المواد الكهروتقنية وخصائصها وتطبيقها بإيجاز. المواد الكهربائية ، التصنيف ، الخصائص الأساسية

تسمح لك الخصائص الكهربائية بتقييم خصائص المواد عند تعرضها لمجال كهربائي. الخاصية الرئيسية للمواد الكهربائية فيما يتعلق بالمجال الكهربائي هي التوصيل الكهربائي.

التوصيل الكهربائي- هذه خاصية مادة لإجراء تيار كهربائي تحت تأثير جهد كهربائي ثابت (لا يتغير بمرور الوقت).

مقاومة كهربائية محددة - هذه هي مقاومة مادة بطول 1 م ومقطع عرضي 1 م 2.

أين γ هي الموصلية المادية، هذه هي موصلية مادة بطول 1 م ومقطع عرضي 1 م 2 ، 1 / ​​أوم ∙ م ؛

q هي قيمة الشحنة الحاملة (شحنة الإلكترون 1.6 10 -19) ، C ؛

n هو عدد ناقلات الشحن لكل وحدة حجم ؛

µ هو تنقل حامل الشحنة.

كلما زادت قيمة ρ ، انخفضت الموصلية الكهربائية للمادة.

الموصلات ρ = 10 -8 ÷ 10 -6.

أشباه الموصلات ρ = 10 -6 ÷ 10 8.

العوازل ρ = 10 8 ÷ 10 18.

مقاومة موصل- هذه سمة بناءة للموصل ، لأن يعتمد على الحجم والخصائص الموصلة للمادة.

أين ρ هي مقاومة المادة ، أوم ∙ م ؛

l طول الموصل ، م ؛

S هي مساحة المقطع العرضي للموصل ، م 2.

معامل درجة حرارة المقاومة - يوضح مدى تغير مقاومة مادة في 1 أوم عند تسخينها بمقدار 1 درجة مئوية.

مع تغيير خطي في المقاومة في نطاق درجة حرارة ضيقة

أين ρ هي مقاومة المادة عند درجة الحرارة ;

ρ 0 - مقاومة محددة للمادة في البداية

عادة ما تؤخذ درجة الحرارة t 0 على أنها 20 درجة مئوية.

إذا استبدلنا المقاومة بالمقاومة

كلما زادت قيمة α ، كلما تغيرت مقاومة الموصل مع درجة الحرارة.

الموصلات α> 0 مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد مقاومة المادة.

أشباه الموصلات والعوازل الكهربائية α<0 с увеличением температуры удельное сопротивление материала уменьшается.

الخصائص والخصائص الكهربائية للمواد (للعوازل)

الخاصية الرئيسية للمواد العازلة هي القدرة على الاستقطاب في مجال كهربائي.

الاستقطاب- هذه خاصية لمادة ، تتكون في إزاحة محدودة أو اتجاه الشحنات المقيدة عند تعرضها لمجال كهربائي.

ثابت العزل (نسبي) - يوضح مدى ضعف المجال الكهربائي الخارجي في مادة معينة مقارنة بالفراغ (يُظهر عمى الاستقطاب).

حيث ε a هي السماحية المطلقة ، تأخذ في الاعتبار تأثير المادة على المجال الكهربائي ، f / m ؛

ε 0 - السماحية المطلقة للفراغ ، 8.85 × 10-12 فهرنهايت / م.

كلما زادت قيمة ، كلما كان العازل أقوى.

فراغ ε = 0.

العوازل الغازية هي أساسًا 1.

العوازل السائلة والصلبة ε >> 1.

ظل زاوية فقدان العزل الكهربائي.

عندما يتم تطبيق مجال كهربائي على أي مادة ، يتم تحويل جزء من الطاقة الكهربائية إلى حرارة وتبديدها. يسمى الجزء المتبدد من الطاقة الكهربائية بواسطة عازل خسائر عازلة. علاوة على ذلك ، فإن فقد الطاقة عند الجهد المتناوب سيكون أكبر بعدة مرات من الخسارة عند الجهد الثابت.

عند الجهد المستمر ، تكون الخسائر مساوية عدديًا للطاقة النشطة

حيث U هو الجهد المطبق على العازل ، V ؛

أنا هو تيار التوصيل عبر العازل ، أ.

مع الجهد المتناوب

حيث U هو الجهد المتردد المطبق على العازل ، V ؛

f هو التردد الحالي ، هرتز ؛

C هي سعة العازل ، F.

δ هي زاوية الخسائر العازلة ، تكمل 90 0 زاوية إزاحة الطور φ بين التيار والجهد في الدائرة السعوية.

كلما زادت قيمة tg δ ، زادت الخسائر في العازل الكهربائي وزادت تسخين العازل في المجال الكهربائي لتردد وجهد معينين.

العوازل الغازية tg = 10 -6 10 -5.

العوازل السائلة والصلبة: الدرجة الأولى tg δ = (2 ÷ 6) ∙ 10-4 ،

الباقي tg δ = 0.002 ÷ 0.05.

قوة الانهيار (القوة الكهربائية) هي شدة المجال الكهربائي المنتظم الذي يحدث فيه انهيار عازل (يصبح موصلًا).

حيث U pr - جهد الانهيار الذي يحدث عنده الانهيار ، MV ؛

د هو سمك العازل في موقع الانهيار ، م.

كلما زادت قيمة E pr ، كانت خصائص العزل الكهربائي أفضل.

عند اختيار العزل ، من الضروري مراعاة الجهد الكهربائي الذي يتم تشغيل العازل عنده ويجب ضمان هامش أمان (عامل أمان)

حيث E p هو توتر العمل ، MV / m.

أكثر أشكال الاتصال هشاشة - الرابطة الجزيئية(اتصال فان دير فال). توجد هذه الرابطة في بعض المواد بين الجزيئات ذات الروابط التساهمية داخل الجزيئية.

يرجع التجاذب بين الجزيئات إلى الحركة المنسقة لإلكترونات التكافؤ في الجزيئات المجاورة. في أي لحظة من الزمن ، تكون الإلكترونات متباعدة قدر الإمكان عن بعضها البعض وأقرب ما يمكن من الشحنات الموجبة. في هذه الحالة ، تكون قوى جذب إلكترونات التكافؤ بواسطة النوى الموجبة الشحنة للجزيئات المجاورة أقوى من قوى التنافر المتبادل لإلكترونات المدارات الخارجية. لوحظت رابطة فان دير فال بين جزيئات بعض المواد (على سبيل المثال ، البارافين) التي لها نقطة انصهار منخفضة ، مما يشير إلى هشاشة شبكتها البلورية.

سمة العملية الرئيسية لأي عازل ، والتي تحدث عند تطبيق جهد كهربائي عليه ، هي الاستقطاب -إزاحة محدودة للشحنات المقيدة أو اتجاه الجزيئات ثنائية القطب.

للإيجاز ، يسمى استقطاب استرخاء ثنائي القطب ثنائي القطب. وهو يختلف عن الاستقطاب الإلكتروني والأيوني من حيث ارتباطه بالحركة الحرارية للجسيمات. يتم توجيه جزيئات ثنائي القطب في حركة حرارية فوضوية جزئيًا تحت تأثير المجال ، وهو سبب الاستقطاب.

يكون الاستقطاب ثنائي القطب ممكنًا إذا لم تمنع القوى الجزيئية ثنائيات الأقطاب من أن تكون موجهة على طول المجال. مع زيادة درجة الحرارة ، تضعف القوى الجزيئية ، وتقل لزوجة المادة ، مما يزيد من استقطاب ثنائي القطب ، ولكن في نفس الوقت ، تزداد طاقة الحركة الحرارية للجزيئات ، مما يقلل من تأثير توجيه المجال. لذلك ، مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد الاستقطاب ثنائي القطب أولاً (حتى يؤثر ضعف القوى الجزيئية أكثر من الزيادة في الحركة الحرارية الفوضوية) ، وبعد ذلك ، عندما تصبح الحركة الفوضوية أكثر كثافة ، يبدأ الاستقطاب ثنائي القطب في الانخفاض مع زيادة درجة الحرارة.

يتطلب دوران ثنائيات الأقطاب في اتجاه المجال في وسط لزج التغلب على بعض المقاومة ، وبالتالي يرتبط الاستقطاب ثنائي القطب بفقد الطاقة.

تعتمد سماحية المواد الصلبة على السمات الهيكلية للعزل الكهربائي الصلب. جميع أنواع الاستقطاب ممكنة في المواد الصلبة. بالنسبة للعوازل الصلبة غير القطبية ، فإن نفس الانتظامات المميزة للسوائل والغازات غير القطبية. وهذا ما تؤكده التبعية ? ص (ر) للبارافين. أثناء انتقال البارافين من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة (نقطة الانصهار تبلغ حوالي + 54 درجة مئوية) ، يحدث انخفاض حاد في ثابت العزل بسبب انخفاض كثافة المادة.

تتميز المواد الغازية بكثافة منخفضة. لذلك ، فإن سماحية جميع الغازات ضئيلة وقريبة من الوحدة. إذا كانت جزيئات الغاز قطبية ، فيمكن أن يكون الاستقطاب ثنائي القطب ، ومع ذلك ، بالنسبة للغازات القطبية ، يكون للاستقطاب الإلكتروني أهمية أساسية.

يتم تحديد استقطاب السوائل المحتوية على جزيئات ثنائي القطب بواسطة استقطابات الإلكترون وثنائي القطب. كلما زادت العزم الكهربائي للقطبين وعدد الجزيئات لكل وحدة حجم ، زادت سماحية العازل الكهربائي للعوازل السائلة. تتراوح سماحية العوازل القطبية السائلة من 3 إلى 5.5.

العوازل الصلبة ، وهي بلورات أيونية ذات تعبئة كثيفة للجسيمات ، لها استقطابات إلكترونية وأيونية ولها سماحية تتنوع على نطاق واسع. بالنسبة للزجاج غير العضوي (المواد العازلة شبه غير المتبلورة) ، تتراوح السماحية من 4 إلى 20. المواد العازلة الصلبة ، وهي عبارة عن بلورات أيونية ذات حشوة فضفاضة من الجزيئات ، بالإضافة إلى الاستقطاب الإلكتروني والأيوني ، لها استقطاب أيون استرخاء وتتميز ب انخفاض قيمة السماحية العازلة. فمثلا ? r الملح الصخري له قيمة 6 ، اكسيد الالمونيوم 10 ، الروتيل 110 ، و 150 تيتانات الكالسيوم. (جميع القيم ? r تعطى لدرجة حرارة 20 درجة مئوية.)

تُظهر العوازل العضوية القطبية استقطاب استرخاء ثنائي القطب في الحالة الصلبة. وتشمل هذه المواد العازلة السليلوز ومنتجات معالجته ، والبوليمرات القطبية. لوحظ أيضًا استقطاب استرخاء ثنائي القطب في الجليد. تعتمد سماحية هذه المواد إلى حد كبير على درجة الحرارة وعلى تواتر الجهد المطبق ، باتباع نفس الأنماط التي لوحظت للسوائل القطبية.

يمكن ملاحظة أن سماحية الجليد تتغير بشكل كبير مع درجة الحرارة والتردد. عند الترددات المنخفضة ودرجات الحرارة القريبة من 0 درجة مئوية ، يكون الجليد مثل الماء ? ص ~ 80 ، مع انخفاض درجة الحرارة ? r ينخفض ​​بسرعة ويصل إلى 2.85.

يتم تحديد ثابت العزل الكهربائي للعوازل المعقدة ، وهو مزيج ميكانيكي من مكونين لهما ثوابت عازلة مختلفة ، في التقريب الأول ، على أساس قانون الخلط اللوغاريتمي.

يمكن أن يحدث التيار في الغازات فقط في حالة وجود أيونات أو إلكترونات حرة فيها. يحدث تأين جزيئات الغاز المحايدة إما تحت تأثير العوامل الخارجية أو بسبب اصطدام الجسيمات المشحونة بالجزيئات.

ترتبط الموصلية الكهربائية للعوازل السائلة ارتباطًا وثيقًا ببنية الجزيئات السائلة. في السوائل غير القطبية ، تعتمد الموصلية الكهربائية على وجود الشوائب المنفصلة ، بما في ذلك الرطوبة. في السوائل القطبية ، يتم تحديد الموصلية الكهربائية ليس فقط عن طريق الشوائب ، ولكن في بعض الأحيان عن طريق تفكك جزيئات السائل نفسه. يمكن أن يكون التيار في السائل ناتجًا عن كل من حركة الأيونات وحركة الجسيمات الغروانية المشحونة الكبيرة نسبيًا.

يتم تحديد الموصلية الكهربائية للمواد الصلبة من خلال حركة كل من أيونات المادة العازلة نفسها وأيونات الشوائب العشوائية ، وفي بعض المواد يمكن أن يكون سببها وجود إلكترونات حرة. الموصلية الكهربائية الإلكترونية هي الأكثر وضوحًا في المجالات الكهربائية القوية.

في المواد العازلة التي تحتوي على شبكة ذرية أو جزيئية ، ترتبط الموصلية الكهربائية فقط بوجود الشوائب ، وتكون الموصلية المحددة لها صغيرة جدًا.

في نظام SI ، حجم المقاومة ؟الخامسيساوي مقاومة حجم مكعب بحافة 1 متر ، مقطوع عقليًا من المادة قيد الدراسة (إذا كان التيار يمر عبر المكعب ، من أحد وجوهه إلى الجهة المقابلة) ، مضروبًا في 1 متر.

بالنسبة لعينة مسطحة من مادة في حقل موحد ، يتم حساب مقاومة الحجم (أوم متر) بواسطة الصيغة

ص- مقاومة حجم العينة ، أوم ؛

S - منطقة القطب ، م 2 ؛

ح- سماكة العينة ، م.

موصلية حجم معين؟ تقاس بالسيمنز لكل متر

الخسائر العازلة (خسائر العزل) هي الطاقة المشتتة في عازل عندما يتم تطبيق مجال كهربائي عليها وتسبب تسخين العازل. يتم ملاحظة الخسائر في العوازل عند كل من الجهد المتناوب والجهد الثابت ، حيث يتم الكشف عن تيار من خلال المادة بسبب الموصلية.

عند الجهد المستمر ، لا يوجد استقطاب دوري. تتميز جودة المادة بقيم الحجم المحدد ومقاومة السطح. مع الجهد المتناوب ، من الضروري استخدام بعض الخصائص الأخرى لجودة المادة ، لأنه في هذه الحالة ، بالإضافة إلى التيار عبر ، هناك أسباب إضافية تسبب خسائر في العزل.

يمكن وصف الخسائر العازلة في مادة عازلة كهربيًا بتبديد الطاقة لكل وحدة حجم ، أو خسائر محددة ؛ في كثير من الأحيان ، لتقييم قدرة العازل على تبديد الطاقة في مجال كهربائي ، يتم استخدام زاوية فقد العازل ، وكذلك ظل هذه الزاوية.

تتسبب الخسائر العازلة الكبيرة بشكل غير مقبول في مادة العزل الكهربائي في تسخين قوي للمنتج المصنوع منها ويمكن أن تؤدي إلى تدميرها الحراري. حتى إذا لم يكن الجهد المطبق على العازل كبيرًا بما يكفي للتسبب في ارتفاع درجة الحرارة غير المقبول بسبب خسائر العزل الكهربائي ، ففي هذه الحالة ، يمكن أن تسبب خسائر كبيرة في العازل ضررًا كبيرًا ، مما يزيد ، على سبيل المثال ، المقاومة النشطة للدائرة التذبذبية التي يكون فيها هذا العازل وبالتالي مقدار التوهين.

المطاط والورق عبارة عن مواد عازلة عضوية للتركيب الجزيئي مع الجزيئات القطبية. هذه المواد ، بسبب استقطابها ثنائي القطب المتأصل ، لها خسائر كبيرة. tg tg؟ ~ 0.03 ، لجسيمات المطاط حتى 0.25.

زجاج ، مواد غير عضوية شبه غير متبلورة ذات بنية أيونية ، وهي أنظمة معقدة من أكاسيد مختلفة. ترتبط الخسائر العازلة في مثل هذه المواد بظاهرة الاستقطاب والتوصيل الكهربائي. تعتمد الخواص الكهربائية بشكل كبير على تكوينها. بالنسبة لزجاج الكوارتز ، يكون ظل الخسارة tg؟ ~ 0.0002.

اللدائن الرغوية هي مواد ذات بنية خلوية يتم فيها عزل الحشوات الغازية عن بعضها وعن البيئة بواسطة طبقات رقيقة من مادة رابطة بوليمر. الرغاوي القائمة على راتنجات الإيبوكسي لها ظل خسارة tg ~ 0.025 - 0.035. اللدائن الرغوية القائمة على البوليسترين الممدد tg؟ ~ 0.0004.

وبالتالي ، من المتوقع حدوث خسارة كهربائية أقل من الزجاج.

يفقد العازل ، في مجال كهربائي ، خصائص مادة عازلة كهربيًا إذا تجاوزت شدة المجال قيمة حرجة معينة. هذه الظاهرة تسمى انهيار العزل الكهربائيأو انتهاك قوتها الكهربائية. يسمى الجهد الذي يحدث عنده انهيار العازل جهد الانهيار ،والقيمة المقابلة لشدة المجال - قوة عازلة.

يشار إلى جهد الانهيار يو np وعادة ما يقاس بالكيلو فولت. يتم تحديد القوة الكهربائية من خلال جهد الانهيار المرتبط بسمك العازل عند نقطة الانهيار:

أين ح- سماكة العزل الكهربائي

مناسب للأغراض العملية ، يتم الحصول على القيم العددية للقوة الكهربائية للعوازل الكهربائية إذا تم التعبير عن جهد الانهيار بالكيلو فولت ، وسماكة العازل بالمليمترات. بعد ذلك ستكون القوة الكهربائية بالكيلو فولت لكل مليمتر. لحفظ القيم الرقمية والتبديل إلى وحدات SI ، يمكنك استخدام الوحدة MV / m:

تتمتع العوازل السائلة بقوة كهربائية أعلى من الغازات في الظروف العادية. من الصعب للغاية الحصول على سوائل نقية للغاية. الشوائب الدائمة في العوازل السائلة هي الماء والغازات والجزيئات الصلبة. يحدد وجود الشوائب بشكل أساسي ظاهرة انهيار المواد العازلة السائلة ويسبب صعوبات كبيرة في إنشاء نظرية دقيقة لتفكك هذه المواد.

يمكن تطبيق نظرية الانهيار الكهربائي على السوائل التي يتم تنقيتها إلى أقصى حد من الشوائب. في شدة المجال الكهربائي العالية ، يمكن إخراج الإلكترونات من الأقطاب الكهربائية المعدنية ، وكما هو الحال في الغازات ، يمكن تدمير جزيئات السائل نفسه بسبب تأثير الجسيمات المشحونة. في هذه الحالة ، ترجع القوة الكهربائية المتزايدة لعزل كهربي سائل مقارنة بالعازل الغازي إلى وجود إلكترون أقصر بكثير يعني المسار الحر. يتم تفسير انهيار السوائل المحتوية على شوائب غازية عن طريق السخونة الزائدة الموضعية للسائل بسبب الطاقة المنبعثة في فقاعات الغاز المتأين بسهولة نسبيًا ، مما يؤدي إلى تكوين قناة غاز بين الأقطاب الكهربائية. يقلل الماء على شكل قطرات صغيرة فردية في زيت المحولات عند درجة الحرارة العادية بشكل كبير هتحت تأثير مجال كهربائي طويل ، يتم استقطاب قطيرات الماء الكروية لسائل ثنائي القطب قوي ، وتأخذ شكل إهليلجي ، وتنجذب إلى بعضها البعض من خلال الأطراف المتقابلة ، وتخلق سلاسل ذات موصلية متزايدة بين الأقطاب الكهربائية ، والتي على طولها يحدث الانهيار الكهربائي.

الخزف المحروق كثافة 2.3-2.5 ملجم / م 3. القوة القصوى في الانضغاط 400-700 ميجا باسكال ، في التوتر 45-70 ميجا باسكال ، في الانحناء 80-150 ميجا باسكال. مما يمكن ملاحظة أن القوة الميكانيكية للبورسلين تكون أعلى عند العمل بالضغط.

تتميز الخصائص الوقائية للمواد المختلفة للإشعاع الجسيمي عالي الطاقة والإشعاع الموجي بشكل ملائم بمفهوم طبقة التوهين العشرة ، أي سماكة طبقة المادة ، بعد مرورها ، يتم تخفيف شدة الإشعاع عشر مرات. هذه الخاصية تبسط إلى حد كبير حساب عناصر الحماية. على سبيل المثال ، لكي تضعف بمقدار 100 مرة ، من الضروري أن تأخذ سماكة المادة الواقية مساوية لطبقتين من الضعف بعشرة أضعاف. بوضوح، صطبقات التوهين بمقدار عشرة أضعاف ستقلل من شدة الإشعاع بعامل 10n.

يعتمد امتصاص مادة ما للطاقة الكمومية على كثافة هذه المادة. من بين هذه المواد ، الرصاص هو الأكثر كثافة. لامتصاص 1 ميغا إلكترون فولت من الإشعاع الكمي ، يجب أن يكون سمك الرصاص ~ 30 مم ، والفولاذ ~ 50 مم ، والخرسانة ~ 200 مم ، والماء 400 مم. وبالتالي ، يكون للرصاص أقل سمك لطبقة التوهين العشرة أضعاف.

تعتبر المعادن وسبائكها من أهم مواد الموصلات الصلبة المستخدمة عمليًا في الهندسة الكهربائية. تبرز المعادن عالية الموصلية مع المقاومة منها؟ عند درجة الحرارة العادية ، لا تزيد عن 0.05 ميكرولتر * م ، والسبائك عالية المقاومة التي لها مقاومة؟ عند درجة حرارة عادية لا تقل عن 0.3 ميكرومتر * م ، وتستخدم معادن عالية التوصيل للأسلاك ، وموصلات الكابلات ، ولفائف الآلات الكهربائية. تشمل هذه المعادن النحاس (0.017 ميكرومتر * م) ، الفضة (0.016 ميكرومتر * م) الألومنيوم (0.028 ميكرومتر * م)

تستخدم المعادن والسبائك ذات المقاومة العالية لتصنيع المقاومات للسخانات الكهربائية وخيوط المصابيح المتوهجة. تشمل المعادن والسبائك عالية المقاومة المنجانين (0.42-0.48 ميكرومتر * م) ، كونستانتان (0.48-0.52 ميكرومتر * م) ، سبائك الكروم والنيكل (1.1-1.2 ميكرومتر * م) ، الكروم والألمنيوم (1.2-1.5 ميكرومتر * م ) ، عطارد ، رصاص ، تنجستن.

في عام 1911 ، قام الفيزيائي الهولندي H. Kamerliig-Onnes بالتحقيق في التوصيل الكهربائي للمعادن عند درجات حرارة منخفضة جدًا تقترب من الصفر المطلق. وجد أنه عند تبريده إلى درجة حرارة مساوية تقريبًا لدرجة حرارة تسييل الهيليوم ، تنخفض مقاومة حلقة من الزئبق المجمد فجأة ، في قفزة حادة ، إلى قيمة صغيرة للغاية وغير قابلة للقياس. هذه الظاهرة ، أي تم استدعاء وجود مادة ذات موصلية نوعية لانهائية تقريبًا الموصلية الفائقة.درجة الحرارة تيمن , عند تبريده بحيث تنتقل المادة إلى حالة فائقة التوصيل ، - درجة حرارة التحول فائقة التوصيل.المواد التي تنتقل إلى الحالة فائقة التوصيل الموصلات الفائقة.

ترجع ظاهرة الموصلية الفائقة إلى حقيقة أن التيار الكهربائي ، بمجرد تحريضه في دائرة فائقة التوصيل ، سوف يدور لفترة طويلة (لسنوات) على طول هذه الدائرة دون انخفاض ملحوظ في قوتها ، وعلاوة على ذلك ، بدون أي مصدر للطاقة من الخارج.

في الوقت الحاضر ، هناك 35 معدنًا فائق التوصيل وأكثر من ألف سبيكة فائقة التوصيل ومركبات كيميائية لعناصر مختلفة معروفة بالفعل. في نفس الوقت ، العديد من المواد ، بما في ذلك تلك ذات القيم الصغيرة جدًا؟ عند درجة الحرارة العادية ، لا يمكن نقل المعادن مثل الفضة والنحاس والذهب والبلاتين وغيرها ، عند أدنى درجات حرارة تم الوصول إليها في الوقت الحالي (حوالي ملي كلفن) إلى حالة التوصيل الفائق.

يمكن تقسيم أشباه الموصلات المستخدمة في الممارسة العملية إلى بسيطأشباه الموصلات (يتكون تركيبها الرئيسي من ذرات عنصر كيميائي واحد) و تركيبات أشباه الموصلات المعقدة ،يتكون التركيب الرئيسي منها من ذرات عنصرين كيميائيين أو أكثر. أيضا قيد الدراسة حاليا زجاجيو سائلأشباه الموصلات. بسيطأشباه الموصلات هي: البورون ، السيليكون ، الجرمانيوم ، الفوسفور ، الزرنيخ ، السيلينيوم ، الكبريت ، التيلوريوم ، اليود. مركبأشباه الموصلات هي مركبات من عناصر مجموعات مختلفة من الجدول الدوري ، تتوافق مع الصيغ العامة A IV B ، IV (على سبيل المثال ، SiC) ، A III B V (InSb ، GaAs ، GaP) ، A II B IV (CdS ، ZnSe) وكذلك بعض الأكاسيد (CU 2 O). إلى تركيبات أشباه الموصلاتيمكن أن تعزى المواد ذات الطور شبه الموصّل أو الموصّل من كربيد السيليكون والجرافيت المرتبط بسيراميك أو رابطة أخرى.

في التكنولوجيا الحديثة ، اكتسب السليكون والجرمانيوم والسيلينيوم جزئيًا ، والتي تستخدم لتصنيع الثنائيات والثنائيات وأجهزة أشباه الموصلات الأخرى ، أهمية خاصة.

تصنع الثرمستورات (الثرمستورات) على شكل قضبان أو ألواح أو أقراص باستخدام تكنولوجيا السيراميك. لا تعتمد المقاومة والخصائص الأخرى للثرمستورات على التركيب فحسب ، بل تعتمد أيضًا على حجم الحبيبات ، على عملية التصنيع: ضغط الضغط (إذا تم أخذ أشباه الموصلات في شكل مسحوق) ودرجة حرارة الاحتراق. تستخدم الثرمستورات للقياس والتحكم في درجة الحرارة والتعويض الحراري ، لتثبيت الجهد ، والحد من تيارات البداية النبضية ، وقياس التوصيل الحراري للسوائل ، مثل مقاومات متغيرة غير ملامسة ومرحلات زمنية للتيار.

من سيراميك أشباه الموصلات بنقطة كوري ، يتم تصنيع الثرمستورات ، والتي تختلف عن جميع الثرمستورات الأخرى من حيث أنها ليست سلبية ، ولكن معامل درجة حرارة إيجابي كبير جدًا للمقاومة (أكثر من + 20٪ / كلفن) في نطاق درجة حرارة ضيق (حوالي 10 درجة مئوية). تسمى هذه الثرمستورات المحرضون.وهي مصنوعة على شكل أقراص ذات سماكة صغيرة وهي مخصصة للتحكم في درجة الحرارة وتنظيمها ، وتستخدم في أنظمة إنذار الحريق ، وحماية المحركات من الحرارة الزائدة ، والحد من التيارات ، وقياس تدفق السوائل والغازات.

تُستخدم أكاسيد أشباه الموصلات بشكل أساسي لتصنيع الثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة السلبية الكبيرة للمقاومة [- (Z-4)٪ / K].

بالنسبة لأجهزة تخزين تكنولوجيا الكمبيوتر ، يتم استخدام الفريت التي لها حلقة تخلفية مستطيلة. المعلمة الرئيسية للمنتجات من هذا النوع هي معامل التربيع لحلقة التخلفية K p وهي نسبة الحث المتبقي W t إلى الحد الأقصى للتحريض B max

Kp \ u003d W / Vmax

لتصنيع نوى المحولات ، يتم استخدام المواد المغناطيسية الناعمة على شكل مجموعة من الصفائح الرقيقة المعزولة عن بعضها البعض. يمكن أن يقلل تصميم قلب المحول بشكل كبير من خسائر التيار الدوامة (تيارات فوكو).

تستخدم المواد المغناطيسية الصلبة بشكل أساسي لتصنيع المغناطيس الدائم.

وفقًا للتكوين ، تنقسم حالة وطريقة الحصول على المواد المغناطيسية الصلبة إلى:

1) الفولاذ المارتنسيتي المخلوط ،

2) يلقي سبائك مغناطيسية صلبة ،

3) مغناطيس مسحوق ،

4) حديد صلب مغناطيسي ،

5) السبائك البلاستيكية القابلة للتشوه ،

6) شرائط مغناطيسية.

خصائص المواد للمغناطيس الدائم هي القوة القسرية والحث المتبقي والطاقة القصوى التي يطلقها المغناطيس للفضاء الخارجي. النفاذية المغناطيسية للمواد للمغناطيس الدائم أقل من المواد المغناطيسية اللينة ، وكلما زادت القوة القسرية ، انخفضت النفاذية المغناطيسية.

أبسط المواد وأكثرها تكلفة لتصنيع المغناطيس الدائم هي سبائك الفولاذ المارتنسيتي. يتم خلطها مع إضافات التنغستن والكروم والموليبدينوم والكوبالت. قيمة W max للفولاذ المارتنسيتي هي 1-4 كيلو جول / م 3. الخصائص المغناطيسية لهذا الفولاذ مضمونة للفولاذ المارتينسيتي بعد معالجة حرارية خاصة بكل درجة فولاذية وتثبيت هيكلي لمدة خمس ساعات في الماء المغلي. بدأ استخدام الفولاذ المارتنزيتي في إنتاج مغناطيس دائم قبل جميع المواد الأخرى. في الوقت الحالي ، لها استخدام محدود بسبب خصائصها المغناطيسية المنخفضة ، لكن لم يتم التخلي عنها تمامًا ، لأنها رخيصة وتسمح بالقطع على آلات قطع المعادن.

للعمل في المنشآت عالية التردد ، فإن أنسب مادة هي الفريت الصلب مغناطيسيًا (الفريت الباريوم). على عكس الفريتات المغناطيسية الناعمة ، فهي لا تحتوي على شبكة بلورية سداسية الشكل مع تباين أحادي المحور. مغناطيسات الباريوم الفريت لها قوة قسرية تصل إلى 240 كيلو أمبير / م ، ولكن من حيث الحث المتبقي 0.38 T والطاقة المغناطيسية المخزنة 12.4 كيلو جول / م 3 فهي أدنى من سبائك نظام Alni. المقاومة المحددة لباريوم الفريت هي 10 4-10 7 أوم * م ، أي ملايين المرات أعلى من مقاومة السبائك المعدنية الصلبة المغناطيسية.

تتميز المغناطيسات المعدنية والبلاستيكية (ذات الخصائص المغناطيسية المنخفضة إلى حد ما) بمقاومة كهربائية عالية ، وبالتالي ، ظل فقدان مغناطيسي صغير ، مما يسمح أيضًا باستخدامها في معدات ذات مجال مغناطيسي متناوب ذي تردد متزايد.

الموضوع رقم 1

المواد الكهربائية ، التصنيف ، الخصائص الرئيسية.

المواد المستخدمة على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية اللاسلكية لها أسماء مختلفة: المواد الكهربائية ، مواد هندسة الراديو ، مواد الهندسة الإلكترونية. ومع ذلك ، لا يوجد فرق جوهري بين هذه المواد. على الرغم من الاختلافات في الأسماء ، إلا أنها تُستخدم جميعًا لتصنيع الأجزاء أو المكونات والأجهزة الكهربائية ، وهندسة الراديو ، والإلكترونيات الدقيقة ، وأجهزة الكمبيوتر. ومع ذلك ، يجب أن تحتوي جميع المواد في المجال التقني الذي يهمنا على مجموعة محددة جيدًا من الخصائص التي بسببها تجد تطبيقًا محددًا.

المبدأ الموحد لجميع المواد الكهربائية هو مجموعة من خصائصها فيما يتعلق بالمجال الكهرومغناطيسي. عند التفاعل مع مجال كهرومغناطيسي ، تتجلى الخصائص الكهربائية والمغناطيسية. هذا يسمح لنا بتعريف مفهوم "المواد الكهروتقنية" وتصنيفها.

المواد التقنية الكهربائية (اللاسلكية) هي مواد تتميز بخصائص معينة تتعلق بالمجال الكهرومغناطيسي وتستخدم في التكنولوجيا مع مراعاة هذه الخصائص.

وفقًا للخاصية الكهربائية الرئيسية للمواد - الموصلية الكهربائية - تنقسم المواد الكهربائية إلى ثلاث مجموعات: الموصلات وأشباه الموصلات والعوازل الكهربائية.

وفقًا للخصائص المغناطيسية ، يتم تقسيم المواد إلى خمس مجموعات: المغناطيسات المغناطيسية ، والمغناطيسات ، والمغناطيسات الحديدية ، والمغناطيسات المضادة ، والمغناطيسات الحديدية.

تنقسم كل مجموعة من هذه المجموعات بدورها إلى مجموعات فرعية وفقًا للمعايير الكمية التي تميز خصائصها الرئيسية. هذا يسمح لنا بتقديم تصنيف المواد الراديوية في شكل مخطط معمم (الشكل 1.1).

للاستخدام العملي ، من الضروري أن تكون الخصائص الكهربائية أو المغناطيسية واضحة بما فيه الكفاية من الناحية الكمية ، وأن تفي الخصائص الميكانيكية والتكنولوجية وغيرها بمتطلبات معينة. لذلك ، ليست كل المجموعات المدرجة مستخدمة على نطاق واسع في التكنولوجيا.

1.2 الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمواد

جميع المواد الموجودة في الطبيعة ، بغض النظر عن حالة تجمعها (غازية ، سائلة ، صلبة) مصنوعة من ذرات تحتوي على أكثر من 100 عنصر كيميائي. تتكون أي مادة (مادة) من عدد كبير من الجسيمات المشحونة كهربائيًا - الإلكترونات والنواة الذرية للعناصر الكيميائية ، والتي تحدد خصائصها.

هناك طرق لتحليل مبسط لخصائص المواد تسمح باستخدام بعض الخصائص العيانية التي تم الحصول عليها تجريبياً. في هذه الحالة ، يتم أخذ أهم سمات التفاعل بين الإلكترونات ونوى العناصر الكيميائية التي تشكل مادة بعين الاعتبار بشكل متكامل أو تلقائيًا.

إحدى هذه الطرق هي تحليل الروابط الكيميائية لعناصر مادة ما. بطبيعة الحال ، تعود الاختلافات في أنواع المواد إلى الاختلاف في طبيعة توزيع الإلكترونات في الذرات والجزيئات ، وخاصة في طبيعة توزيع إلكترونات التكافؤ والنوى الذرية الأيونية البعيدة عن النواة. . بمقارنة ترتيب الذرات في بنية المادة ، والتكوين الإلكتروني لهذه الذرات ، ونوع الرابطة الكيميائية بينها ، يمكن للمرء أن يجيب على عدد من الأسئلة المهمة حول الخصائص العيانية للمادة ، مثل التوصيل الكهربائي ، والقدرة على المغنطة ، الكثافة ، الصلابة ، اللدونة ، نقطة الانصهار ، إلخ. د.

الأهم في هذا النهج لتحليل خصائص المواد هو مسألة قوى الترابط التي تربط الذرات ببعضها البعض. هذه القوى تقريبًا هي قوى التفاعل الكهروستاتيكي بين الإلكترونات والنواة الذرية. إن دور قوى الأصل المغناطيسي ضئيل للغاية ، ويمكن إهمال قوى الجاذبية بسبب القيم الصغيرة لكتل ​​الجسيمات المتفاعلة. يشير وجود روابط مستقرة بين ذرات المادة إلى أن إجمالي الطاقة ه الخامس صالجسيمات في الحجم الخامسالمواد في شكل مجموع الحركية ه الىوالإمكانات U n E V p= N (E V k + U V n)أقل من إجمالي الطاقة لنفس العدد من الجسيمات خارج الحجم ، أي في دولة حرة E c p \ u003d N (E c k + U c n).الفرق بين هذه الطاقات E s p - E V p= ESTيسمى طاقة الرابطة الكيميائية ، أو طاقة الاتصال.

ثبت تجريبياً أن الخواص الكهربائية والميكانيكية لمادة أو مادة تحددها طبيعة الرابطة والقيمة الكمية لطاقة الرابطة EST.

وفقًا لطبيعة التفاعل بين الجسيمات التي تتكون منها المادة ، هناك ستة أنواع من الروابط الكيميائية:

التساهمية غير القطبية.

قطبية تساهمية ، أو قطبية ؛

أيوني ، أو غير متجانس ؛

متقبل المتبرع

فلز؛

بين الجزيئات.

الرابطة التساهمية غير القطبيةينشأ عندما يتم دمج الذرات التي تحمل الاسم نفسه في جزيئات ، على سبيل المثال ، H 2 ، O 2 ، Cl 2 ، N 2 ، الماس ، الكبريت ، Si ، Ge ، إلخ. في هذه الحالة ، يحدث التنشئة الاجتماعية لإلكترونات التكافؤ ، مما يؤدي إلى إضافة غلاف الإلكترون الخارجي إلى حالة مستقرة. الجزيئات ذات الرابطة التساهمية غير القطبية لها هيكل متماثل ، أي تتطابق مراكز الشحنات الموجبة والسالبة. نتيجة لذلك ، فإن العزم الكهربائي للجزيء يساوي صفرًا ، أي الجزيء غير قطبي أو محايد.

يجب أن نتذكر أن العزم الكهربائي بخلاف الصفر هو سمة من سمات جزيئات ثنائي القطب. إنهما نظام من شحنتين كهربائيتين لهما نفس المقدار والعكس في الإشارة. ف ،تقع على بعد مسافة أنامن بعضهما البعض. بالنسبة لنظام الشحنات أو الجزيء هذا ، تكون العزم الكهربائي أو ثنائي القطب μ = ql.

الرابطة التساهمية غير القطبية هي سمة من سمات المواد العازلة وأشباه الموصلات.

رابطة قطبية تساهمية (قطبية ، أو زوج إلكتروني)ينشأ عند دمج ذرات غير متشابهة ، على سبيل المثال ، H 2 O ، CH 4 ، CH 3 C1 ، CC1 4 ، إلخ. في هذه الحالة ، يحدث أيضًا التنشئة الاجتماعية لأزواج إلكترونات التكافؤ وإضافة الغلاف الخارجي إلى حالة مستقرة. ومع ذلك ، فإن كل رابطة لها لحظة ثنائية القطب. ومع ذلك ، يمكن أن يكون الجزيء ككل محايدًا أو قطبيًا (الشكل 1.2).

يمكن أن تكون المركبات المتجانسة القطبية عوازل كهربائية (مواد عضوية بوليمرية) وأشباه موصلات.

الرابطة الأيونية (غير المتجانسة)يحدث أثناء تكوين الجزيء بواسطة العناصر الموجودة في نهاية (المجموعة السابعة) وبداية (المجموعة الأولى) من الجدول D.I. منديليف ، على سبيل المثال كلوريد الصوديوم. في هذه الحالة ، ينتقل إلكترون التكافؤ للمعدن ، المرتبط بشكل ضعيف بالذرة ، إلى ذرة الهالوجين ، ليكمل مداره إلى حالة مستقرة (8 إلكترونات) ، ونتيجة لذلك ، يتم تكوين أيونين ، تعمل بينهما قوى الجذب الكهروستاتيكية .

تكون قوى التفاعل الأيونية كبيرة جدًا ، لذا فإن المواد ذات الرابطة الأيونية تتمتع بقوة ميكانيكية عالية نسبيًا ودرجات حرارة ذوبان وتبخر. الترابط الأيوني هو سمة من سمات المواد العازلة.

السند المانح المتقبلفي جوهرها ، هو نوع من الرابطة الأيونية ويحدث عندما تتكون مادة من عناصر من مجموعات مختلفة من الجدول D.I. Mendeleev ، على سبيل المثال المركبات A III B V - GaAs ، إلخ ؛ المركبات A III B V - ZnS ، CdTe ، إلخ. في مثل هذه المركبات ، تتبرع ذرة أحد العناصر ، والتي تسمى المتبرع ، بإلكترون لذرة أخرى تسمى المستقبل. نتيجة لذلك ، تظهر رابطة كيميائية متبرعة متقبلة ، وهي قوية جدًا. يمكن أن تكون المواد التي تحتوي على هذه الرابطة عوازل كهربائية وأشباه موصلات.

اتصال معدنيينشأ بين الذرات في المعادن وهو نتيجة التنشئة الاجتماعية لجميع إلكترونات التكافؤ التي تشكل غازًا إلكترونيًا وتعوض شحنة أيونات الشبكة البلورية. بسبب تفاعل غاز الإلكترون والأيونات ، تتشكل رابطة معدنية. ترتبط الإلكترونات المشتركة ارتباطًا ضعيفًا بالنوى الذرية ، وهي مجانية من وجهة نظر الطاقة. لذلك ، حتى في المجالات الكهربائية الخارجية الضعيفة للغاية ، تتجلى الموصلية الكهربائية العالية للمعادن.

الرابطة بين الجزيئية أو المتبقيةخاصية المواد ذات الأصل العضوي ، مثل البارافين. يحدث بين جزيئات المادة وهو ضعيف ، ونتيجة لذلك فإن هذه المواد لها نقطة انصهار منخفضة وخصائص ميكانيكية ، مما يشير إلى هشاشة التركيب الجزيئي للمادة.

وتجدر الإشارة إلى أن الذرات الموجودة في المادة الصلبة لا ترتبط عادةً بأي نوع من أنواع الروابط المعتبرة. لذلك ، من الأنسب دراسة وتقييم خصائص المواد والمواد القائمة عليها من خلال تحليل طيف الطاقة لإلكترونات الذرات التي تتكون منها المادة.

المواد الكهربائية هي مجموعة من المواد الموصلة والعازلة كهربائيًا والمغناطيسية وأشباه الموصلات المصممة للعمل في المجالات الكهربائية والمغناطيسية. ويشمل ذلك أيضًا المنتجات الكهربائية الرئيسية: العوازل والمكثفات والأسلاك وبعض عناصر أشباه الموصلات. تحتل المواد الكهربائية في الهندسة الكهربائية الحديثة أحد الأماكن الرئيسية. يعلم الجميع أن موثوقية تشغيل الآلات الكهربائية والأجهزة والتركيبات الكهربائية تعتمد بشكل أساسي على الجودة والاختيار الصحيح للمواد الكهربائية المناسبة. يُظهر تحليل الحوادث في الآلات والأجهزة الكهربائية أن معظمها يحدث نتيجة عطل في العزل الكهربائي المكون من مواد عازلة كهربائية.

المواد المغناطيسية لا تقل أهمية عن الهندسة الكهربائية. يتم تحديد فقد الطاقة وأبعاد الآلات والمحولات الكهربائية من خلال خصائص المواد المغناطيسية. تحتل مواد أشباه الموصلات أو أشباه الموصلات مكانًا مهمًا إلى حد ما في الهندسة الكهربائية. نتيجة لتطوير ودراسة هذه المجموعة من المواد ، تم إنشاء العديد من الأجهزة الجديدة التي تجعل من الممكن حل بعض مشاكل الهندسة الكهربائية بنجاح.

من خلال الاختيار العقلاني للعزل الكهربائي والمواد المغناطيسية وغيرها من المواد ، من الممكن إنشاء معدات كهربائية موثوقة بأبعاد ووزن صغير. ولكن من أجل تحقيق هذه الصفات ، فإن معرفة خصائص جميع مجموعات المواد الكهربائية أمر ضروري.

مواد موصل

تشمل هذه المجموعة من المواد المعادن وسبائكها. المعادن النقية لها مقاومة منخفضة. الاستثناء هو الزئبق ، الذي يتمتع بمقاومة عالية إلى حد ما. تتمتع السبائك أيضًا بمقاومة عالية. تُستخدم المعادن النقية في تصنيع أسلاك اللف والتركيب ، والكابلات ، وما إلى ذلك. تُستخدم سبائك الموصلات على شكل أسلاك وأشرطة في مقاومات مقاومة متغيرة ، ومقاييس جهد ، ومقاومات إضافية ، إلخ.

في المجموعة الفرعية للسبائك ذات المقاومة العالية ، يتم تمييز مجموعة من المواد الموصلة المقاومة للحرارة والمقاومة للأكسدة في درجات حرارة عالية. تُستخدم السبائك الموصلة المقاومة للحرارة أو المقاومة للحرارة في السخانات الكهربائية والمقاومات المتغيرة. بالإضافة إلى المقاومة المنخفضة ، تتمتع المعادن النقية بليونة جيدة ، أي يمكن سحبها إلى سلك رفيع ، إلى شرائح ، ولفها في رقائق بسمك أقل من 0.01 مم. تتميز السبائك المعدنية بقدر أقل من اللدونة ، ولكنها أكثر مرونة واستقرارًا ميكانيكيًا. السمة المميزة لجميع مواد الموصلات المعدنية هي التوصيل الكهربائي الإلكتروني. تزداد مقاومة جميع الموصلات المعدنية مع زيادة درجة الحرارة وأيضًا نتيجة للمعالجة الميكانيكية التي تسبب تشوهًا دائمًا في المعدن.

يتم استخدام الدحرجة أو الرسم عندما يكون من الضروري الحصول على مواد موصلة ذات قوة ميكانيكية متزايدة ، على سبيل المثال ، في تصنيع الأسلاك للخطوط العلوية وأسلاك الترولي وما إلى ذلك. لإعادة الموصلات المعدنية المشوهة إلى قيمتها المقاومة السابقة ، يتم إخضاعها للمعالجة الحرارية - التلدين بدون أكسجين.

مواد عازلة كهربائية

تسمى المواد العازلة للكهرباء ، أو المواد العازلة للكهرباء ، بالمواد التي يتم بها العزل ، أي أنها تمنع تسرب التيار الكهربائي بين أي أجزاء موصلة تحت إمكانات كهربائية مختلفة. تتمتع العوازل الكهربائية بمقاومة كهربائية عالية جدًا. وفقًا للتركيب الكيميائي ، تنقسم العوازل إلى عضوية وغير عضوية. العنصر الرئيسي في جزيئات جميع المواد العازلة العضوية هو الكربون. لا يوجد كربون في المواد العازلة غير العضوية. تتميز العوازل غير العضوية (الميكا والسيراميك وما إلى ذلك) بأعلى مقاومة للحرارة.

وفقًا لطريقة التحضير ، يتم تمييز العوازل الطبيعية (الطبيعية) والاصطناعية. يمكن إنشاء العوازل الاصطناعية بمجموعة معينة من الخصائص الكهربائية والفيزيائية الكيميائية ؛ لذلك ، فهي تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية.

وفقًا لتركيب الجزيئات ، تنقسم المواد العازلة إلى غير قطبية (محايدة) وقطبية. تتكون العوازل المحايدة من ذرات وجزيئات محايدة كهربائيًا ، والتي ليس لها خصائص كهربائية حتى يتم تطبيق مجال كهربائي عليها. العوازل المحايدة هي: البولي إيثيلين ، الفلوروبلاست -4 ، إلخ. من بين المواد المحايدة ، يتم تمييز العوازل البلورية الأيونية (الميكا ، الكوارتز ، إلخ) ، حيث يشكل كل زوج من الأيونات جسيمًا متعادلًا كهربائيًا. توجد الأيونات في عقد الشبكة البلورية. كل أيون في حركة حرارية متذبذبة بالقرب من مركز التوازن - عقدة من الشبكة البلورية. تتكون العوازل القطبية أو ثنائية القطب من جزيئات قطبية ثنائية القطب. الأخيرة ، بسبب عدم تناسق بنيتها ، لها لحظة كهربائية أولية حتى قبل تأثير قوة المجال الكهربائي عليها. تشمل العوازل القطبية الباكليت ، بولي فينيل كلوريد ، إلخ. بالمقارنة مع العوازل المحايدة ، فإن العوازل القطبية لها ثوابت عازلة أعلى ، بالإضافة إلى زيادة طفيفة في التوصيل.

وفقًا لحالة التجميع ، تكون العوازل غازية وسائلة وصلبة. أكبر مجموعة من العوازل الصلبة. يتم تقييم الخصائص الكهربائية للمواد العازلة باستخدام كميات تسمى الخصائص الكهربائية. وتشمل هذه: مقاومة الحجم المحددة ، مقاومة السطح المحددة ، ثابت العزل ، معامل درجة الحرارة لثابت العزل الكهربائي ، ظل فقدان العزل الكهربائي وقوة العزل الكهربائي للمادة.

مقاومة الحجم المحدد هي قيمة تجعل من الممكن تقدير المقاومة الكهربائية لمادة عندما يتدفق تيار مباشر خلالها. يسمى مقلوب مقاومة الحجم المحدد الموصلية الحجمية المحددة. مقاومة محددة للسطح - قيمة تسمح لك بتقييم المقاومة الكهربائية للمادة عندما يتدفق تيار مباشر على طول سطحها بين الأقطاب الكهربائية. يسمى مقلوب مقاومة السطح المحددة الموصلية السطحية المحددة.

معامل درجة حرارة المقاومة الكهربائية هو القيمة التي تحدد التغير في مقاومة مادة مع تغير درجة حرارتها. مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض المقاومة الكهربائية لجميع العوازل ، وبالتالي فإن معامل درجة الحرارة للمقاومة لديهم علامة سلبية. ثابت العزل - قيمة تسمح لك بتقييم قدرة مادة ما على تكوين سعة كهربائية. يتم تضمين السماحية النسبية في قيمة السماحية المطلقة. معامل درجة حرارة ثابت العزل هو القيمة التي تجعل من الممكن تقييم طبيعة التغيير في ثابت العزل ، وبالتالي سعة العزل مع تغير في درجة الحرارة. ظل الخسارة العازلة هو القيمة التي تحدد فقد الطاقة في عازل يعمل بجهد متناوب.

القوة الكهربائية - قيمة تسمح لك بتقييم قدرة العازل على مقاومة التدمير بفعل جهده الكهربائي. يتم تقييم القوة الميكانيكية للعزل الكهربائي والمواد الأخرى باستخدام الخصائص التالية: قوة الشد للمادة ، استطالة الشد ، قوة الانضغاط للمادة ، قوة الانحناء الثابتة للمادة ، قوة التأثير المحددة ، مقاومة الانقسام.

تشمل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعوازل الكهربائية: عدد الحمض واللزوجة وامتصاص الماء. الرقم الحمضي هو عدد ملليغرام من البوتاسيوم الكاوية المطلوبة لتحييد الأحماض الحرة الموجودة في 1 غرام من العازل. يتم تحديد الرقم الحمضي للعوازل السائلة والمركبات والورنيشات. تتيح هذه القيمة تقدير كمية الأحماض الحرة في العازل ، وبالتالي درجة تأثيرها على المواد العضوية. يؤدي وجود الأحماض الحرة إلى تدهور خصائص العزل الكهربائي للعوازل الكهربائية. تسمح اللزوجة ، أو معامل الاحتكاك الداخلي ، بتقييم سيولة السوائل العازلة كهربائياً (زيوت ، ورنيش ، إلخ). يمكن أن تكون اللزوجة حركية وشرطية. امتصاص الماء هو كمية الماء التي يمتصها العازل بعد وضعه في الماء المقطر لمدة يوم عند درجة حرارة 20 درجة مئوية وما فوق. تشير قيمة امتصاص الماء إلى مسامية المادة ووجود مواد قابلة للذوبان في الماء فيها. مع زيادة هذا المؤشر ، تتدهور خصائص العزل الكهربائي للعوازل الكهربائية.

تشمل الخصائص الحرارية للعوازل الكهربائية: نقطة الانصهار ، ونقطة التليين ، ونقطة التنقيط ، ونقطة وميض البخار ، ومقاومة البلاستيك للحرارة ، والمرونة الحرارية (مقاومة الحرارة) للورنيش ، ومقاومة الحرارة ، ومقاومة الصقيع ، والمقاومة الاستوائية.

تلقت مواد العزل الكهربائي للأفلام المصنوعة من البوليمرات تطبيقات واسعة في الهندسة الكهربائية. وتشمل هذه الأفلام والأشرطة. يتم إنتاج الأفلام بسمك 5-250 ميكرون والأشرطة - 0.2-3.0 مم. تتميز الأفلام والأشرطة عالية البوليمر بالمرونة العالية والقوة الميكانيكية وخصائص العزل الكهربائي الجيدة. يتم إنتاج أغشية البوليسترين بسمك 20-100 ميكرون وعرض 8-250 مم. عادة ما يكون سمك أغشية البولي إيثيلين 30-200 ميكرون ، والعرض 230-1500 مم. تصنع أغشية الفلوروبلاست -4 بسمك 5-40 ميكرون وعرض 10-200 مم. أيضا ، يتم إنتاج الأفلام غير الموجهة والموجهة من هذه المواد. تتميز أفلام PTFE الموجهة بأعلى الخصائص الميكانيكية والكهربائية.

يتم إنتاج أغشية البولي إيثيلين تيريفثاليت (لافسان) بسمك 25-100 ميكرون وعرض 50-650 ملم. أفلام PVC مصنوعة من بلاستيك الفينيل والبولي فينيل كلوريد الملدن. تتمتع الأفلام المصنوعة من بلاستيك الفينيل بقوة ميكانيكية أكبر ، ولكنها أقل مرونة. يبلغ سمك الأفلام المصنوعة من بلاستيك الفينيل 100 ميكرون أو أكثر ، والأفلام المصنوعة من البولي فينيل كلوريد الملدن - 20-200 ميكرون. تصنع أغشية السليلوز ثلاثي الأسيتات (ثلاثي الأسيتات) غير بلاستيكي (صلب) ، أزرق اللون ، ملدن قليلاً (عديم اللون) وملدن (أزرق اللون). هذه الأخيرة مرنة للغاية. يتم إنتاج أفلام Triacetate بسماكات 25 و 40 و 70 ميكرون وعرض 500 مم. Plenkoelektrokarton - مادة عازلة كهربائية مرنة ، تتكون من كرتون عازل ، ملصوق على جانب واحد بفيلم مايلر. يبلغ سمك اللوح الكهربائي على فيلم lavsan 0.27 و 0.32 مم. يتم إنتاجه على شكل لفات بعرض 500 مم. ورق الكرتون الأسبستوس المقوى عبارة عن مادة عازلة كهربائية مرنة تتكون من فيلم lavsan بسماكة 50 ميكرون ، ويتم لصقها على كلا الجانبين بورق الأسبستوس بسمك 0.12 مم. يتم إنتاج ورق الكرتون الأسبستوس في صفائح 400 × 400 مم (على الأقل) بسمك 0.3 مم.

الورنيش والمينا العازلة للكهرباء

الورنيش عبارة عن محاليل من المواد المكونة للفيلم: الراتنجات ، والبيتومين ، وزيوت التجفيف ، وإيثرات السليلوز أو تركيبات هذه المواد في المذيبات العضوية. في عملية تجفيف الورنيش ، تتبخر المذيبات منه ، وتحدث عمليات فيزيائية-كيميائية في قاعدة الطلاء ، مما يؤدي إلى تكوين طبقة ورنيش. وفقًا للغرض منها ، يتم تقسيم الورنيشات العازلة للكهرباء إلى مواد تشريب وطلاء ومادة لاصقة.

يتم استخدام الورنيش المخصب لتشريب لفائف الآلات والأجهزة الكهربائية من أجل تثبيت دورانها ، وزيادة التوصيل الحراري لللفات وزيادة مقاومتها للرطوبة. يسمح لك طلاء الورنيش بإنشاء طبقات واقية مقاومة للرطوبة ومقاومة للزيت وأغطية أخرى على سطح اللفات أو البلاستيك والأجزاء العازلة الأخرى. الورنيش اللاصق مخصص للصق أوراق الميكا مع بعضها البعض أو بالورق والأقمشة من أجل الحصول على مواد عازلة كهربائية من الميكا (ميكانيت ، شريط ميكا ، إلخ).

المينا عبارة عن ورنيش يحتوي على أصباغ يتم إدخالها فيها - مواد مالئة غير عضوية (أكسيد الزنك ، وثاني أكسيد التيتانيوم ، والحديد الأحمر ، وما إلى ذلك). يتم إدخال الأصباغ لزيادة الصلابة والقوة الميكانيكية ومقاومة الرطوبة ومقاومة النفخ وغيرها من الخصائص لأغشية المينا. تصنف المينا على أنها مواد تغطية.

وفقًا لطريقة التجفيف ، يتم تمييز الورنيش والمينا للتجفيف الساخن (الفرن) والتجفيف البارد (الهواء). تتطلب الأولى درجة حرارة عالية لمعالجتها - من 80 إلى 200 درجة مئوية ، والأخيرة تجف في درجة حرارة الغرفة. تتميز الورنيش ومينا الموقد ، كقاعدة عامة ، بخصائص عازلة وميكانيكية عالية وخصائص أخرى. من أجل تحسين خصائص الورنيش والمينا لتجفيف الهواء ، وكذلك لتسريع المعالجة ، يتم تجفيفها أحيانًا عند درجات حرارة مرتفعة - من 40 إلى 80 درجة مئوية.

المجموعات الرئيسية من الورنيش لها الميزات التالية. تشكل الورنيشات الزيتية ، بعد التجفيف ، أغشية مرنة مرنة ذات لون أصفر ، مقاومة للرطوبة والزيوت المعدنية الساخنة. فيما يتعلق بمقاومة الحرارة ، تنتمي أغشية هذه الورنيش إلى الفئة أ. في ورنيش الزيت ، يتم استخدام زيوت بذر الكتان النادرة وزيوت التونغ ، لذلك يتم استبدالها بالورنيش القائم على الراتنجات الاصطناعية ، والتي تكون أكثر مقاومة للتقدم الحراري.

تشكل ورنيشات البيتومين الزيتية أغشية سوداء مرنة ، مقاومة للرطوبة ، لكنها قابلة للذوبان بسهولة في الزيوت المعدنية (المحولات والتشحيم). من حيث المقاومة للحرارة ، تنتمي هذه الورنيش إلى الفئة أ (105 درجة مئوية). تتميز اللك وطلاء المينا Glyphthalic و oil-glyphthalic بالالتصاق الجيد بالميكا والأوراق والأقمشة والبلاستيك. زادت أغشية هذه الورنيش من مقاومة الحرارة (الفئة ب). إنها مقاومة للزيت المعدني المسخن ، ولكنها تتطلب تجفيفًا ساخنًا عند درجات حرارة تتراوح من 120 إلى 130 درجة مئوية. تشكل ورنيش الجليفثاليك النقي القائم على راتنجات الجليفثاليك غير المعدلة أغشية صلبة وغير مرنة تستخدم في إنتاج عازل الميكا الصلب (المايكانيت الصلب). الورنيشات الزيتية ، بعد التجفيف ، تعطي أغشية مرنة ومرنة من اللون الأصفر.

تتميز ورنيش ومينا السيليكون بمقاومة عالية للحرارة ويمكن أن تعمل لفترة طويلة عند 180-200 درجة مئوية ، لذلك يتم استخدامها مع الألياف الزجاجية وعزل الميكا. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع الأفلام بمقاومة عالية للرطوبة ومقاومة للشرر الكهربائي.

الورنيش والمينا القائمة على راتنجات PVC و perchlorovinyl مقاومة للماء والزيوت الساخنة والمواد الكيميائية الحمضية والقلوية ، لذلك يتم استخدامها كطلاء الورنيش والمينا لحماية اللفات ، وكذلك الأجزاء المعدنية من التآكل. يجب الانتباه إلى ضعف الالتصاق بالورنيش والمينا PVC و perchlorovinyl بالمعادن. يتم تغطية الأخير أولاً بطبقة من التربة ، ثم بالورنيش أو المينا على أساس راتنجات البولي فينيل كلوريد. يتم تجفيف هذه الورنيش والمينا عند 20 درجة مئوية وكذلك عند 50-60 درجة مئوية. وتشمل عيوب هذا النوع من الطلاء درجة حرارة التشغيل المنخفضة ، والتي تتراوح من 60 إلى 70 درجة مئوية.

تتميز الورنيش والمينا القائمة على راتنجات الايبوكسي بقوة التصاق عالية ومقاومة عالية للحرارة بشكل طفيف (حتى 130 درجة مئوية). تتميز الورنيشات القائمة على راتنجات الألكيد والفينول (ورنيش الفينول - الألكيد) بخصائص تجفيف جيدة في الطبقات السميكة وتشكل أغشية مرنة يمكنها العمل لفترة طويلة في درجات حرارة 120-130 درجة مئوية. .

الورنيشات ذات الأساس المائي عبارة عن مستحلبات ثابتة لقواعد الورنيش في ماء الصنبور. تصنع قواعد الطلاء من الراتنجات الاصطناعية وكذلك من زيوت التجفيف وخلائطها. الورنيش المستحلب ذو الأساس المائي مقاوم للحريق والانفجار ، لأنه لا يحتوي على مذيبات عضوية قابلة للاشتعال. نظرًا لانخفاض اللزوجة ، تتمتع هذه الورنيشات بقدرة تشريب جيدة. يتم استخدامها لتشريب اللفات الثابتة والمتحركة للآلات والأجهزة الكهربائية التي تعمل لفترة طويلة في درجات حرارة تصل إلى 105 درجة مئوية.

مركبات العزل الكهربائي

المركبات عبارة عن مركبات عازلة تكون سائلة وقت الاستخدام ثم تتصلب. لا تحتوي المركبات على مذيبات. وفقًا للغرض منها ، يتم تقسيم هذه التركيبات إلى تشريب وملء. يستخدم الأول لتشريب لفائف الآلات والأجهزة الكهربائية ، والثاني - لملء التجاويف في صناديق الكابلات ، وكذلك في الآلات والأجهزة الكهربائية لغرض الختم.

المركبات هي مادة صلبة بالحرارة (لا تلين بعد المعالجة) ولدين حراري (تليين مع تسخين لاحق). يمكن أن تُعزى المركبات القائمة على الإيبوكسي والبوليستر وبعض الراتنجات الأخرى إلى المواد الصلبة الحرارية. تشتمل مركبات اللدائن الحرارية على مركبات أساسها البيتومين والعوازل الكهربية الشمعية والبوليمرات الحرارية (البوليسترين والبولي إيزوبوتيلين ، إلخ). تنتمي مركبات التشريب والوعاء القائمة على البيتومين من حيث مقاومة الحرارة إلى الفئة A (105 درجة مئوية) ، وبعضها إلى الفئة Y (حتى 90 درجة مئوية). تتمتع مركبات الإيبوكسي والسيليكون العضوي بأعلى مقاومة للحرارة.

مركبات MBK مصنوعة على أساس استرات الميثاكريليك وتستخدم كمركبات تشريب وتعبئة. بعد التصلب عند 70-100 درجة مئوية (ومع مقويات خاصة عند 20 درجة مئوية) ، فهي عبارة عن مواد صلبة بالحرارة يمكن استخدامها في درجات حرارة تتراوح من -55 إلى + 105 درجة مئوية.

مواد عازلة كهربائية ليفية غير مشبعة

تشتمل هذه المجموعة على مواد صفائح ولفائف تتكون من ألياف ذات أصل عضوي وغير عضوي. يتم الحصول على المواد الليفية ذات الأصل العضوي (الورق والكرتون والألياف والنسيج) من ألياف نباتية من الخشب والقطن والحرير الطبيعي. تتراوح نسبة الرطوبة الطبيعية للكرتون والورق والألياف العازلة من 6 إلى 10٪. تحتوي المواد العضوية الليفية القائمة على الألياف الاصطناعية (النايلون) على نسبة رطوبة تتراوح من 3 إلى 5٪. يتم ملاحظة نفس الرطوبة تقريبًا في المواد التي تم الحصول عليها على أساس الألياف غير العضوية (الأسبستوس والألياف الزجاجية). السمات المميزة للمواد الليفية غير العضوية هي عدم قابليتها للاحتراق ومقاومة الحرارة العالية (الفئة C). يتم تقليل هذه الخصائص القيمة في معظم الحالات عندما يتم تشريب هذه المواد بالورنيش.

عادة ما يتم صنع الورق العازل من لب الخشب. ورق الميكا المستخدم في إنتاج أشرطة الميكا يتميز بأعلى درجة مسامية. يُصنع الكرتون الكهربائي من لب الخشب أو من خليط من ألياف القطن وألياف لب الخشب (كبريتات) مأخوذة بنسب مختلفة. تؤدي زيادة محتوى ألياف القطن إلى تقليل الرطوبة وانكماش الورق المقوى. الورق المقوى الكهربائي المصمم للعمل في الهواء له هيكل أكثر كثافة مقارنة بالكرتون المصمم للعمل في الزيت. يتم إنتاج الورق المقوى بسمك 0.1-0.8 مم على شكل لفائف ، ويتم إنتاج الورق المقوى بسمك 1 مم أو أكثر في صفائح بأحجام مختلفة.

الألياف عبارة عن مادة متجانسة يتم الحصول عليها عن طريق ضغط أوراق الورق ، ومعالجتها مسبقًا بمحلول ساخن من كلوريد الزنك وغسلها في الماء. تناسب الألياف جميع أنواع المعالجة الميكانيكية والقولبة بعد نقع فراغاتها في الماء الساخن.

الليتيرويد عبارة عن صفائح رقيقة ولفائف من الألياف تستخدم في تصنيع أنواع مختلفة من حشوات العزل الكهربائي والغسالات والتجهيزات.

تُصنع أوراق الأسبستوس والكرتون والأشرطة من ألياف أسبستوس الكريسوتيل ، والتي تتمتع بأكبر قدر من المرونة والقدرة على الالتواء في الخيوط. جميع مواد الأسبستوس مقاومة للقلويات ، ولكن من السهل تدميرها بواسطة الأحماض.

يتم إنتاج الأشرطة والأقمشة الزجاجية العازلة كهربائياً من خيوط الزجاج التي يتم الحصول عليها من الزجاج الخالي من القلويات أو الزجاج القلوي المنخفض. تتمثل ميزة الألياف الزجاجية على الألياف النباتية والأسبستوس في سطحها الأملس ، مما يقلل من امتصاص الرطوبة من الهواء. مقاومة الأقمشة والأشرطة الزجاجية للحرارة أعلى من الأسبستوس.

أقمشة مطلية عازلة للكهرباء (أقمشة مطلية بالورنيش)

الأقمشة المطلية هي مواد مرنة تتكون من قماش مشرب بالورنيش أو نوع من مركبات العزل الكهربائي. الورنيش أو التركيبة المشبعة بعد المعالجة تشكل فيلمًا مرنًا ، والذي يوفر خصائص عزل كهربائية جيدة للنسيج المصقول. اعتمادًا على قاعدة النسيج ، تنقسم الأقمشة المطلية إلى القطن والحرير والنايلون والزجاج (الألياف الزجاجية).

يتم استخدام الزيوت ، والبيتومين ، والورنيش السليكون العضوي ، وكذلك مينا السليكون العضوي ، ومحاليل المطاط العضوي ، وما إلى ذلك كتركيبات تشريب للأقمشة المطلية. يمكن أن تعمل في درجات حرارة تصل إلى 105 درجة مئوية (الفئة أ). تنتمي جميع الأقمشة المطلية بالقطن إلى نفس فئة مقاومة الحرارة.

المجالات الرئيسية لتطبيق الأقمشة المطلية هي: الآلات الكهربائية ، والأجهزة ، وأجهزة الجهد المنخفض. تُستخدم الأقمشة المطلية بالورنيش لعزل الملفات والفتحات المرنة ، فضلاً عن حشوات العزل الكهربائي المختلفة.

بلاستيك

يُطلق على البلاستيك (البلاستيك) المواد الصلبة ، والتي تكتسب في مرحلة معينة من التصنيع خصائص بلاستيكية ، وفي هذه الحالة ، يمكن الحصول على منتجات ذات شكل معين منها. هذه المواد عبارة عن مواد مركبة تتكون من مادة رابطة ومواد مالئة وأصباغ وملدنات ومكونات أخرى. المواد الأولية لإنتاج المنتجات البلاستيكية هي مساحيق الضغط والمواد الملحة. فيما يتعلق بمقاومة الحرارة ، فإن اللدائن صلبة بالحرارة وللدائن بالحرارة.

مواد بلاستيكية عازلة للكهرباء مغلفة

مواد بلاستيكية مغلفة - مواد تتكون من طبقات متناوبة من حشو الصفائح (ورق أو قماش) ومثبت. وأهم أنواع البلاستيك العازل ذو الطبقات هو الجيتناك ، والمنسوجات ، والألياف الزجاجية. وهي تتكون من حشوات صفائحية مرتبة في طبقات ، وتستخدم راتنجات الباكليت والإيبوكسي والسيليكون وتركيباتها كمواد رابطة.

كمواد مالئة ، يتم استخدام درجات خاصة من ورق التشريب (في getinax) والأقمشة القطنية (في النسيج) والأقمشة الزجاجية الخالية من القلويات (في الألياف الزجاجية). يتم تشريب مواد الحشو المذكورة أولاً بورنيش الباكليت أو السيليكون ، وتجفيفها وتقطيعها إلى صفائح ذات حجم معين. يتم جمع حشوات الألواح الجاهزة في عبوات بسماكة معينة وتخضع للضغط الساخن ، حيث يتم خلالها ربط الصفائح الفردية ببعضها البعض بإحكام بمساعدة الراتنجات.

تقاوم Getinaks و textolite الزيوت المعدنية ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الكهربائية والمحولات المملوءة بالزيوت. أرخص صفح هو البلاستيك المغلف بالخشب (خشب دلتا). يتم الحصول عليها عن طريق الضغط الساخن على صفائح رقيقة من قشرة البتولا ، مشربة مسبقًا براتنجات الباكليت. تستخدم دلتا وود لتصنيع الأجزاء الهيكلية للطاقة والأجزاء الكهربائية العازلة العاملة في الزيت. للاستخدام في الهواء الطلق ، تحتاج هذه المادة إلى حماية دقيقة من الرطوبة.

نسيج الأسبستوس عبارة عن بلاستيك عازل كهربائيًا متعدد الطبقات يتم الحصول عليه عن طريق صفائح الضغط الساخنة من نسيج الأسبستوس ، المشرب مسبقًا براتنج الباكليت. يتم إنتاجه على شكل منتجات مشكلة ، وكذلك على شكل صفائح وألواح بسمك 6 إلى 60 مم. Asbogetinax عبارة عن بلاستيك مصفح يتم الحصول عليه عن طريق صفائح الضغط الساخنة من ورق الأسبستوس المحتوي على 20٪ كبريتات السليلوز أو ورق الأسبست بدون سليلوز ، مشرب بمادة إيبوكسي - فينول - فورمالدهيد.

من بين مواد العزل الكهربائي ذات الطبقات المدروسة ، تتمتع شرائح الألياف الزجاجية القائمة على السيليكون العضوي والأيبوكسي بأعلى مقاومة للحرارة ، وأفضل الخصائص الكهربائية والميكانيكية ، ومقاومة متزايدة للرطوبة ومقاومة العفن الفطري.

منتجات عازلة للجروح الكهربائية

منتجات عزل الجروح الكهربائية عبارة عن أنابيب وأسطوانات صلبة مصنوعة عن طريق لف أي مواد ليفية على قضبان دائرية معدنية ، مشربة مسبقًا بمادة رابطة. كمواد ليفية ، يتم استخدام درجات خاصة من أوراق اللف أو التشريب ، وكذلك الأقمشة القطنية والألياف الزجاجية. المواد اللاصقة هي الباكليت والإيبوكسي والسيليكون العضوي والراتنجات الأخرى.

يتم تجفيف المنتجات العازلة الكهربائية للجروح ، جنبًا إلى جنب مع القضبان المعدنية التي يتم لفها عليها ، عند درجة حرارة عالية. لغرض استرطاب منتجات الجروح ، يتم تلميعها. يتم تجفيف كل طبقة من الورنيش في الفرن. يمكن أيضًا تصنيف قضبان المنسوجات الصلبة كمنتجات للجروح ، لأنه يتم الحصول عليها أيضًا عن طريق لف الفراغات من حشو نسيج مشبع بورنيش الباكليت. بعد ذلك ، تتعرض الفراغات للضغط الساخن في قوالب فولاذية. تستخدم منتجات عزل الجروح الكهربائية في المحولات ذات عزل الهواء والزيت ، في قواطع دوائر الهواء والزيت ، والأجهزة الكهربائية المختلفة ووحدات المعدات الكهربائية.

المواد المعدنية العازلة للكهرباء

تشمل المواد المعدنية العازلة للكهرباء الصخور: الميكا والرخام والأردواز والحجر الأملس والبازلت. تشمل هذه المجموعة أيضًا المواد التي تم الحصول عليها من الأسمنت البورتلاندي والأسبستوس (الأسمنت الأسبستي والأسبوبلاست). تتميز هذه المجموعة الكاملة من العوازل غير العضوية بمقاومة عالية للقوس الكهربائي ولها خصائص ميكانيكية عالية بما فيه الكفاية. يمكن تشكيل العوازل المعدنية (باستثناء الميكا والبازلت) ، باستثناء الخيوط.

يتم الحصول على منتجات العزل الكهربائي من الرخام والأردواز والحجر الأملس على شكل ألواح للألواح وقواعد عازلة كهربائية لمفاتيح السكين ومفاتيح الجهد المنخفض. لا يمكن الحصول على نفس المنتجات بالضبط من البازلت المنصهر إلا عن طريق الصب في قوالب. من أجل أن تتمتع منتجات البازلت بالخصائص الميكانيكية والكهربائية اللازمة ، فإنها تخضع للمعالجة الحرارية من أجل تكوين مرحلة بلورية في المادة.

منتجات العزل الكهربائي المصنوعة من الأسمنت الأسبستي والأسبوبلاست عبارة عن ألواح وقواعد وفواصل ومزالق قوسية. لتصنيع هذه المنتجات ، يتم استخدام خليط يتكون من الأسمنت البورتلاندي وألياف الأسبستوس. يتم الحصول على منتجات Asboplast بالضغط على البارد من كتلة يضاف إليها 15٪ من مادة بلاستيكية (الكاولين أو الطين المصبوب). هذا يحقق سيولة أكبر لكتلة الضغط الأولية ، مما يجعل من الممكن الحصول على منتجات عازلة كهربائية لملف تعريف معقد من asboplast.

العيب الرئيسي للعديد من العوازل المعدنية (باستثناء الميكا) هو المستوى المنخفض لخصائصها الكهربائية ، بسبب كثرة المسام ووجود أكاسيد الحديد. تسمح هذه الظاهرة باستخدام العوازل المعدنية فقط في الأجهزة ذات الجهد المنخفض.

في معظم الحالات ، يتم تشريب جميع المواد العازلة المعدنية ، باستثناء الميكا والبازلت ، بالبارافين ، والبيتومين ، والستايرين ، وراتنجات الباكليت ، وما إلى ذلك قبل الاستخدام. ويتحقق التأثير الأكبر عن طريق تشريب العوازل المعدنية الآلية بالفعل (الألواح ، والفواصل ، والغرف ، إلخ. .).

الرخام ومنتجاته لا يتحمل التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة والتشقق. الأردواز والبازلت والحجر الأملس والميكا والأسمنت الأسبستي أكثر مقاومة للتغيرات المفاجئة في درجات الحرارة.

مواد العزل الكهربائي الميكا

تتكون هذه المواد من صفائح الميكا الملصقة مع نوع من الراتنج أو الورنيش اللاصق. تشتمل مواد الميكا الملصقة على شرائط الميكانيت والميكافوليوم والميكا. تُستخدم مواد الميكا الملصقة بشكل أساسي لعزل لفات الآلات الكهربائية ذات الجهد العالي (المولدات والمحركات الكهربائية) ، وكذلك عزل الآلات والآلات ذات الجهد المنخفض التي تعمل في ظروف صعبة.

Micanites هي مواد صفائح صلبة أو مرنة يتم الحصول عليها عن طريق لصق أوراق الميكا المقطوعة باللك ، والجليبتال ، والسيليكون العضوي والراتنجات أو الورنيش الأخرى القائمة على هذه الراتنجات.

الأنواع الرئيسية للميكانيت هي المجمع والحشية والقولبة والمرونة. ينتمي المايكانيت للجامع والحشية إلى مجموعة المايكانيت الصلب ، والتي ، بعد لصق الميكا ، يتم ضغطها عند ضغوط وتسخين معينين مرتفعين. هذه المايكانيت لها انكماش أقل في السمك وكثافة أكبر. الميكانيتات القابلة للتشكيل والمرنة لها هيكل أكثر مرونة وكثافة أقل.

جامع الميكانيت عبارة عن مادة صفائح صلبة مصنوعة من صفائح الميكا الملصقة مع راتنجات اللك أو الجليبتال أو الورنيش على أساس هذه الراتنجات. لضمان القوة الميكانيكية عند العمل في مجمعات الآلات الكهربائية ، لا يتم إدخال أكثر من 4٪ من المادة اللاصقة في هذه الميكانيتات.

الحشية micanite عبارة عن مادة صلبة مصنوعة من أوراق الميكا المقطوعة والملصقة مع راتنجات اللك أو الجليبتال أو الورنيش على أساسها. بعد الإلتصاق ، يتم ضغط صفائح الميكانيت المبطنة. تحتوي هذه المادة على 75-95٪ ميكا و 25-5٪ مادة لاصقة.

قولبة الميكانيت عبارة عن مادة صلبة مصنوعة من أوراق الميكا المقطوعة ولصقها مع راتنجات اللك أو الجليفثاليك أو السيليكون أو الورنيش على أساسها. بعد الإلتصاق ، يتم ضغط صفائح الميكانيت عند درجة حرارة 140-150 درجة مئوية.

الميكانيت المرن عبارة عن مادة صفائح مرنة في درجة حرارة الغرفة. وهي مصنوعة من أوراق الميكا المقطوفة والملتصقة مع زيت القار أو زيت غليفثاليك أو ورنيش السيليكون العضوي (بدون مادة مجففة) ، مما يشكل أغشية مرنة.

يتم لصق أنواع معينة من الميكانيت المرن على كلا الجانبين بورق الميكا لزيادة القوة الميكانيكية. الميكانيت الزجاجي المرن عبارة عن مادة صفائح مرنة في درجة حرارة الغرفة. هذا نوع من الميكانيت المرن ، يتميز بقوة ميكانيكية متزايدة ومقاومة متزايدة للحرارة. هذه المادة مصنوعة من صفائح من الميكا المقطوعة ويتم لصقها مع السليكون العضوي أو الورنيش الزيتي ، مما يشكل أغشية مرنة مقاومة للحرارة. يتم لصق صفائح من الميكانيت الزجاجي المرن على كلا الجانبين أو على أحد الجانبين باستخدام الألياف الزجاجية الخالية من القلويات.

Micafolium عبارة عن مادة عازلة كهربائية لفافة أو ورقة مصبوبة في حالة ساخنة. وتتكون من طبقة واحدة أو أكثر ، غالبًا من طبقتين أو ثلاث طبقات ، من صفائح الميكا الملصقة معًا وبورقة من الورق بسمك 0.05 مم ، أو بألياف زجاجية ، أو بشبكة من الألياف الزجاجية. يتم استخدام اللكل أو الجلايبتال أو البوليستر أو السيليكون العضوي كورنيش لاصق.

شريط Micale عبارة عن مادة عازلة كهربائية ملفوفة ومرنة في درجة حرارة الغرفة. يتكون من طبقة واحدة من أوراق الميكا المقطوعة الملتصقة ببعضها البعض ولصقها على أحد الجانبين أو كلاهما بورق الميكا الرقيق أو الألياف الزجاجية أو الألياف الزجاجية. يتم استخدام محاليل القار الزيتية والزيوت الجليفثالية والسليكون العضوي والمطاط كطلاء للورنيش.

Mikashelk عبارة عن مادة عازلة كهربائية ملفوفة ومرنة في درجة حرارة الغرفة. Mikashelk هو أحد أنواع شريط الميكا ، ولكن مع زيادة قوة الشد الميكانيكية. وتتكون من طبقة واحدة من أوراق الميكا المقطوفة والملتصقة ببعضها البعض ولصقها على جانب واحد بقطعة قماش من الحرير الطبيعي ، وعلى الجانب الآخر بورق الميكا. كما تم استخدام الورنيشات اللاصقة ، ورنيش زيت جليفثاليك أو زيت القار ، لتشكيل أغشية مرنة.

Mikapolotno - مادة عازلة كهربائية ملفوفة أو صفائح ، مرنة في درجة حرارة الغرفة. يتكون قماش الميكا من عدة طبقات من الميكا الملتصقة ببعضها البعض ولصقها على كلا الجانبين بنسيج قطني (percale) أو ورق الميكا على جانب واحد وقماش على الجانب الآخر.

ميكاليكس عبارة عن بلاستيك من الميكا يُصنع بالضغط على خليط من مسحوق الميكا والزجاج. بعد الضغط ، تخضع المنتجات للمعالجة الحرارية (التجفيف). يتم إنتاج Mikalex على شكل ألواح وقضبان ، وكذلك في شكل منتجات عازلة للكهرباء (ألواح ، قواعد للمفاتيح ، مكثفات الهواء ، إلخ). عند الضغط على منتجات mycalex ، يمكن إضافة أجزاء معدنية إليها. هذه المنتجات تصلح لجميع أنواع المعالجة الميكانيكية.

مواد العزل الكهربائي الميكا

في تطوير الميكا الطبيعية وفي تصنيع المواد العازلة للكهرباء على أساس قطف الميكا ، تبقى كمية كبيرة من النفايات. يتيح استخدامها الحصول على مواد عازلة كهربائية جديدة - الميكا. هذه المواد مصنوعة من ورق الميكا ، ومعالجتها مسبقًا بنوع من المواد اللاصقة (الراتنجات والورنيش). من ورق الميكا عن طريق الإلتصاق بالورنيش أو الراتنجات اللاصقة ويتم الحصول على مواد عازلة كهربائية ميكا صلبة أو مرنة لاحقًا بالضغط الساخن. يمكن إدخال الراتنجات اللاصقة مباشرة في كتلة الميكا السائلة - تعليق الميكا. من بين أهم مواد الميكا ، يجب ذكر ما يلي.

جامع slyudinite عبارة عن مادة صفائح صلبة ، يتم معايرتها في السماكة. يتم الحصول عليها عن طريق الضغط الساخن على ورق الميكا المعالج بورنيش اللك. يتم إنتاج الميكا المجمعة في صفائح بأحجام تتراوح من 215 × 400 مم إلى 400 × 600 مم.

الميكا المبطنة عبارة عن مادة صفائح صلبة يتم الحصول عليها عن طريق صفائح الضغط الساخنة من ورق الميكا المشرب بالورنيش اللاصق. يتم إنتاج حشية الميكا في صفائح بحجم 200 × 400 مم. يتم تصنيع الجوانات والغسالات الصلبة منه للآلات والأجهزة الكهربائية ذات السخونة الزائدة العادية والمتزايدة.

تشكيل الميكا الزجاجية عبارة عن مادة صفائح صلبة في حالة باردة ومرنة في حالة ساخنة. يتم الحصول عليها عن طريق لصق ورق الميكا بركائز من الألياف الزجاجية. صب الميكا الزجاجية المقاومة للحرارة عبارة عن مادة صفائح صلبة مصبوبة في حالة تسخين. وهي مصنوعة من خلال لصق صفائح من ورق الميكا بالألياف الزجاجية باستخدام ورنيش سيليكون مقاوم للحرارة. وهي متوفرة بصفائح بحجم 250 × 350 مم أو أكثر. زادت هذه المادة من قوة الشد الميكانيكي.

Slyudinite مرن - مادة صفيحة ومرنة في درجة حرارة الغرفة. يتم الحصول عليها عن طريق لصق صفائح من ورق الميكا ، متبوعًا بالضغط الساخن. يتم استخدام ورنيش البوليستر أو السيليكون العضوي كمواد رابطة. يتم لصق معظم أنواع الميكا المرنة بالألياف الزجاجية على أحد الجانبين أو كلاهما. الميكا الزجاجية المرنة (المقاومة للحرارة) عبارة عن مادة صفائح مرنة في درجة حرارة الغرفة. يتم إنتاجه عن طريق لصق ورقة واحدة أو أكثر من ورق الميكا باستخدام الألياف الزجاجية أو شبكة الزجاج باستخدام ورنيش السيليكون. بعد اللصق ، تخضع المادة للضغط الساخن. إنه مغطى بالألياف الزجاجية من أحد الجانبين أو كلاهما لزيادة القوة الميكانيكية.

