Klasifikasi bahan elektrik

Bahan ialah objek dengan komposisi, struktur dan sifat tertentu, direka untuk melaksanakan fungsi tertentu. Bahan boleh mempunyai keadaan agregat yang berbeza: pepejal, cecair, gas atau plasma.

Fungsi yang dilakukan oleh bahan adalah pelbagai: memastikan aliran arus (dalam bahan konduktif), mengekalkan bentuk tertentu di bawah beban mekanikal (dalam bahan struktur), menyediakan penebat (dalam bahan dielektrik), menukar tenaga elektrik kepada haba (dalam bahan rintangan) . Biasanya, bahan mempunyai beberapa fungsi. Sebagai contoh, dielektrik semestinya mengalami beberapa jenis tekanan mekanikal, iaitu, ia adalah bahan struktur.

Sains bahan — sains yang berkaitan dengan kajian komposisi, struktur, sifat bahan, kelakuan bahan di bawah pelbagai pengaruh: haba, elektrik, magnet, dll., serta apabila pengaruh ini digabungkan.

Bahan elektrik — ini adalah cabang sains bahan yang memperkatakan bahan untuk kejuruteraan elektrik dan tenaga, i.e.bahan dengan sifat khusus yang diperlukan untuk reka bentuk, pembuatan dan pengendalian peralatan elektrik.

Bahan memainkan peranan penting dalam sektor tenaga. Contohnya penebat untuk talian voltan tinggi. Dari segi sejarah, yang pertama keluar dengan penebat porselin. Teknologi pengeluaran mereka agak kompleks dan berubah-ubah. Penebat agak besar dan berat. Kami belajar bekerja dengan kaca - penebat kaca muncul. Mereka lebih ringan, lebih murah dan agak mudah untuk didiagnosis. Akhirnya, ciptaan terbaru ialah penebat getah silikon.

Penebat getah pertama tidak begitu berjaya. Dari masa ke masa, microcracks terbentuk di permukaannya, di mana kotoran terkumpul, jejak konduktif terbentuk, selepas itu penebat pecah. Kajian terperinci tentang tingkah laku penebat dalam medan elektrik konduktor talian voltan tinggi (OHL) di bawah keadaan pengaruh atmosfera luaran memungkinkan untuk memilih beberapa bahan tambahan yang meningkatkan daya tahan terhadap pengaruh atmosfera, ketahanan terhadap pencemaran dan tindakan nyahcas elektrik. Akibatnya, seluruh kelas penebat ringan dan tahan lama kini telah dicipta untuk pelbagai tahap voltan operasi.

Sebagai perbandingan, berat penebat terampai untuk talian atas 1150 kV adalah setanding dengan berat wayar dalam jarak antara penyokong dan berjumlah beberapa tan. Ini memaksa pemasangan rentetan selari tambahan penebat, yang meningkatkan beban pada sokongan. Ia memerlukan penggunaan yang lebih tahan lama, yang bermaksud sokongan yang lebih besar. Ini meningkatkan penggunaan bahan, berat sokongan yang besar meningkatkan kos pemasangan dengan ketara.Sebagai rujukan, kos pemasangan adalah sehingga 70% daripada kos membina talian kuasa. Contoh menunjukkan bagaimana satu elemen struktur mempengaruhi struktur secara keseluruhan.

Oleh itu, bahan elektrik (ETM) adalah salah satu penentu prestasi teknikal dan ekonomi masing-masing sistem kuasa.

Bahan utama yang digunakan dalam industri tenaga boleh dibahagikan kepada beberapa kelas - ia adalah bahan konduktif, bahan magnet dan bahan dielektrik.Perkara yang biasa di antara mereka adalah bahawa mereka bekerja di bawah keadaan voltan, dan oleh itu dalam medan elektrik.

Bahan untuk wayar

Bahan konduktif dipanggil bahan yang sifat elektrik utamanya ialah kekonduksian elektrik, yang sangat ketara berbanding dengan bahan elektrik lain. Penggunaannya dalam teknologi terutamanya disebabkan oleh sifat ini, yang menentukan kekonduksian elektrik spesifik yang tinggi pada suhu normal.

