Реферат: Рекомендовано кафедрою “Електропостачання міст”, протокол №6
Міністерство освіти і науки Україні
Харківська національна академія міського господарства
ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНІ МАТЕРІАЛИ
Методичні вказівки до вивчення курсу та виконання контрольних завдань
(для студентів 2, 3 курсів заочної форми навчання спеціальностей
6.090603 - ЕСЕ, 6.092202 - ЕТ, 6.090605 - СДС)
Харків-ХНАМГ-2007
Методичні вказівки до вивчення курсу «Електротехнічні матеріали» та виконання контрольних завдань(для студентів 2,3 курсів заочної форми навчання спеціальностей 6.090603 - ЕСЕ, 6.092202 - ЕТ, 6.090605 - СДС) / Укл. д.т.н Рой В.Ф., доц., к.т.н Д'яков Є.Д. Харків: ХНАМГ, 2007. 32 с.
Укладачі: д.т.н В.Ф. Рой,
доц., к.т.н. Є.Д. Дьяков
Резензент: д.т.н. О.Г. Гриб
^ Рекомендовано кафедрою “Електропостачання міст”, протокол № 6
від 29.01.2007р.
Однією із найважливіших умов стабільного розвитку економіки держави є надійне функціонування систем енергозабезпечення. Сучасна електроенергетика використовує в елементах конструкцій надзвичайно широкий спектр різноманітних, електротехнічних матеріалів від механічних, фізико-хімічних та ін. властивостей яких значною мірою залежить надійність роботи електроенергетичного обладнання. Тому актуальним завданням забезпечення систем електроспоживання якісним обладнанням є розробка і впровадження нових, більш якісних матеріалів з кращими функціональними й експлуатаційними характеристиками.
При проектуванні та розробці нових електротехнічних приладів і обладнання з покращеними характеристиками знання електрофізичних, фізико-технічних та механічних властивостей використованих матеріалів є обов'язковою умовою раціонального вирішення цього завдання. Забезпечення високої надійності роботи електроенергетичного обладнання грунтується насамперед на чітких уявленнях про процеси, що відбувається в матеріалах протягом їх експлуатації, знаннях про методи профілактичного контролю та випробування електротехнічних виробів на їх основі, вимогах діючих ДСТУ, нормативних та технічних умовах їх використання. Це є гарантом надійної роботи електричних мереж і всього комплексу енергетичного обладнання: генераторів, трансформаторів, комутаційних апаратів, компенсуючих пристроїв та ін., в конструкції яких використовують електротехнічні матеріали. Вони знаходяться під впливом різноманітних зовнішніх факторів, у тому числі сильних електромагнітних полів, високих температур, статичних та дінамічних навантажень, атмосферних впливів. Тому знання умов забезпечення стабільності параметрів цих матеріалів під дією вказаних факторів є важливим для забезпечення безперебійного функціонування електрообладнання і всієї електроенергетичної системи в цілому.
Таким чином курс «Електротехнічні матеріали» можна розглядати як одну з базових дисциплін для всіх електротехнічних і електроенергетичних спеціальностей, оскільки в ній комплексно розглядаються властивості матеріалів, у тому числі в реальних умовах експлуатації електроенергетичного обладнання.
^ 1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
Основною формою роботи студентів заочної форми навчання є самостійне вивчення матеріалу за рекомендованою літературою. Особливу увагу слід приділити вивченню електродінамічних явищ, що протікають в електротехнічних матеріалах у процесі експлуатації. Це необхідно для засвоєння фізичної суті кожного явища, дозволить з'ясувати механізми фізичних процесів, що відбуваються в матеріалах при дії на них різних зовнішніх факторів, у першу чергу високих напруг і сильних електромагнітних полів, а також температури, вологи, механічних навантажень.
Аналітичні вирази, наведені в теоретичній частині курсу необхідні для проведення практичних розрахунків. З метою кращого засвоєння термінів і визначень, що застосовуються в даному курсі, доцільно користуватися формулюваннями, наведеними в ГОСТах.
У процесі вивчення курсу студенти повинні виконати одну контрольну роботу, згідно з програмою, а також лабораторні роботи.
До заліку допускаються студенти, які виконали в повному обсязі лабораторні роботи і мають зараховану контрольну роботу.
^ 2. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
2.1. Основна
1. Справочник по электротехническим материалам. В 3-х т. / Под ред. Ю.В. Корицкого и др. / -М.: Энергоатомиздат, 1986.
