Тепловые характеристики электротехнических материалов

Тепловые характеристики электротехнических материалов

К важнейшим тепловым свойствам диэлектриков относятся нагревостойкость, холодостойкость и тепловое расширение.

Температура — это понятие, введенное для характеристики энергии, которой обладают молекулы вещества. Для материалов вводят несколько характерных температурных точек, указывающих работоспособность и поведение материалов при изменении температуры.

Нагревостойкость — максимальная температура, при которой не уменьшается срок службы материала.

По этому параметру все материалы разделены на классы нагревостойкости.

Обозначение класса Y A E B F H C
Рабочая температура, °С Выше 180

К классу Y относятся волокнистые материалы на основе целлюлозы и шелка ( бумаги, картоны, непропитанные ткани), если они не пропитаны специальными средствами.

К классу А относятся те же материалы, защищенные внешней изоляцией, пропитанные специальными лаками. К классу А относятся изоляция эмаль-проводов на масляно-смоляных лаках.

К классу Е относятся пластмассы с органическим наполнителем, такие как текстолит, гетинакс.

К классам Y, А, Е относятся в основном органические электроизоляционные материалы.

В класс В входят материалы с большим содержанием неорганических компонентов, например асбестовые материалы с органическими пропитками.

К классам F, Н принадлежат изделия из стекловолокна с эпоксидными или кремнийорганическими пропитывающими материалами.

Класс С образуют чисто неорганические материалы: слюда, кварц, асбест и т.п.

Теплостойкость — температура, при которой происходит ухудшение характеристик при кратковременном ее достижении.

Термостойкость — температура, при которой происходят химические изменения материала.

Морозостойкость — способность работать при пониженных температурах (этот параметр важен для резин).

Ухудшение изоляционных свойств может происходить при длительном действии относительно небольших температур. Повышение скорости химических реакций в изоляции вызывает тепловое старение изоляции. Старение изоляции проявляется в виде повышения твердости и хрупкости, образования трещин, снижении электрической прочности. В среднем повышение температуры на каждые 10 градусов уменьшает продолжительность старения изоляции вдвое. На скорость старения существенное влияние оказывает наличие повышенной концентрации кислорода, озона или химически активных реагентов, воздействие прямых солнечных лучей. С вопросами допустимой температуры тесно связаны меры пожарной безопасности и взрывобезопасности оборудования.

При работе нескольких материалов в условиях механического контакта необходимо учитывать тепловое расширение диэлектриков, которое оценивают температурным коэффициентом линейного расширения. Органические диэлектрики имеют резко повышенные ТКЛР по сравнению с неорганическими.

Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 1094 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Тепловые характеристики позволяют оценить поведение материалов при нагревании (охлаждении), т.к. большинство материалов электрических машин и аппаратов работает при повышенных температурах.

Тепловые характеристики твёрдых материалов.

Плавкость – это свойство материала при нагревании переходит из твёрдого состояния в жидкое.

Температура плавления – это температура, при которой материал переходит из твёрдого состояния в жидкое.

Температура размягчения (для аморфных материалов) – это условная температура, при которой материал приобретает вязкотекучее состояние.

Нагревостойкость – это свойство материала длительно выдерживать предельно допустимую температуру без ухудшения его свойств.

Определяется по изменении электрических и механических характеристик в процессе выдержки при повышенной по сравнению с рабочей температуре.

Холодостойкость (морозостойкость) – это свойство материала длительно выдерживать низкую температуру без ухудшения его свойств.

Определяется в результате сравнения механических характеристик при отрицательной и нормальной температурах.

Теплостойкость – это свойство материала выдерживать кратковременный сильный нагрев без ухудшения его свойств.

Читайте также:  Электробритва philips s1510 04 series 1000

Определяется по изменении электрических и механических характеристик при повышенной по сравнению с рабочей температуре.

Свойства 2, 3 и 4 характеризуются предельно допустимыми температурами, при которых изменения характеристик не превышают допустимые и материал не теряет своих свойств.

Тепловые характеристики жидких материалов.

Температура закипания – это температура, при которой жидкий материал кипит.

Температура застывания – это температура, при которой жидкий материал затвердевает.

Температура вспышки паров – это температура, при которой пары и газы, при соприкосновении с открытым пламенем вспыхивают.

При температурах, близких или больших критических температур материал, применять нельзя. Тепловые характеристики материалов общие.

Теплопроводность – это свойство материала проводить тепло.

Коэффициент теплопроводности λ (Вт/(м∙ 0 С)) – это количество теплоты, проходящее через единицу площади материала (1 м 2 ) в единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте (при длине материала 1м разность температур на его противоположных поверхностях равной 1 0 С).

Теплоотдача – это свойство материала к теплообмену (конвективный или лучистый) между поверхностью и окружающей средой.