Kedua-dua pepejal dan cecair dan, di bawah keadaan yang betul, gas boleh digunakan sebagai konduktor arus elektrik. Bahan pengalir pepejal yang paling penting yang digunakan secara praktikal dalam kejuruteraan elektrik ialah logam dan aloinya.

Konduktor cecair termasuk logam cair dan pelbagai elektrolit. Walau bagaimanapun, bagi kebanyakan logam, takat lebur adalah tinggi, dan hanya merkuri, yang mempunyai takat lebur kira-kira tolak 39 ° C, boleh digunakan sebagai konduktor logam cecair pada suhu biasa. Logam lain adalah konduktor cecair pada suhu tinggi.

Gas dan wap, termasuk yang logam, bukan konduktor kekuatan medan elektrik yang rendah.Walau bagaimanapun, jika kekuatan medan melebihi nilai kritikal tertentu yang memastikan permulaan kejutan dan fotoionisasi, maka gas boleh menjadi konduktor dengan kekonduksian elektronik dan ionik. Gas yang sangat terion, dengan bilangan elektron sama dengan bilangan ion positif per unit isipadu, ialah medium konduktif khas yang dipanggil plasma.

Sifat paling penting bahan konduktif untuk kejuruteraan elektrik ialah kekonduksian elektrik dan haba mereka, serta keupayaan untuk menjana EMF terma.

Kekonduksian elektrik mencirikan keupayaan bahan untuk mengalirkan arus elektrik (lihat — Kekonduksian elektrik bahan). Mekanisme laluan arus dalam logam adalah disebabkan oleh pergerakan elektron bebas di bawah pengaruh medan elektrik.

Bahan semikonduktor

Bahan semikonduktor ialah bahan yang merupakan perantaraan dalam kekonduksian khusus mereka antara bahan konduktif dan dielektrik dan sifat tersendirinya adalah pergantungan yang sangat kuat kekonduksian khusus pada kepekatan dan jenis kekotoran atau kecacatan lain, serta dalam kebanyakan kes pada pengaruh tenaga luaran (suhu, kecerahan, dll.). NS.).

Semikonduktor termasuk sekumpulan besar bahan konduktif elektronik yang kerintangannya pada suhu normal lebih tinggi daripada konduktor tetapi lebih rendah daripada dielektrik dan berjulat dari 10-4 hingga 1010 Ohm • cm. Dalam tenaga, semikonduktor tidak digunakan secara langsung, tetapi komponen elektronik berdasarkan semikonduktor digunakan secara meluas. Ini ialah sebarang elektronik di stesen, pencawang, pejabat penghantaran, perkhidmatan, dsb. Penerus, penguat, penjana, penukar.Semikonduktor berasaskan silikon karbida juga dihasilkan penangkap lonjakan bukan linear dalam talian kuasa (penangkap lonjakan).

Bahan dielektrik

Bahan dielektrik dipanggil bahan yang sifat elektrik utamanya adalah keupayaan untuk mempolarisasi dan di mana kewujudan medan elektrostatik adalah mungkin. Dielektrik sebenar (teknikal) mendekati yang ideal, semakin rendah kekonduksian spesifiknya dan semakin lemah mekanisme polarisasi tertunda yang berkaitan dengan pelesapan tenaga elektrik dan pembebasan haba.

Polarisasi dielektrik dipanggil penampilan di dalamnya apabila dimasukkan ke dalam luaran medan elektrik medan elektrik dalaman makroskopik disebabkan oleh anjakan zarah bercas yang membentuk molekul dielektrik. Dielektrik di mana medan sedemikian telah timbul dipanggil terpolarisasi.

Bahan magnet

Bahan magnet adalah bahan yang direka untuk bekerja dalam medan magnet melalui interaksi langsung dengan medan itu. Bahan magnet terbahagi kepada magnet lemah dan magnet kuat. Diamagnet dan paramagnet dikelaskan sebagai magnet lemah. Magnet yang kuat - ferromagnet, yang seterusnya boleh menjadi lembut secara magnetik dan keras secara magnetik.

Bahan Komposit

Bahan komposit adalah bahan yang terdiri daripada beberapa komponen yang menjalankan fungsi yang berbeza dan terdapat antara muka antara komponen.