати проводник са електронском и јонском проводљивошћу. Високо јонизовани гас, са бројем електрона једнаким броју позитивних јона по јединици запремине, је посебан проводни медијум који се зове плазма.

Најважнија својства проводних материјала за електротехнику су њихова електрична и топлотна проводљивост, као и способност стварања топлотне ЕМФ.

Електрична проводљивост карактерише способност супстанце да проводи електричну струју (види - Електрична проводљивост супстанци). Механизам проласка струје у металима је због кретања слободних електрона под утицајем електричног поља.

Полупроводнички материјали

Полупроводнички материјали су они који по својој специфичној проводљивости заузимају средње место између проводних и диелектричних материјала и чије је посебно својство изузетно јака зависност специфичне проводљивости од концентрације и врсте нечистоћа или других дефеката, као и у већини случајева од спољашњих енергетских утицаја. (температура, осветљеност, итд.). НС.).

Полупроводници обухватају велику групу електронски проводних супстанци чија је отпорност при нормалној температури већа од отпорности проводника, али нижа од отпора диелектрика и креће се од 10-4 до 1010 Охм • цм. У енергетици се полупроводници не користе директно, али електронске компоненте засноване на полупроводницима имају широку примену. Ово је било која електроника на станицама, трафостаницама, диспечерима, службама итд. Исправљачи, појачавачи, генератори, претварачи.Производе се и полупроводници на бази силицијум карбида нелинеарни одводники пренапона у далеководима (одводници пренапона).

Диелектрични материјали

Диелектрични материјали се називају материјали чије је главно електрично својство способност поларизације и где је могуће постојање електростатичког поља. Прави (технички) диелектрик се приближава идеалном, што је мања његова специфична проводљивост и слабији су механизми одложене поларизације који се односе на дисипацију електричне енергије и ослобађање топлоте.

Диелектрична поларизација се назива појавом у њој када се унесе у спољашњу електрично поље макроскопско унутрашње електрично поље услед померања наелектрисаних честица које чине диелектричне молекуле. Диелектрик у коме је настало такво поље назива се поларизован.

Магнетни материјали

Магнетни материјали су они који су дизајнирани да раде у магнетном пољу директном интеракцијом са тим пољем. Магнетни материјали се деле на слабо магнетне и јако магнетне. Дијамагнети и парамагнети се класификују као слабо магнетни. Јаки магнет - феромагнети, који заузврат могу бити магнетно меки и магнетно тврди.

Композитни материјали

Композитни материјали су материјали састављени од неколико компоненти које обављају различите функције и постоје интерфејси између компоненти.