Коэффициент теплоотдачи α (Вт/м 2 ∙ 0 С)) – это количество теплоты, отдаваемое с единицы площади поверхности (1 м²) за единицу времени (секунду) при единичном температурном напоре между средой и поверхностью (при разность температур двух сред 1 0 С).

Тепловое расширение – это свойство материала изменять объём (линейные размеры) при повышении температуры.

Коэффициент объёмного теплового расширения β ( 0 С -1 ) – показывает изменение начального объёма тела с увеличением температуры на 1 0 С.

ɛ — диэлектрическая проницаемость

ρv, ρs -удельное объемное и удельное поверхностное сопротивление

δ, tg δ – угол диэлектрических потерь

Епр – напряженность пробоя ( электрическая прочность)

Классификация по способности проводить электрический ток.

ρv = 10 -4 : 10 -2 Ом•м — проводники

ρv = 10 -4 : 10 8 Ом•м — полупроводники

ρv = 10 8 : 10 18 Ом•м — диэлектрики

Классификация по магнитным свойствам.

μ — магнитная проницаемость

В — магнитная индукция

Н — напряженность магнитного поля

μo. – магнитная постоянная

μo = 4π•10 -7

μ 1 парамагнетики

μ >> 1 ферромагнетики

Серебро – радиочастотные кабели, электроды конденсаторов

Медь – жилы кабелей, монтажные провода

Золото – контакты, электроды, фотоэлементы

Алюминий – жилы кабелей, провода

Железо — провода небольшой мощности

Металлический натрий – провода в полиэтиленовой обмотке

Материалы с большим удельным сопротивлением

Манганин – резисторы (Cu, Mn, Ni)

Констатан – реостаты и электромагнитные элементы (Cu, Ni)

Сплавы на основе железа – электронагревательные элементы.

Жидкий проводник –ртуть.

— материалы, применяемые в качестве изоляции электрических машин, трансформаторов и аппаратов. Они разбиты на семь классов, основная характеристика – температура, при которой сохраняются свойства.

Классы изоляционных материалов.

Класс t 0 Основные группы материалов
Y 363 0 К 90 0 С На основе целлюлозы, непропитанные хлопчатобумажные ткани, бумага, картон, поливинилхлорид, каучук
A 378 0 К 105 0 С Те же материалы, но пропитанные лаками, или погруженные в электроизоляционную жидкость
E 393 0 К 120 0 С Пластмассы на основе фенольно-формальдегидных смол, лавсановые пленки, эпоксидные полиэфирные смолы
B 403 0 К 130 0 С Щипаная слюда, асбестовые и стекловолокнистые материалы, стеклоткани, миканиты
F 428 0 К 155 0 С Слюдяные продукты, изделия из стекловолокна, со связующими элементами на основе эпоксидных кремнийорганических смол
H 453 0 К 180 0 С Материалы с высокой нагревостойкостью
C >453 0 К >180 0 С Чисто неорганические материалы
Читайте также:  Колебания тока в колебательном контуре

К – кабельная обыкновенная

КМ – кабельная многослойная

КВЧ – кабельная с вязким пропиточным составом

КОН – конденсаторная, пропитана маслом нефтяным

Нс 24000

— изготовление постоянных магнитов

Сплавы Магниты из порошков
Альни (Al-Ni-Fe) Альниси (Al-Ni-Fe-Si) Альнико (Al-Ni-Fe- Со) Металлокерамические сплавы Cu-Ni-Со Cu-Ni-Fe прессование и спекание при высоких t 0 Металлопластические сплавы Cu-Ni-Со Cu-Ni-Fe Формальдегидовая смола под давлением 500МПа и t 0 180 0 С

Ферриты (оксиферы) — химические соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов

Магнитомягкие Ni-Zn Mn-Zn Для приборов с СВЧ с ППГ (прямоугольной петлей гистерезиса) Магнитотвердые BaO·6Fe2O3

Магнитодиэлектрики –соединение альсифера, пермаллоя с фенолформальдегидной смолой, стеклом.

— применяются для уменьшения потерь энергии на трение и снижение износа трущихся деталей, масло охлаждает и очищает от продуктов износа трущиеся поверхности , а также защищает их от коррозии.

— разделять трущиеся детали масляным слоем для обеспечения жидкостного трения, создавать на поверхности прочную масляную пленку, предохраняя детали от сухого трения

— удерживаться на поверхности неработающих деталей для предохранения от коррозии

— отводить тепло от трущихся деталей

— обладать способностью смывать продукты износа и легко отделяться от них

— не изменять длительное время свои свойства в процессе работы и хранения

— должно быть экономным и не дефицитным

влияющие на смазывающие и вязкостно-температурные качества

зависит образование нагара и отложений в двигателе

влияющие на коррозионный износ деталей

контрольные показатели, характеризующие однородность продукции разной партии и разных заводов

Моторные масла должны обладать:

— антифрикционными и противоизносными свойствами во всем интервале рабочих температур

— минимальной склонностью к образованию различных отложений и пенообразованию при работе двигателя

— антикоррозионными и моющими свойствами

Трансмиссионные масла применяются для смазывания сборных соединений трансмиссий различных механизмов – коробок передач, рулевого управления, трущихся деталей задних мостов, раздаточных коробок, различных редукторов.