الميكا مادة ملفوفة أو صفائح ، مرنة عند تسخينها ، يتم الحصول عليها عن طريق لصق ورقة واحدة أو أكثر من ورق الميكا بورق هاتف بسمك 0.05 مم ، وتستخدم كركيزة مرنة. نطاق هذه المادة هو نفسه نطاق الميكافوليوم القائم على الميكا المقطوعة. يتم إنتاج Sludinitofolium على شكل لفات بعرض 320-400 مم.

شريط الميكا عبارة عن مادة ملفوفة مقاومة للحرارة ومرنة في درجة حرارة الغرفة ، وتتكون من ورق الميكا الملصق على أحد الجانبين أو كلاهما بشبكة من الألياف الزجاجية أو الألياف الزجاجية. يتم إنتاج أشرطة الميكا بشكل أساسي على شكل لفات بعرض 15 و 20 و 23 و 25 و 30 و 35 ملم ، وغالبًا ما تكون على شكل لفات.

شريط الميكا الزجاجي عبارة عن مادة ملفوفة ومرنة على البارد تتكون من ورق الميكا وشبكة الألياف الزجاجية وورق الميكا ، ويتم لصقها وتشريبها بورنيش إيبوكسي بوليستر. من السطح ، الشريط مغطى بطبقة لزجة من المركب. يتم إنتاجها على شكل بكرات بعرض 15 ، 20 ، 23 ، 30 ، 35 ملم.

اللوح الكهربائي الميكا الزجاجي عبارة عن مادة صفيحة تكون مرنة في درجة حرارة الغرفة. يتم الحصول عليها عن طريق لصق ورق الميكا والكرتون الكهربائي والألياف الزجاجية بالورنيش. تصدر في صفائح بحجم 500 × 650 مم.

مواد بلاستيكية عازلة للكهرباء ميكا

يتم إنتاج جميع المواد الدقيقة عن طريق لصق وضغط صفائح من الورق الدقيق. يتم الحصول على الأخير من نفايات الميكا غير الصناعية نتيجة التكسير الميكانيكي للجسيمات بواسطة موجة مرنة. بالمقارنة مع الميكا ، تتمتع مواد الميكا البلاستيكية بقوة ميكانيكية أكبر ، ولكنها أقل تجانسًا ، لأنها تتكون من جزيئات أكبر من الميكا. فيما يلي أهم المواد العازلة من البلاستيك الميكا.

الميكا المجمعة عبارة عن مادة صفيحة صلبة ، يتم معايرتها في السماكة. يتم الحصول عليها عن طريق صفائح الضغط الساخنة من ورق الميكا البلاستيكي ، المطلي مسبقًا بطبقة من المادة اللاصقة. تصدر بصفائح بحجم 215 × 465 مم.

توسيد الميكا - مادة صلبة مصنوعة من صفائح ضغط ساخنة من ورق الميكا المغلفة بطبقة من الموثق. تصدر بألواح مقاس 520 × 850 مم.

قولبة الميكا - مادة صفيحة مضغوطة ، صلبة في حالة باردة وقادرة على التشكيل عند تسخينها. متوفر بأحجام تتراوح من 200 × 400 مم إلى 520 × 820 مم.

ميكا مرنة - مادة صفائح مضغوطة ومرنة في درجة حرارة الغرفة. متوفر بأحجام تتراوح من 200 × 400 مم إلى 520 × 820 مم. ميكا زجاجية مرنة - مادة صفيحة مضغوطة ، مرنة في درجة حرارة الغرفة ، تتكون من عدة طبقات من ورق الميكا ، ملتصقة من جانب واحد بالألياف الزجاجية ، وعلى الجانب الآخر بشبكة من الألياف الزجاجية أو شبكة من الألياف الزجاجية على كلا الجانبين. متوفر بأحجام تتراوح من 250 × 500 مم إلى 500 × 850 مم.

ميكا بلاستوفوليوم عبارة عن مادة ملفوفة أو صفائحية ومرنة ومشكّلة في حالة تسخين ، يتم الحصول عليها عن طريق لصق عدة أوراق من ورق الميكا ولصقها على جانب واحد بورق الهاتف أو بدونه.

شريط الميكا عبارة عن مادة ملفوفة ومرنة في درجة حرارة الغرفة ، وتتكون من ورق ميكا ، مُلصق بورق الميكا على كلا الجانبين. هذه المواد متوفرة على شكل لفات بعرض 12 و 15 و 17 و 24 و 30 و 34 ملم.

شريط الميكا الزجاجي المقاوم للحرارة عبارة عن مادة مرنة في درجة حرارة الغرفة ، تتكون من طبقة واحدة من ورق الميكا ، يتم لصقها على أحد الجانبين أو كلاهما باستخدام الألياف الزجاجية أو شبكة الزجاج باستخدام ورنيش السيليكون. يتم إنتاج المواد على شكل بكرات بعرض 15 و 20 و 25 و 30 و 35 ملم.

المواد والنظارات الكهربية للسيراميك

المواد الكهربية هي مواد صلبة اصطناعية تم الحصول عليها نتيجة المعالجة الحرارية (الحرق) لكتل ​​السيراميك الأولية ، وتتكون من معادن مختلفة (الطين ، التلك ، إلخ) ومواد أخرى مأخوذة بنسب معينة. يتم الحصول على العديد من منتجات السيراميك الكهربائي من كتل السيراميك: عوازل ، مكثفات ، إلخ.

في عملية إطلاق درجة حرارة عالية لهذه المنتجات ، تحدث عمليات فيزيائية وكيميائية معقدة بين جزيئات المواد الأولية مع تكوين مواد جديدة ذات هيكل بلوري وزجاجي.

تنقسم المواد الكهربية إلى 3 مجموعات: المواد التي تُصنع منها العوازل (السيراميك العازل) ، والمواد التي تُصنع منها المكثفات (السيراميك المكثف) ، والمواد المصنوعة من السيراميك الحديدي ذات القيم العالية بشكل غير طبيعي لثابت العازل وتأثير كهرضغطية. تم استخدام هذا الأخير في هندسة الراديو. تتميز جميع المواد الكهربية بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة الطقس ومقاومة الشرر والأقواس الكهربائية ، ولها خصائص عزل كهربائية جيدة وقوة ميكانيكية عالية بما فيه الكفاية.

إلى جانب المواد الكهربية ، العديد من أنواع العوازل مصنوعة من الزجاج. يستخدم الزجاج القلوي المنخفض لإنتاج العوازل. معظم أنواع عوازل الجهد العالي مصنوعة من الزجاج المقسّى. تتفوق عوازل الزجاج المقسى في القوة الميكانيكية على عوازل البورسلين.

المواد المغناطيسية

تسمى الكميات التي يتم من خلالها تقييم الخصائص المغناطيسية للمواد بالخصائص المغناطيسية. وتشمل هذه: النفاذية المغناطيسية المطلقة ، والنفاذية المغناطيسية النسبية ، ومعامل درجة الحرارة للنفاذية المغناطيسية ، وطاقة المجال المغناطيسي القصوى ، وما إلى ذلك. تنقسم جميع المواد المغناطيسية إلى مجموعتين رئيسيتين: لينة مغناطيسيًا والصلبة مغناطيسيًا.

تتميز المواد اللينة مغناطيسيًا بخسائر منخفضة في التباطؤ (التباطؤ المغناطيسي هو تأخر في مغنطة الجسم عن مجال التمغنط الخارجي). لديهم قيم كبيرة نسبيًا للنفاذية المغناطيسية ، وقوة قسرية منخفضة وتحريض تشبع مرتفع نسبيًا. تستخدم هذه المواد لتصنيع الدوائر المغناطيسية للمحولات والآلات والأجهزة الكهربائية والشاشات المغناطيسية وغيرها من الأجهزة التي تتطلب مغنطة ذات فقد طاقة منخفض.

تتميز المواد الصلبة مغناطيسيًا بخسائر كبيرة في التخلفية ، أي أن لها قوة قسرية كبيرة وتحريض متبقي كبير. يمكن لهذه المواد ، كونها ممغنطة ، تخزين الطاقة المغناطيسية المستلمة لفترة طويلة ، أي أنها تصبح مصادر لمجال مغناطيسي ثابت. تستخدم المواد المغناطيسية الصلبة لصنع مغناطيس دائم.

وفقًا لأساسها ، يتم تقسيم المواد المغناطيسية إلى مواد معدنية وغير معدنية ومغناطيسية كهربائية. تشمل المواد المعدنية اللينة مغناطيسيًا: حديد نقي (كهربائياً) ، صفائح فولاذية كهربائية ، حديد أرمكو ، بيرمالوي (سبائك الحديد والنيكل) ، إلخ. تشمل المواد المعدنية الصلبة مغناطيسيًا: سبائك الفولاذ والسبائك الخاصة القائمة على الحديد والألمنيوم والنيكل وسبائك المكونات (الكوبالت ، السيليكون ، إلخ). الفريت هي مواد مغناطيسية غير معدنية. هذه هي المواد التي يتم الحصول عليها من خليط مسحوق من أكاسيد معادن معينة وأكسيد الحديد. يتم إطلاق منتجات الفريت المضغوط (النوى ، الحلقات ، إلخ) عند درجة حرارة 1300-1500 درجة مئوية.

الكهرومغناطيسية عبارة عن مواد مركبة تتكون من 70-80٪ مسحوق مغناطيسي و 30-20٪ عضوي عالي البوليمر عازل. تختلف الفريتات والكهرباء المغناطيسية عن المواد المعدنية المغناطيسية في مقاومتها عالية الحجم ، مما يقلل بشكل حاد من خسائر تيار الدوامة. هذا يسمح باستخدام هذه المواد في تقنية التردد العالي. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع الفريتات باستقرار خصائصها المغناطيسية على نطاق تردد واسع.

ألواح فولاذية كهربائية

الفولاذ الكهربائي مادة لينة مغناطيسيا. ولتحسين الخواص المغناطيسية يضاف إليها السيليكون مما يزيد من مقاومة الفولاذ مما يؤدي إلى تقليل الفاقد في تيار الدوامة. يتم إنتاج هذا الصلب على شكل صفائح بسمك 0.1 ؛ 0.2 ؛ 0.35 ؛ 0.5 ؛ 1.0 ملم وعرض من 240 الى 1000 ملم وطول من 720 الى 2000 ملم.

بيرمالويز

هذه المواد عبارة عن سبائك من الحديد والنيكل مع محتوى نيكل من 36 إلى 80٪. لتحسين خصائص معينة من البرمالوي ، يتم إضافة الكروم والموليبدينوم والنحاس وما إلى ذلك إلى تركيبتها.السمات المميزة لجميع البرمالوي هي سهولة مغنطتها في المجالات المغناطيسية الضعيفة وزيادة المقاومة الكهربائية.

السبائك الدائمة هي سبائك مطيلة يتم لفها بسهولة إلى صفائح وشرائح يصل سمكها إلى 0.02 مم أو أقل. نظرًا لزيادة المقاومة واستقرار الخصائص المغناطيسية ، يمكن استخدام النباتات الدائمة حتى ترددات من 200-500 كيلو هرتز. تعتبر النباتات الدائمة حساسة جدًا للتشوهات التي تسبب تدهور خصائصها المغناطيسية الأصلية. يتم استعادة المستوى الأولي للخصائص المغناطيسية لأجزاء بيرمالوي المشوهة من خلال معالجتها الحرارية وفقًا لنظام مطور بدقة.

المواد الصلبة المغناطيسية

المواد الصلبة مغناطيسيًا لها قيم كبيرة من القوة القسرية والحث المتبقي العالي ، وبالتالي قيم كبيرة للطاقة المغناطيسية. تشمل المواد المغناطيسية الصلبة:

• السبائك المصلبة للمارتنسيت (الفولاذ المخلوط بالكروم أو التنجستن أو الكوبالت) ؛
• سبائك الحديد والنيكل والألومنيوم غير المزورة التي تصلب الترسيب (alni ، alnico ، إلخ) ؛
• سبائك قابلة للطرق تعتمد على الحديد والكوبالت والفاناديوم (wikkaloy) أو على أساس الحديد والكوبالت والموليبدينوم (كومول) ؛
• السبائك ذات القوة القسرية العالية جدًا القائمة على المعادن النبيلة (البلاتين - الحديد ؛ الفضة - المنغنيز - الألمنيوم ، إلخ) ؛
• المواد الخزفية المعدنية غير المزورة التي يتم الحصول عليها عن طريق ضغط المكونات المسحوقة مع إطلاق المنتجات المضغوطة (المغناطيس) لاحقًا ؛
• حديد صلب مغناطيسي
• المواد المعدنية والبلاستيكية غير القابلة للطرق التي يتم الحصول عليها من مساحيق الضغط التي تتكون من جزيئات من مادة صلبة مغناطيسيًا ورابط (راتنج صناعي) ؛
• مواد مغناطيسية مرنة (أرومة مغناطيسية) ، تتكون من مسحوق من مادة صلبة مغناطيسيًا ورابط مرن (مطاط ، مطاط).

الحث المتبقي للمغناطيسات المعدنية والبلاستيكية والمغناطيسية المرنة أقل بنسبة 20-30٪ مقارنة بالمغناطيس المصبوب من نفس المواد المغناطيسية الصلبة (ألني ، ألنيكو ، إلخ).

الفريتس

الفريت عبارة عن مواد مغناطيسية غير معدنية مصنوعة من خليط من أكاسيد معدنية مختارة خصيصًا مع أكسيد الحديد. يتم تحديد اسم الفريت من خلال اسم المعدن ثنائي التكافؤ ، وأكسيده جزء من الفريت. لذلك ، إذا تم تضمين أكسيد الزنك في الفريت ، فإن الفريت يسمى الزنك ؛ إذا تمت إضافة أكسيد المنغنيز إلى تكوين المادة - المنغنيز.

في التكنولوجيا ، يتم استخدام الفريتات المعقدة (المختلطة) ، والتي لها قيم أعلى من الخصائص المغناطيسية ومقاومة أكبر مقارنةً بالفريتات البسيطة. أمثلة على الفريت المعقد هي النيكل والزنك والمنغنيز والزنك ، إلخ.

جميع الفريت عبارة عن مواد متعددة البلورات يتم الحصول عليها من أكاسيد المعادن نتيجة لتلبيد مساحيق من أكاسيد مختلفة عند درجات حرارة 1100-1300 درجة مئوية. لا يمكن معالجة الفريت إلا بأداة كاشطة. هم أشباه موصلات مغناطيسية. هذا يسمح لهم باستخدامها في المجالات المغناطيسية عالية التردد ، حيث أن خسائر التيار الدوامة لا تكاد تذكر.

مواد ومنتجات أشباه الموصلات

تشتمل أشباه الموصلات على عدد كبير من المواد التي تختلف عن بعضها البعض في التركيب الداخلي والتركيب الكيميائي والخصائص الكهربائية. وفقًا للتركيب الكيميائي ، يتم تقسيم مواد أشباه الموصلات البلورية إلى 4 مجموعات:

1. مواد تتكون من ذرات عنصر واحد: الجرمانيوم ، والسيليكون ، والسيلينيوم ، والفوسفور ، والبورون ، والإنديوم ، والغاليوم ، إلخ ؛
2. المواد المكونة من أكاسيد المعادن: أكسيد النحاس ، وأكسيد الزنك ، وأكسيد الكادميوم ، وثاني أكسيد التيتانيوم ، وما إلى ذلك ؛
3. المواد التي تعتمد على مركبات ذرات المجموعتين الثالثة والخامسة من نظام عناصر مندليف ، يُشار إليها بالصيغة العامة وتسمى أنتيمونيدات. تشمل هذه المجموعة مركبات الأنتيمون مع الإنديوم ، والغاليوم ، وما إلى ذلك ، ومركبات ذرات المجموعتين الثانية والسادسة ، وكذلك مركبات ذرات المجموعة الرابعة ؛
4. مواد شبه موصلة من أصل عضوي ، مثل المركبات العطرية متعددة الحلقات: أنثراسين ، النفثالين ، إلخ.

وفقًا للهيكل البلوري ، يتم تقسيم مواد أشباه الموصلات إلى مجموعتين: أحادي البلورة وأشباه الموصلات الكريستالات. تتضمن المجموعة الأولى المواد التي تم الحصول عليها على شكل بلورات مفردة كبيرة (بلورات مفردة). من بينها الجرمانيوم والسيليكون ، حيث يتم قطع لوحات المقومات وأجهزة أشباه الموصلات الأخرى.

المجموعة الثانية من المواد هي أشباه الموصلات ، والتي تتكون من العديد من البلورات الصغيرة ملحومة معًا. أشباه الموصلات متعددة الكريستالات هي: السيلينيوم ، كربيد السيليكون ، إلخ.

فيما يتعلق بمقاومة الحجم ، تحتل أشباه الموصلات موقعًا وسيطًا بين الموصلات والعوازل الكهربائية. بعضها يقلل بشكل كبير من المقاومة الكهربائية عند تعرضها للجهد العالي. وجدت هذه الظاهرة تطبيقًا في مانعات الصمامات لحماية خطوط الكهرباء. تقلل أشباه الموصلات الأخرى مقاومتها بشكل كبير عند تعرضها للضوء. يستخدم هذا في الخلايا الضوئية ومقاومات الضوء. من الخصائص الشائعة لأشباه الموصلات أن لديها توصيل الإلكترون والفتحة.

منتجات الكربون الكهربائية (فرش للآلات الكهربائية)

يشتمل هذا النوع من المنتجات على فرش للآلات الكهربائية ، وأقطاب كهربائية لأفران القوس ، وأجزاء تلامس ، إلخ. يتم تصنيع منتجات الفحم الكهربائي بالضغط من كتل المسحوق الأولية ، متبوعًا بالحرق.

تتكون كتل المسحوق الأولية من خليط من المواد الكربونية (الجرافيت ، السخام ، فحم الكوك ، أنثراسايت ، إلخ) ، مواد رابطة وملدنات (الفحم والقطران الصناعي ، الملاعب ، إلخ). في بعض الكتل المسحوقة لا يوجد رابط.

فرش الآلات الكهربائية هي الجرافيت والكربون الجرافيت والإلكتروغرافيت والجرافيت المعدني. فرش الجرافيت مصنوعة من الجرافيت الطبيعي بدون رابط (درجات ناعمة) ومع مادة رابطة (درجات صلبة). فرش الجرافيت ناعمة ولا تسبب ضوضاء قليلة أثناء التشغيل. تصنع فرش الكربون الجرافيت من الجرافيت مع إضافة مواد كربونية أخرى (فحم الكوك ، والسخام) ، مع إدخال مواد رابطة. يتم طلاء الفرش التي تم الحصول عليها بعد المعالجة الحرارية بطبقة رقيقة من النحاس (في حمام كهربائي). زادت فرش الجرافيت الكربوني من القوة الميكانيكية والصلابة والتآكل المنخفض أثناء التشغيل.

تصنع فرش Electrographite من الجرافيت والمواد الكربونية الأخرى (فحم الكوك ، والسخام) ، مع إدخال مواد رابطة. بعد الحرق الأول ، تخضع الفرشاة للجرافيت ، أي التلدين عند درجة حرارة 2500-2800 درجة مئوية. زادت الفرش المجهزة بالكهرباء من القوة الميكانيكية ، ومقاومة تغيرات الحمل المتشنج ، وتستخدم بسرعات محيطية عالية. فرش الجرافيت المعدني مصنوعة من مزيج من مساحيق الجرافيت والنحاس. بعضهم يدخل مساحيق من الرصاص أو القصدير أو الفضة. تتميز هذه الفرش بمقاومة منخفضة وكثافة تيار عالية وقطرات جهد عابر منخفض.

المادة هي كائن له تركيبة وبنية وخصائص معينة ، مصممة لأداء وظائف معينة. يمكن أن تحتوي المواد على حالات تجميع مختلفة: صلبة أو سائلة أو غازية أو بلازما.

تتنوع الوظائف التي تؤديها المواد: ضمان تدفق التيار (في المواد الموصلة) ، والحفاظ على شكل معين تحت الأحمال الميكانيكية (في المواد الإنشائية) ، وتوفير العزل (في المواد العازلة) ، وتحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة (في المواد المقاومة) . عادة ، تؤدي المادة عدة وظائف. على سبيل المثال ، يواجه العازل بالضرورة نوعًا من الضغط الميكانيكي ، أي أنه مادة هيكلية.

علم المواد- علم يدرس تكوين ، وبنية ، وخصائص المواد ، وسلوك المواد تحت التأثيرات المختلفة: الحرارية ، والكهربائية ، والمغناطيسية ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى مزيج من هذه التأثيرات.

علم المواد الكهروتقنية- هذا فرع من علم المواد يتعامل مع مواد الهندسة الكهربائية والطاقة ، أي المواد ذات الخصائص المحددة اللازمة لتصميم وإنتاج وتشغيل المعدات الكهربائية.

تلعب المواد دورًا حاسمًا في قطاع الطاقة.على سبيل المثال ، عوازل خطوط الجهد العالي. تاريخيا ، كانت عوازل البورسلين هي أول من اخترع. تكنولوجيا تصنيعها معقدة نوعًا ما ومتقلبة. العوازل ضخمة جدا وثقيلة. تعلمنا كيفية العمل مع الزجاج - ظهرت عوازل زجاجية. إنها أخف وزنا وأرخص ، وتشخيصها أسهل إلى حد ما. وأخيرًا ، فإن أحدث الاختراعات هي عوازل مطاط السيليكون.

لم تكن العوازل المطاطية الأولى ناجحة جدًا. بمرور الوقت ، تشكلت شقوق صغيرة على سطحها ، حيث تراكمت الأوساخ ، وتشكلت مسارات موصلة ، ثم انكسرت العوازل. أتاحت الدراسة التفصيلية لسلوك العوازل في المجال الكهربائي للأسلاك ذات الجهد العالي (VL) في ظل الظروف الجوية الخارجية إمكانية اختيار عدد من الإضافات التي تعمل على تحسين مقاومة الطقس ومقاومة التلوث وعمل التصريفات الكهربائية. نتيجة لذلك ، تم الآن إنشاء فئة كاملة من العوازل خفيفة الوزن ومتينة لمستويات مختلفة من جهد التمثيل.

للمقارنة ، فإن وزن عوازل التعليق للخطوط العلوية 1150 كيلو فولت يمكن مقارنته بوزن الأسلاك في المسافة بين الدعامات ويصل إلى عدة أطنان. هذا يجعل من الضروري تثبيت سلاسل متوازية إضافية من العوازل ، مما يزيد من الحمل على الدعامة. مطلوب استخدام دعامات أقوى ، وبالتالي أكثر كثافة. هذا يزيد من استهلاك المواد ، والوزن الكبير للدعامات يرفع تكلفة التركيب بشكل كبير. كمرجع ، فإن تكلفة التركيب تصل إلى 70٪ من تكلفة بناء خط كهرباء. يوضح المثال كيف يؤثر عنصر تصميم واحد على التصميم ككل.

وبالتالي ، تعد (ETM) أحد العوامل المحددة للمؤشرات الفنية والاقتصادية لأي نظام إمداد بالطاقة.

يمكن تقسيم المواد الرئيسية المستخدمة في قطاع الطاقة إلى عدة فئات - وهي مواد موصلة ومواد مغناطيسية ومواد عازلة للكهرباء. القاسم المشترك بينهما هو أنها تعمل تحت تأثير الجهد ، وبالتالي المجال الكهربائي.

تسمى المواد الموصلة بالمواد ، وتتمثل الخاصية الكهربائية الرئيسية لها في الموصلية الكهربائية الواضحة جدًا مقارنة بالمواد الكهربائية الأخرى. يرجع استخدامها في التكنولوجيا بشكل أساسي إلى هذه الخاصية ، التي تحدد الموصلية الكهربائية العالية في درجة الحرارة العادية.

كموصلات للتيار الكهربائي ، يمكن استخدام كل من المواد الصلبة والسائلة ، وكذلك الغازات في ظل الظروف المناسبة. أهم المواد الموصلة للصلبة المستخدمة في الهندسة الكهربائية هي المعادن وسبائكها.

تشمل الموصلات السائلة المعادن المنصهرة والإلكتروليتات المختلفة. ومع ذلك ، بالنسبة لمعظم المعادن ، تكون نقطة الانصهار عالية ، ويمكن استخدام الزئبق ، الذي تبلغ درجة انصهاره حوالي 39 درجة مئوية تحت الصفر ، كموصل فلز سائل عند درجة الحرارة العادية. المعادن الأخرى موصلات سائلة عند درجات حرارة مرتفعة.

الغازات والأبخرة ، بما في ذلك الأبخرة المعدنية ، ليست موصلات في شدة المجال الكهربائي المنخفضة. ومع ذلك ، إذا تجاوزت شدة المجال قيمة حرجة معينة ، والتي تضمن بداية التأثير والتأين الضوئي ، فيمكن للغاز أن يصبح موصلًا له موصلية كهربائية إلكترونية وأيونية. الغاز المتأين بقوة ، عندما يكون عدد الإلكترونات مساويًا لعدد الأيونات الموجبة لكل وحدة حجم ، يكون وسطًا موصلاً خاصًا يسمى البلازما.

أهم خصائص المواد الموصلة للهندسة الكهربائية هي الموصلية الكهربائية والحرارية لها ، وكذلك القدرة على توليد الحرارة EMF.

التوصيل الكهربائييميز قدرة مادة ما على إجراء تيار كهربائي (انظر -). ترجع آلية مرور التيار في المعادن إلى حركة الإلكترونات الحرة تحت تأثير المجال الكهربائي.

تسمى مواد أشباه الموصلات بالمواد الوسيطة في توصيلها بين المواد الموصلة والعازلة للكهرباء والتي تتمثل خصائصها المميزة في الاعتماد القوي بشكل استثنائي للموصلية على تركيز ونوع الشوائب أو العيوب الأخرى ، وكذلك في معظم الحالات على تأثيرات الطاقة الخارجية (درجة الحرارة ، الإضاءة ، إلخ). P.).

تشتمل أشباه الموصلات على مجموعة كبيرة من المواد ذات الموصلية الكهربائية الإلكترونية ، تكون مقاومتها في درجة الحرارة العادية أكبر من تلك الموجودة في الموصلات ، ولكنها أقل من تلك الخاصة بالعوازل الكهربائية ، وتتراوح من 10-4 إلى 1010 أوم سم. في الطاقة في القطاع ، نادرًا ما يتم استخدام أشباه الموصلات بشكل مباشر ، ولكن يتم استخدام المكونات الإلكترونية القائمة على أشباه الموصلات على نطاق واسع. هذا هو أي إلكترونيات في المحطات والمحطات الفرعية ومكاتب الإرسال والخدمات وما إلى ذلك. مقومات ومضخمات ومولدات ومحولات. أيضًا ، تُستخدم أشباه الموصلات القائمة على كربيد السيليكون لصنع مثبطات اندفاع غير خطية في خطوط الطاقة (OPN).

المواد العازلة

المواد العازلة للكهرباء تسمى المواد ، الخاصية الكهربائية الرئيسية لها هي القدرة على الاستقطاب والتي يكون فيها وجود مجال إلكتروستاتيكي ممكنًا. إن العازل الحقيقي (التقني) هو أقرب إلى المثالي ، وكلما انخفضت موصليةه النوعية وأضعف آليات الاستقطاب البطيئة المرتبطة بتبديد الطاقة الكهربائية وتوليد الحرارة.

استقطاب عازليسمى حدوثه عندما يتم إدخال مجال كهربائي ذاتي مجهري في المجال الخارجي ، بسبب إزاحة الجسيمات المشحونة التي تشكل جزيئات العازل. يسمى العازل الذي ينشأ فيه مثل هذا المجال بالاستقطاب.

المواد المغناطيسية تسمى المواد المصممة للعمل في مجال مغناطيسي مع تفاعل مباشر مع هذا المجال. تنقسم المواد المغناطيسية إلى مغناطيسية ضعيفة ومغناطيسية بقوة. تشمل المواد المغناطيسية الضعيفة المغناطيسات المغناطيسية والمغناطيسات. للمغناطيسات المغناطيسية المغناطيسية القوية ، والتي بدورها يمكن أن تكون لينة مغناطيسيًا وصعبة مغناطيسيًا.

المواد المركبة

المواد المركبة هي مواد تتكون من عدة مكونات تؤدي وظائف مختلفة ، وهناك واجهات بين المكونات.