2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В. и др. Электротехнические материалы. –Л.: Энергоатомиздат, 1985. -304 с.
3. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. –М.: Энергия, 1982. -320 с.
4. Преображенский А.А., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. –М.: Высш. шк., 1986. -350 с.
2.2. Додаткова
5. Электротехнические материалы. Справочник. / Сост. В.В. Березник, Н.С. Прохоров и др. М.: Энергоатомиздат, 1963. -804 с.
6. В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. материалы электронной техники. -М.: Высшая школа, 1966. -365 с.
7. ГОСТ 2155-80 Материалы диэлектрические. Термины и определения.
8. ГОСТ 19880-80 Электротехника. Основные понятия. Термины и определения.
9. ГОСТ 2265-76 Материалы проводниковые. Термины и определения.
10. ГОСТ 22622-77 Материалы полупроводниковые. Термины и определения.
11. ГОСТ 19693-81 Материалы магнитные. Термины и определения.
^ 3. РОБОЧА ПРОГРАМА. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО РОЗДІЛІВ КУРСА
3.1. Вступ
Предмет і зміст курсу. Загальні відомості про електротехнічні матеріали. Роль і значення електротехнічих матеріалів у сучасній електротехніці й електроенергетиці. Короткий зміст вимог ГОСТ, що до електротехнічних матеріалів
Основні відомості про будову речовини. Кристалічний та аморфний стан. Віди кристалічних граток та їх зв'язок з властивостями матеріалу. Зонна теорія твердих тіл. Планетарна модель атома Резерфорда.
Розвиток виробництва електротехнічних матеріалів в Україні і за кордоном. Екологічні вимоги. Охорона праці та техніка безпеки при виробництві і використанні електротехнічних матеріалів. Питання охорони навколишнього середовища від забруднення і утилізації відходів виробництва електротехнічних матеріалів.
[2, 3 c.9-15].
^ Методичні вказівки
Необхідно чітко засвоїти роль і значення електротехнічних матеріалів в розвитку і успішному функціонуванні електроенергетики.
Основну увагу слід приділити класифікації електротехнічних матеріалів за електричними та магнітними властивостями. Необхідно засвоїти типи зв'язків матеріалів, а також особливості будови та типи дефектів у твердих тілах та їх вплив на фізико-механічні і електричні характеристики матеріалів.
^ 3.2. Електроізоляційні матеріали
Класифікація діелектриків. Газові, рідкі й тверді діелектричні матеріали. Воскоподібні речовини: парафін, церезін, бітум та компаунди. Природні смоли: каніфоль, щеллак, бурштин. Штучні смоли: полістірол, вініфлекс, полієтілен, політетрафторетілен, фенолформальдегідні, крезольні, поліамідні, гліфталеві, поліхлорвініл, органічне скло, поліефірні смоли, епоксидні смоли, поліуретан.
Каучукоподібні матеріали. Натуральний та синтетичний каучук. Гнучка резина та ебонит. Пенопласти та поропласти.
Кремнійорганічні електроізоляційні матеріали. Кремнійорганічні рідкі й тверді діелектрики. Електроізоляційні матеріали на основі кремнійорганічних речовин: лаки, емалі, склотканини, пластмаси.
Рослинні олії. Світлі олійні лаки та олійно-бітумні лаки. Лаки з летучими розчинниками. Емалі. Клейові лаки (екскапонові та ін.). Синтетичні рідкі діелектрики. Совол і совтол.
Целюлозні волокнисті матеріали й шовк. Структура волокна. Водопоглинання волокнистих ізоляційних матеріалів лаками, рідкими діелектриками, компаундами. Призначення просочення. Вплив просочення на властивості волокнистих матеріалів. Комбінована ізоляція (ПМІ, МБІ). Теплове старіння органічної ізоляції. Ізоляційні властивості деревини та її застосування. Пластмаси на основі ефірів целюлози. Плівкова ізоляція з ефірів целюлози та її властивості.
Електроізоляційний папір: конденсаторний, кабельний та ін. Текстильні матеріали: пряжа, тканини, лакотканини. Натуральний і штучний шовк. Капрон і нейлон.
Скло в якості ізоляційного матеріалу. Структура скла. Вплив хімічного складу скла на його фізичні, електричні та механічні властивості. Термічна обробка скла. Плавлений і кристалічний кварц. Вакуумне скло. Конденсаторне скло і емалі. Скловолокно. Склотканини. Сіталли.
Керамічні діелектрики. Класифікація кераміки за складом і призначенням. Технологія виготовлення керамічних виробів. Властивості кераміки залежно від її хімічного складу й структури. Установочна та конденсаторна кераміка. Тітанова кераміка. П'єзо- та сегнетокераміка. Вакуумна та світлопрозора кераміка. Полікор і монокор.
Слюда й слюдяні матеріали. Конденсаторна слюда. Мікалекс та міканіти. Азбест і азбестові матеріали. Компаундні діелектрики.
[2 c.86-164]
^ Методичні вказівки
При вивченні даного розділу слід звернути увагу на класифікацію електроізоляційних матеріалів за агрегатним станом та хімічним складом. Корисно запам'ятати назву найбільш поширених електроізоляційних матеріалів, враховуючи їх конкретне застосування.
Кожен тип ізоляційного матеріалу має характерні властивості, свою технологію виготовлення та сферу застосування. У зв'язку з цим при вивченні конкретних типів ізоляційних матеріалів слід звернути увагу на їх характеристики, вивчити вплив різних зовнішніх факторів на їх параметри й встановити можливості практичного застосування.
Особливу увагу треба приділити технології отримання різних типів ізоляційних матеріалів, що дає змогу оцінити її вплив на їх основні характеристики.
^ 3.3. Електричні властивості діелектриків
Явище поляризації діелектриків. Види поляризації. Електричні заряди в діелектриках та їх взаємодія із зовнішнім електричним полем. Механізм виникнення поляризації та її аналітичний вигляд.
Поняття діелектричної проникності та її зв'язок з процесами поляризації. Температурна й частотна залежність діелектричної проникності діелектриків з різним типом поляризації. Сегнето- та піроелектрики.
Природа електричної провідності діелектриків. Механізми електричної провідності газових, рідких і твердих діелектриків і вплив на неї зовнішніх факторів.
Питомий об'ємний та поверхневий опір твердих діелектриків і вплив на них зовнішніх факторів: температури, напруженості електричного поля, вологості та ін.
Механізм діелектричних втрат. Векторна діаграма та еквівалентна схема заміщення діелектрика. Тангенс кута діелектричних втрат та його фізичний зміст. Температурні й частотні залежності діелектричних втрат. Діелектричні втрати в неоднорідних діелектриках.
Пробій діелектриків. Механізми й основні закономірності пробою газових, рідких і твердих діелектриків. Електричний і тепловий пробій твердих діелектриків. Пробій неоднорідних діелектриків. Розряд по поверхні твердого діелектрика. Ковзний розряд. Строк служби та надійність електричної ізоляції. Залежність електричної міцності діелектриків від дії зовнішніх факторів. Старіння ізоляції. Методи контролю якості ізоляції [1, с. 16-36; 2, с. 16-72].
^ Методичні вказівки
Вивчення процесів поляризації діелектриків доцільно починати із з'ясування фізичної природи цього явища. Слід звернути увагу на види та механізми виникнення поляризації, зокрема ті, що супроводжуються розсіянням електричної енергії (так звані релаксаційні види поляризації). Необхідно вивчити механізми впливу процесів поляризації на відносну діелектричну проникність і вміти пояснювати залежність даного параметра від ряду зовнішніх факторів.
При вивченні явища електропровідності діелектриків необхідно звернути увагу на фізичну природу даного процесу в газових, рідких і твердих діелектриках. Слід засвоїти параметри, за допомогою яких оцінюють величину електропровідності діелектриків, фактори, що впливають на неї, та методи вимірювання цих параметрів.
У розділі „Діелектричні втрати” необхідно засвоїти фізичний зміст і механізм даного фізичного явища. Необхідно вивчити основні схеми заміщення діелектриків однорідних та неоднорідних, розуміти залежність діелектричних втрат від температури, частоти й величини прикладеної напруги.
Вивчення пробою різних видів діелектриків слід починати із з`ясування основних механізмів даного явища. Далі треба вивчити механізми пробою газових, рідких та твердих діелектриків і з’ясувати їх фізичний зміст. При вивченні явища електричного пробою газових діелектриків необхідно звернути увагу на лавинну й стримерну форму розряду. Розглянути умови виникнення коронного розряду.
^ 3.4. Фізико-механічні та хімічні властивості діелектриків
Щільність та в’язкість, вологопроникність, гігроскопічність.
Теплові властивості: термостійкість, теплопровідність, температурні коефіцієнти розширення, температура плавлення і розм’якшення, теплове старіння діелектриків, класи нагрівостійкості.
Механічні властивості: міцність, твердість, ударостійкість, крихкість.
Хімічні властивості: корозійна стійкість, стійкість до радіоактивних випромінювань.
[2, с. 73-88].
^ Методичні вказівки
У цьому розділі необхідно вивчити основні параметри, а також механічні, теплові й фізико-хімічні властивості діелектриків. Треба навчитись здійснювати класифікацію діелектриків за функціональним призначенням, а також відповідно до класів нагрівостійкості.
Слід звернути увагу на практичне значення розглянутих параметрів при визначенні стану діелектричних елементів електрообладнання у процесі експлуатації.
^ 3.5. Провідникові матеріали
Металеві провідникові матеріали. Природа електричної провідності металів і сплавів. Явище надпровідності. Основні властивості й характеристики провідникових матеріалів. Матеріали високої провідності: мідь, алюміній (Al, Cu) та сплави на їх основі (властивості й області застосування). Кріопровідні й надпровідні матеріали, їх властивості та можливості застосування. Сплави високого опору, їх властивості та використання (феронікель, ковар, біметали). Емісійні матеріали.
[2, с. 186-229].
^ Методичні вказівки
Вивчення матеріалу цього розділу слід починати з класифікації провідників за ступенем провідності, температури плавлення, іншим фізико-техничним характеристикам. Наступним етапом повинно бути вивчення механізмів електропровідності й теплопровідності даних матеріалів. Це дасть змогу засвоїти відомості про основні властивості провідників і вплив на них зовнішніх факторів.
Для практичного застосування отриманих знань необхідно засвоїти марки найбільш розповсюджених провідникових матеріалів та їх сплавів.
Враховуючи досягнення в дослідженні властивостей та потенційних можливостей надпровідників, слід зосередити увагу на з’ясуванні механізму виникнення надпровідності, інші властивостей даних матеріалів та можливості їх застосування.
3.6. Напівпровідники
Загальні відомості, характеристики й класифікація напівпровідникових матеріалів. Основні параметри, що характеризують властивості напівпровідникових матеріалів (тип провідності, ширина забороненої зони, рухливість носіїв заряду та ін.).
Залежність параметрів матеріалу від температури, частоти прикладеної напруги, інших факторів.
Типи напівпровідників. Германій і кремній, індій стібіум та сірчаний кадмій (InSb, CdS). Матеріали групи АIV , ВIV , AIII , BV , BVI , багатофазні напівпровідникові матеріали. Оксидні напівпровідники. Технологія виробництва й обробки напівпровідникових матеріалів. Використання напівпровідників для виготовлення діодів, тріодів, тиристорів, диністорів, терморезисторів, фото- та тензорезисторів, варісторів, датчиків Холла, термоелементів, світлодіодів.
Люмінофори. Природа люмінесценції. Типи люмінофорів та їх застосування. Інші технічні можливості використання напівпровідників. Переваги напівпровідникових приладів
[2, с. 229-266].
^ Методичні вказівки
Чіткі уявлення про особливості напівпровідників, основні характеристики, та фактори, що впливають на їх параметри, дозволять студентам з’ясувати той особливий статус, який вони мають серед інших електротехнічних матеріалів.
Допомогти засвоєнню даного розділу дозволить вивчення енергетичних діаграм напівпровідників.
Необхідно також розібратися з механізмами тих електрофізичних процесів, що відбуваються у напівпровідникових матеріалах під дією різноманітних зовнішніх факторів.
Треба засвоїти основні типи напівпровідникових матеріалів, що знаходять технічне застосування в різноманітних пристроях, і вміти оцінювати їх недоліки й переваги.
^ 3.7. Магнітні матеріали
Магнітні матеріали. Природа магнетизму, загальні відомості про магнітні властивості матеріалів. Класифікація магнітних матеріалів. Магнітом'які матеріали: технічно чисте залізо, електротехнічна сталь, пермалой та їх характерні властивості.
Методи покращення магнітних характеристик матеріалів. Аморфні металеві магнітні матеріали: технологія виробництва, властивості й перспективи використання. Магнітотверді матеріали та їх основні властивості. Сплави на основі рідкоземельних елементів.
Ферріти, їх склад і властивості. Магнітом'які й магнітотверді ферріти. Техніко-економічні показники їх використання в електротехніці та електроенергетиці.
[2, с.267-296].
^ Методичні вказівки
У результаті вивчення цього розділу студенти повинні засвоїти класифікацію магнітних матеріалів та їх основні властивості, вивчити характеристики магнітом'яких матеріалів та їх основні властивості, вивчити характеристики магнітом'яких і магнітотвердих матеріалів, їх марки та можливості застосування.
Для засвоєння цього матеріалу необхідно вивчити фізичну природу магнетизму, призначення магнітних матеріалів та їх основні характеристики.
Звернути увагу на динамічні петлі гістерезіса та їх характеристики. Засвоїти методику визначення магнітних втрат та можливі шляхи їх зменшення.
Оцінити вплив хімічного складу, структури технології виробництва на характеристики магнітних матеріалів.
^ 4. ТЕМИ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
1. Знаходження питомого об’ємного і питомого поверхневого опору діелектриків.
2. Знаходження діелектричної проникності й тангенса кута діелектричних втрат.
3. Дослідження електричних властивостей напівпровідникових матеріалів.
4. Знаходження характеристик магнітних матеріалів.
5. Дослідження основних властивостей сегнетоелектричних матеріалів.
6. Дослідження електричної міцності газоподібних, рідких і твердих діелектриків.
7. Визначення електричних характеристик провідникових матеріалів.
8. Дослідження в’язкості рідких діелектриків.
^ 5. КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ
5.1. Загальні вказівки
Номер варіанта контрольного завдання беруть з табл. 1. на перетині рядка, що відповідає останній цифрі номера залікової книжки студента, і стовпця, який відповідає останній цифрі номера. За вибраним варіантом в табл.2 визначають номери контрольних питань та задачі.
Вихідні числові дані для задач наведені в таблицях, що розміщені після формулювання кожної задачі.
Таблиця 1
Остання цифра шифра
Передостання цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
11
21
31
41
51
61
71
81
91
1
2
12
22
32
42
52
62
72
82
92
2
3
13
23
33
43
53
63
73
83
93
3
4
14
24
34
44
54
64
74
84
94
4
5
15
25
35
45
55
65
75
85
95
5
6
16
26
36
46
56
66
76
86
96
6
7
17
27
37
47
57
67
77
87
97
7
8
18
28
38
48
58
68
78
88
98
8
9
19
29
39
49
59
69
79
89
99
9
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Таблиця 2
Номер варіанта
Номер варіанта контрольного завдання
1
2
3
4
5
6
1; 99
1
25
49
73
97-1
2; 98
2
26
50
74
97-2
3; 97
3
27
51
75
97-3
4; 96
4
28
52
76
97-4
5; 95
5
29
53
77
97-5
6; 94
6
30
54
78
97-6
7; 93
7
31
55
79
97-7
8; 92
8
32
56
80
97-8
9; 91
9
33
57
81
97-9
10; 90
10
34
58
82
97-10
11; 89
11
35
59
83
98-1
12; 88
12
36
60
84
98-2
13; 87
13
37
61
85
98-3
14; 86
14
38
62
86
98-4
15; 85
15
39
63
87
98-5
16; 84
16
40
64
88
98-6
17; 83
17
41
65
89
98-7
18; 82
18
42
66
90
98-8
19; 81
19
43
67
91
98-9
20; 80
20
44
68
92
98-10
21; 79
21
45
69
93
99-1
22; 78
22
46
70
94
99-2
23; 77
23
47
71
95
99-3
24; 76
24
48
72
96
99-4
25; 75
2
25
49
80
99-5
Продовження табл. 2
1
2
3
4
5
6
26; 74
4
27
51
73
99-6
27; 73
6
29
53
75
99-7
28; 72
8
31
55
77
99-8
29; 71
10
33
57
79
99-9
30; 70
12
35
59
81
99-10
31; 69
14
37
61
83
100-1
32; 68
16
39
63
85
100-2
33; 67
18
41
65
87
100-3
34; 66
20
43
67
89
100-4
35; 65
22
45
69
91
100-5
36; 64
24
47
71
93
100-6
37; 63
1
26
72
95
100-7
38; 62
3
28
70
96
100-8
39; 61
5
30
68
74
100-9
40; 60
7
32
66
76
100-10
41; 59
9
34
64
78
101-1
42; 58
11
36
62
80
101-2
43; 57
13
38
60
82
101-3
44; 56
15
40
58
84
101-4
45; 55
17
42
56
86
101-5
46; 54
19
44
54
88
101-6
47; 53
21
46
52
90
101-7
48; 52
23
48
50
92
101-8
49; 51
22
47
51
94
101-9
50; 100
20
46
53
96
101-10
^ 5.2. Методичні вказівки до виконання контрольних робіт
Контрольні роботи виконувані студентами, повинні відповідати ряду вимог. Перед виконанням роботи кожен студент повинен ознайомитись з основними положеннями, що викладені в розділі „Загальні методичні вказівки”.
1) На титульній сторінці обкладинки зошита контрольної роботи треба вказати прізвище, ім’я та по-батькові студента, курс, групу, спеціальність, шифр і домашню адресу;
2) На кожній сторінці зошита необхідно залишити поля не менше 2 см, а також місця для зауважень рецензента;
3) Позначення фізичних величин, інші загально визначені умовні позначення повинні відповідати ГОСТам, ДСТУ, ЕСКД та СІ;
4) Відповідь на поставлені запитання та вирішення задач слід приводити в тій послідовності, яка вказана в таблиці контрольних завдань. Відповідь на кожне запитання треба починати з нової сторінки;
5) Графічні пояснення слід виконувати акуратно, з обов’язковим дотриманням масштабу. Графіки повинні містити позначення фізичних параметрів, та їх розмірностей;
6) Вирішення задач слід супроводжувати лаконічними, але достатньо повними роз’ясненнями;
7) Не дозволяється використовувати при відповідях на запитання нестандартних скорочень та абревіатури, окрім загальноприйнятих (ККД, КЗ та ін.), всі інші повинні вводитись в текст спочатку повністю, а потім в скороченому вигляді;
8) Якщо в умовах задачі не вказані конкретні величини параметрів матеріалів, їх значення слід знаходити в рекомендованій літературі.
9) Характеризуючи електротехнічні матеріали, необхідно навести основні функціональні характеристики, застосування цих матеріалів, особливості їх властивостей у процесі експлуатації.
10) З усіх питань, що можуть виникнути в процесі виконання контрольної роботи, треба звертатись для консультації до викладача цієї дисципліни.
11) Наприкінці контрольної роботи слід навести оформлений відповідним чином список використаної літератури.
^ 5.3. Питання для контрольніх робіт
1. Наведіть класифікацію та основні вимоги до параметрів електротехнічних матеріалів.
2. Дайте коротку характеристику основних зв’язків атомів і молекул в речовині. Наведіть приклади матеріалів з такими типами зв’язків, вкажіть їх властивості.
3. Сформулюйте основні положення зонної теорії твердих тіл, назвіть принципові відмінності між діелектричними, напівпровідниками й провідниковими матеріалами з погляду на цю теорію.
4. Наведіть класифікацію магнітних матеріалів і вкажіть на відмінність їх властивостей.
5. Поясніть фізичну природу процесу поляризації діелектриків. Назвіть основні механізми поляризації та їх головні особливості. Наведіть приклади діелектриків з різними механізмами поляризації.
6. Опишіть основні види поляризації діелектриків. Наведіть класифікацію діелектриків за видом поляризації. Назвіть діелектрики, що відносяться до кожної групи і вкажіть величину їх діелектричної проникності.
7. Поясніть механізм спонтанної поляризації, вкажіть на її особливості.
8. Наведіть приклади діелектриків, в яких відбувається електронна, іонна, міграційна та спонтанна поляризація. Для кожного з цих діелектриків вкажіть величину діелектричної проникності.
9. Опишіть електретний стан діелектриків. Наведіть приклади матеріалів, які в змозі бути електретами, назвіть можливості їх застосування.
10. Поясніть залежність діелектричної проникності твердих діелектриків від температури й частоти прикладеної напруги. Наведіть приклади таких залежностей.
11. Наведіть приклади залежностей діелектричної проникності рідких діелектриків від температури й частоти, поясніть механізм цього явища.
12. Поясніть залежність діелектричної проникності сегнетоелектриків від температури та напруженості електричного поля.
13. Наведіть графіки залежності діелектричної проникності нейтральних і полярних діелектриків від температури й частоти, поясніть механізм цієї залежності.
14. Викладіть методику визначення температурного коефіцієнта діелектричної проникності, наведіть приклади його розрахунку.
15. Опишіть методи визначення відносної діелектричної проникності суміші, яка містить дві або більшу кількість різних діелектриків, що не утворюють між собою хімічних сполук.
16. Опишіть фізичну природу процесу електропровідності діелектриків. Вкажіть фактори, що впливають на поверхневу та об'ємну електропровідність.
17. Наведіть методику визначення питомих об’ємного та поверхневого опору. Опишіть методи, що застосовуються для виміру опору резисторів.
18. Викладіть механізм явища електропровідності газів, вкажіть на його особливості.
19. Опишіть механізм електропровідності рідких діелектриків, поясніть його залежність від температури.
20. Перелічіть фактори, що впливають на поверхневу провідність твердих діелектриків, назвіть способи її зменшення.
21. Наведіть приклади залежностей електропровідності твердих діелектриків від температури, поясніть характер їх поведінки.
22. Поясніть механізм явища діелектричних втрат. Наведіть параметри, що характеризують діелектричні втрати в матеріалах.
23. Опишіть процеси, що супроводжують діелектричні втрати в матеріалах.
24. Наведіть схеми заміщення діелектрика з втратами, вкажіть умови їх еквівалентності. Побудуйте векторні діаграми для кожної схеми.
25. Назвіть види діелектричних втрат, дайте їм коротку характеристику.
26. Назвіть фактори, що впливають на величину діелектричних втрат.
27. Наведіть характеристику діелектричних втрат в газах, поясніть залежність параметрів tg δ від величини прикладеної напруги.
28. Наведіть характеристику діелектричних втрат в рідких діелектриках. Поясніть вплив температури на величину tg δ.
29. Приведіть характеристику діелектричних втрат у твердих діелектриках. Поясніть вплив температури й
98. Двошаровий конденсатор включений в електричну мережу. Напруга на першому шарі – U1, другому - U2. Товщина кожного шару дорівнює відповідно h1 i h2. Визначити відносну діелектричну проникність другого шару, якщо діелектрична проникність першого шару ε =3. Варіанти задачі наведені в табл. 4.
Таблиця 4
Варіант задачі
Параметри
U1, B
U2, B
h1, мм
h2, мм
98-1
1200
400
5,0
1,0
98-2
550
1000
2,5
6,0
98-3
1100
550
4,0
1,5
98-4
600
250
2,3
1,5
98-5
500
1200
3,5
6,3
98-6
800
1100
2,8
4,5
98-7
400
750
1,7
3,8
98-8
660
1200
3,5
7,0
98-9
1400
750
7,3
5,3
98-10
350
900
1,2
3,3
99. На дві протилежні грані куба з ребром а = 25×10-3 м нанесені металеві електроди. Знайдіть сталий струм через куб і діелектричні втрати при постійній напрузі U = 1000 B, якщо відомі питомий об’ємний опір ρv і питомий поверхневий опір ρs. Варіанти задачі наведені в табл. 5
Таблиця 5
Варіант задачі
Діелектрик
99-1
Сіталл
99-2
Поліетилен
99-3
Полівінілхлорид
99-4
Поліметилкрилат
99-5
Ебоніт
99-6
Ескапон
99-7
Мікалекс
99-8
Гетинакс
99-9
Текстоліт
99-10
Кремнійорганічна смола
100. Плоский конденсатор містить твердий діелектрик, площа кожної бокової поверхні якого S, а товщина діелектрика h. Підрахуйте сталий струм в конденсаторі й втрати потужності при постійній напрузі й діелектричні втрати при змінній напрузі (діюче значення), частота якого 400 Гц. Варіанти задачі наведені в табл. 6.
Таблиця 6
Варіант
задачі
Діелектрик
Параметри
U, кВ
h, мм
S, см2
1
2
3
4
5
100-1
Поліетилен
4
0,2
15
100-2
Сіталл
5
0,8
20
100-3
Полістирол
2
0,5
25
100-4
Поліамід
1
0,3
10
1
2
3
4
5
100-5
Вінілпласт
10
2,0
15
100-6
Поліетилен
6
1,5
20
100-7
Фторлон-3
8
1,0
25
100-8
Полікарбонат
3
0,4
10
100-9
Фторлон-4
2
0,8
15
100-10
Ескапон
5
1,8
20
101. Між тонкими плоскими електродами розміщена платівка діелектрика товщиною h. Діелектрична проникність його ε, тангенс кута діелектричних втрат при температурі t дорівнює tg δн., питома теплоємність – λ. Робоча температура діелектрика tн. Визначіть пробивну напругу при електротепловому пробої Uпр.еф. для двох випадків, коли частота прикладеної напруги дорівнює f1 і f2. Коефіцієнт тепловіддачі від електродів вважати рівним 0,5 Вт/м·град. Варіанти задачі наведені в табл. 7.
Таблиця 7
Варіант задачі
tg δ20°
tg δ70°
tн °С
λ Вт/мК
h мм
ε
f1Гц
f2кГц
101-1
0,02
0,07
20
0,12
1,5
6,0
10
0,2
101-2
0,021
0,073
25
0,125
1,6
6,1
20
0,4
101-3
0,022
0,076
30
0,13
1,7
6,2
30
0,6
101-4
0,023
0,079
35
0,135
1,8
6,3
40
0,8
101-5
0,024
0,082
40
0,14
1,9
6,4
50
1,0
101-6
0,025
0,085
45
0,145
2,0
6,5
60
1,2
101-7
0,026
0,088
50
0,15
2,3
6,6
70
1,4
101-8
0,027
0,091
55
0,155
2,5
6,7
80
1,6
101-9
0,028
0,094
60
0,16
2,8
6,8
90
1,8
101-10
0,29
0,097
65
0,165
3,0
6,9
100
2,0
Рис. 5.1
Рис. 5.2
Рис. 5.3
Рис. 5.4
Рис. 5.5
Рис. 5.6
Рис. 5.7
Рис. 5.8
Рис. 5.9
Рис. 5.10
ДОДАТОК
Основні електричні параметри деяких електроізоляційних матеріалів
Матеріал
εr при 50 Гц
ρv Ом·м
ρs Ом
tg δ при 50 Гц
Епр МВ/м
Нагріво-стійкість
Гетінакс
5-6
109-1010
1011
4-10·10-2
20-25
15
Текстоліт
6-8
1010
1010
7·10-2
6-8
135
Склотекстоліт
6-12
1010
---
6·10-2
120
200
Ебоніт
2,8-4,5
1013-1014
1012-1013
6-13·10-3
17-25
50-100
Кремнійорганічна смола
3-5
1012-1013
1013-1014
1-3·10-2
15-20
180
Ескапон
2,7-3,0
1015
1016
5·10-4
35
80-100
Слюда–мусковіт
6,8-7,2
1011-1013
1011-1012
4-8·10-3
---
---
Слюда-флогопіт
6,2-6,8
1012
1011-1012
6-15·10-3
---
---
Сіталл
5-7
1010-1011
1013
1·10-3
20-80
---
Мікалекс
6-8,5
1010-1012
1010-1012
3-10·10-3
10-20
300-500
Полівінілхлорід (вініпласт)
3,2-4,0
1012-1013
1014
1-5·10-2
15-35
65
Поліметилмета-крилат (орг. скло)
3,5-4,5
1011-1012
1011-1012
2-8·10-2
20-30
70-90
Полівінілхлорид
3-5
1013-1014
1013-1014
15-20
60-70
Поліетилен
2,3-2,4
1014-1015
1014
1-5·10-4
15-20
90-120
Полікарбонат
3,2
1014-1015
1014-1015
4-8·10-3
30
150-165
Полістирол
2,4-2,6
1014-1015
1015
1-3·10-4
20-35
70-90
Поліамідні смоли
3-4
1011-1012
1012
1-4·10-2
15-20
100-120
Фторопласт-4
1,9-2,2
1015-1016
1017
1-2·10-4
20-30
250-300
Навчальне видання
Методичні вказівки до вивчення курсу та виконання контрольних завдань з дисципліни «Електротехнічні матеріали» (для студентів 2,3.курсів заочної форми навчання спеціальностей 6.090603 - ЕСЕ, 6.092202 - ЕТ, 6.090605 - СДС)
Укладачі: Віктор Федорович Рой,
Євген Дмитрович Дьяков
Відповідальний за випуск О.Г. Гриб
Редактор М.З. Аляб’єв
План 2007, поз. 155
Підп. до друку 20.03.2007 Формат 6084 1/16 Папір офісний
Друк на ризографі Умовн.-друк. арк. 1,4 Обл.-вид. арк. 2,0
Тираж 200 прим. Замовл. №
61002, ХНАМГ, Харків, вул. Революції, 12<
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Положение о моральном и материальном стимулировании сотрудников моу нош №15 п. Спутник
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Об использовании работником собственного автотранспорта для производственных (служебных) нужд
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Вісник львів. Ун-ту visnyk LVIV univ. Серія хім. 2003. Вип. 43. С. 205-208 Ser. Khim. 2003. No 43. P. 205-208
17 Сентября 2013
Реферат по разное
О полной индивидуальной материальной ответственности
17 Сентября 2013