Пластичные смазки – находятся в пластичном мазеобразном состоянии

Применяются в узлах трения, где трудно создать герметичность для жидкого масла и трудно защитить поверхности от пыли, влаги, грязи.

Обладают более низкими смазывающими качествами, поэтому применяются там, где невелики потери от трения.

Иногда применяют только как защиту от коррозий

— разделять трущиеся детали прочной слизистой пленкой для уменьшения износа и потерь на трение.

— удерживаться в узлах трения не вытекая из них

— защищать трущиеся детали от пыли, влаги, грязи

— не вызывать коррозионного износа деталей

— легко прокачиваться, не требуя больших давлений

Основа любой пластичной смазки -75-90% минерального масла.

Второй компонент – загуститель.

(мыльный , не мыльный)

кальциевые натриевые литиевые бариевые парафин церезин петролатум воск

Применяют пластичные смазки по назначению:

— антифрикционные (прессолидол, литол, консталин)

— защитные, консервационные (мастики, пленкообразующие нефтяные составы)

Читайте также:  Расчет платы за мощность

Материалы для дуговой сварки

Сталь сварочная и наплавочная проволока.

При сварке используют холоднотянутую стальную сварочную проволоку ГОСТ 2246-70 (Ø0,3-12мм)

СВ-08, СВ-08АА, СВ-08Г2С, СВ-08Н2М

СВ — сварочная, цифра — содержание углерода в сотых долях процента(0.08%), Г,Н,М– марганец , никель, молибден и пр., следом цифра- процентное содержание элемента( если цифра не указана, то содержание элемента 0 1400 0 С)

— неметаллический материал, расплав которого необходим для сварки и улучшения качества шва.

Флюс – место сварки слоем 50-60мм

Композиционные материалы – искусственно созданные материалы, которые состоят из двух или более компонентов, различающихся по составу и разделенных выраженной границей, и которые имеют новые свойства, запроектированные заранее.

Состоят: мартица, уплотнитель (арматура, наполнитель)

непрерывный компонент в объеме композитного материала другие компоненты, расположенные в объеме матрицы
2 1- матрица 2- уплотнитель 3- зона раздела фаз
По типу матрицы — полимерные — металлические — неорганические — комбинированные По виду армирующего элемента — геометрические размеры — порядок расположения в матрице — целей армирования По особенности макростроения По месту получения — в твердой и жидкой фазах — с использованием газофазных процессов — в вязкотекучем состоянии — в разных комбинациях

Наполнитель вводят для повышения твердости, прочности, пластичности; для изменения физических свойств.

— пластмассы, металлопласты, сотопласты, наполненные пластики, конструкционные пластики, металлонаполненные пластики, графитопласты, саженаполненные резины, противокоррозионные пластики, пенопласт, армированные пластики, волкнистые (стеклопласт), асбопластики (тормозные колодки), волокниты, слоистые пластики, гетинакс, металлопласт, ДСП, на основе спеченного алюминиевого порошка (электрические контакты), на основе никеля, вольфрама (детали, имеющие высокую прочность), на основе железа (ударные нагрузки), на основе свинца, серебра ( подшипники).

Используют вместо тормозных колодок из высокопрочного чугуна тормозные колодки из композитных материалов

Защитные покрытия металлов

— должно быть сплошным, равномерно распределенным по всей поверхности, непроницаемым для окружающей среды, иметь высокую адгезию (прочность сцепления с металлом), быть твердым и износостойким. Коэффициент теплового расширения должен быть близким к коэффициенту теплового расширения металла защищаемого изделия

органические неорганические катодные анодные

Нанесение защитных металлических покрытий – один из самых распространенных методов борьбы с коррозией. Эти покрытия не только защищают от коррозии, но и придают их поверхности ряд ценных физико-механических свойств:

По способу защитного действия металлические покрытия делят на катодные и анодные.

Катодныепокрытия имеют более положительный, а анодные — более электроотрицательный электродные потенциалы по сравнению с потенциалом металла, на который они нанесены. Так, например, медь, никель, серебро, золото, осажденные на сталь, являются катодными покрытиями, а цинк и кадмий по отношению к этой же стали – анодными покрытиями.

Антикоррозионные цинковые покрытия (катодные) являются эффективным способом защиты металлических конструкций от коррозии в пресной и морской водах.

Основное требование к катодным покрытиям – беспористость.

Анодное покрытие – одно из самых эффективных способов защиты металла от ржавления в воде.

Нанесение осуществляется металлизацией, напылением или горячим цинкованием.

В отдельных случаях защита может иметь место при нанесении катодных покрытий.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector