Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Электрических станций, сетей и систем

 

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Конспект лекций
для студентов специальностей 5В071800-Электроэнергетика,
5В081200 Энергообеспечение сельского хозяйства

 

Алматы 2013

СОСТАВИТЕЛИ: К.Х. Бекмагамбетова, Р.М.Кузембаева., Р.Т. Мукашева Р.Т. Электротехнические материалы и изделия. Конспект лекций для студентов специальностей 5В071800-Электроэнергетика, 5В081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства. - Алматы: АУЭС, 2013.- 62 с.

В конспекте лекций излагаются основы физики явлений, происходящих в диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалах. Приводится классификация материалов и описываются их электрические, физико-химические, механические свойства и области применения.

Ил. - 26, табл. - 3, библиогр.- 7 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, профессор Р.М. Шидерова

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества  «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013г.

©НАО Алматинский университет энергетики и связи, 2013г.

Введение

Дисциплина «Электротехническое материаловедение» изучает основные физические явления, протекающие в материалах при воздействии на них электромагнитных полей, свойства материалов, технологию производства. Разработка новых материалов происходит одновременно с общим развитием электротехники, когда все большее значение приобретает правильный выбор материалов, позволяющий успешно решать возникающие задачи. Проблема современного уровня заключается в создании электротехнических материалов высокого качества, полностью отвечающих новейшим требованиям. Это гибкие высокомолекулярные диэлектрики с высокой нагревостойкостью, надежные в эксплуатации полупроводники, ферромагнетики и ферриты с высокими магнитными характеристиками, сверхпроводники. Обеспечение высокого качества материалов для современной электротехники обусловлено потребностью введения в программу подготовки бакалавров курса «Электротехническое материаловедение».

 

1 Лекция №1. Основные понятия. Классификация электротехнических материалов

Содержание лекции: классификация электротехнических материалов.

Цели лекции: изучить современную классификацию электротехнических материалов в электромашиностроении.

1.1 Основные понятия об электроматериалах. Классификация

Электротехническими называются материалы, которые характеризуются определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяются в технике с учетом этих свойств. По поведению в электрическом поле материалы делятся на следующие виды: диэлектрики или электроизоляционные материалы; полупроводниковые; проводниковые.

По поведению в магнитном поле материалы делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Физической константой, характеризующей материалы в электрическом поле, является удельное сопротивление r, в магнитном поле – магнитная проницаемость µ.

Диэлектрики - вещества с высоким удельным сопротивлением r. Они используются в качестве электроизоляционных материалов. Их назначение - разделять электрические цепи друг от друга, изолировать проводящие, но не токонесущие части от токонесущих частей. В конденсаторах диэлектрические материалы служат для создания заданной емкости.

Активные диэлектрики - отличаются от обычных диэлектриков (электроизоляционных материалов) тем, что их свойствами можно управлять. Они могут служить для генерации, усилия, модуляции, преобразования электрических сигналов. К ним относятся: материалы для лазеров и мазеров, сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электрооптические и нелинейно оптические материалы, электреты и др.

Полупроводниковые материалы применяются в тех случаях, когда их проводимость  g управляется и изменяется напряжением, температурой, освещением и другими факторами. Из этих материалов изготавливают диоды, транзисторы, термисторы, фоторезисторы и другие полупроводниковые приборы.

Проводниковые материалы служат в качестве проводников электрического тока. Они обладают малым удельным сопротивлением r_. К ним относятся также сверхпроводниковые и криопроводниковые материалы, r которых при очень низких температурах (криогенных) весьма мало, и материалы высокого сопротивления, применяемые для изготовления резисторов, нагревательных элементов и др.

Магнитные материалы обладают способностью намагничиваться, а некоторые из них сохраняют намагниченность и после прекращения действия магнитного поля. Из них изготавливают сердечники катушек индуктивности и трансформаторов, магнитные системы электрических машин, запоминающие устройства, постоянные магниты и т.д.

 

1.2 Основы строения вещества. Типы химической связи и ее влияние на свойства материалов

 

Вещества с разными  типами связей резко различаются по электрическим и другим свойствам. Существуют следующие типы химических связей между частицами  вещества: ионные, атомные (или ковалентные), металлические и молекулярные.

Ионные связи обусловлены кулоновским притяжением противоположно заряженных ионов. Такие связи присущи неорганическим диэлектрикам, имеющим в своем составе ионы противоположных знаков, например:

 

Na ⁺ — Cl^-

Li⁺ — F^-

 

Атомные (ковалентные) связи возникают путем образования общих пар валентных электронов - по одному от каждого атома. Такой вид связи имеют: кристаллы  Ge , Si , C (алмаз); соединения SiC, BN; газы H ₂,  O₂,  N₂,  Cl_2;; молекулы многих органических соединений, например (С₂  H₄)n – полиэтилен, (С₂ F₄)n – политетрафторэтилен.

Металлические связи  - связи между положительно заряженными ионами металла и  образуемыми в результате отрыва от атомов коллективизированными валентными электронами. «Электронный газ» оказывает цементирующее действие на кристаллическую структуру металлов и определяет их высокую электропроводность и теплопроводность.

○ -  Атомный остов     ● -  Электрон

Рисунок 1.1- Схема строения металлического проводника

 

Молекулярные связи существуют между отдельными молекулами за счет электростатического притяжения имеющимися в них зарядами противоположных знаков (силы Ван-дер-Ваальса). Такая связь существует у ряда веществ между молекулами с ковалентными внутримолекулярными связями. Межмолекулярное притяжение в этом случае обуславливается согласованным движением валентных электронов в соседних молекулах. 

Рисунок 1.2 - Схематическое изображение двух взаимодействующих молекул

 

Ввиду слабости молекулярных связей эти вещества легко разрушаются при тепловом движении молекул и имеют низкие температуры плавления.

 

1.3 Агрегатное состояние вещества 

 

По агрегатному состоянию электротехнические материалы разделяются на твердые, жидкие и газообразные. Твердые тела обладают упругостью формы, т.е. способностью сохранять при неизменной температуре форму и размеры. Твердые тела необходимы для производства проводников, диэлектриков, полупроводников, пьезоэлектриков, сегнетоэлектриков и магнитных материалов. Жидкие тела, характеризуются, с одной стороны, наличием определенного объема, а с другой - отсутствием определенной формы. Первое обстоятельство сближает их с твердыми телами, второе - с газами. Важнейшей особенностью жидкостей является сильное межмолекулярное взаимодействие, делающее жидкости практически несжимаемыми (для воды коэффициент сжимаемости при ). Давление внутри жидкости распространяется равномерно во всех направлениях (закон Паскаля). Газы -  обширный класс веществ, находящихся в таком физическом  состоянии, когда силы, действующие между громадным большинством частиц, очень малы, вследствие этого и при отсутствии внешних (сжимающих) сил, газы равномерно распределяются по всему доступному объему, приобретая соответствующую плотность. Кроме этих 3-х основных агрегатных состояний вещества, имеются переходные агрегатные состояния между жидкими и твердыми: вещества типа воска, парафина, гудрона и др., а также между жидкостями и газами: пары жидкостей.

 

1.4 Аморфные и кристаллические структуры

 

Твердые материалы по структуре могут быть монокристаллическими, поликристаллическими, аморфными и смешанными.

Аморфное состояние - состояние твердых тел, в котором они обладают изотропией. Кристаллические структуры состоят из кристаллов. Кристаллы - это твердые однородные анизотропные тела, имеющие собственную форму многогранника, которые характеризуются правильным порядком в расположении атомов во всем объеме и состоят из периодически повторяющихся одинаковых элементарных кристаллических ячеек.

                                          а                                     б

                 а) кубическая решетка; б) гексогональная решетка.

                       Рисунок 1.4 - Ячейки кристаллической решетки

 

Электрические и магнитные свойства кристаллов различных систем качественно различны.

 

1.5 Дефекты в кристаллах

 

«Дефекты» строения вещества, определяющие особые физические свойства, используются для получения различных материалов и приборов.

К дефектам кристаллического твердого тела относятся любые нарушения периодичности электростатического поля кристаллической решетки.

 

1.6 Классификация электротехнических материалов по зонной теории твердого тела

 

Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэлектрикам, проводникам или полупроводникам. Различие между ними можно показать с помощью энергетических диаграмм зонной теории твердых тел.

 

1.7 Классификация веществ по магнитным свойствам

 

По магнитным свойствам вещества делят на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

Ферромагнетики – вещества, имеющие m >> 1, относительная магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля Н. Магнитные свойства материалов обусловлены внутренними формами движения электрических зарядов, представляющих элементарные круговые токи. Ферромагнетики играют огромную роль в технике. К классическим ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и их сплавы.

 

2 Лекция №2. Физические процессы в диэлектриках. Поляризация и электропроводность диэлектриков

 

Содержание лекции: определение явлений поляризации и электропроводности, их количественные характеристики и методы определений.

 

Цели лекции: изучить физические явления в диэлектрике, находящемся в электрическом поле: поляризация и электропроводность диэлектрика.

 

При разработке изделий электропромышленности необходим рациональный выбор ЭТМ. Этот выбор приходится делать из большого количества диэлектрических материалов. Чтобы правильно выбрать нужный материал, надо знать критерии выбора. К ним относятся электрические и физико-химические свойства диэлектриков. К электрическим свойствам относятся относительная диэлектрическая проницаемость, которая является количественной характеристикой явления поляризации, удельное сопротивление, которое определяет  электропроводность диэлектриков, тангенс угла диэлектрических потерь, диэлектрические потери и электрическая прочность, пробой диэлектриков.

2.1 Диэлектрическая проницаемость и ее связь с электрической    поляризацией

 

Все диэлектрики имеют связанные электрические заряды: электронные оболочки атомов, заряженные отрицательно, и атомные ядра, несущие положительный заряд. При отсутствии электрического поля эти заряды расположены концентрически, поэтому атомы электрически нейтральны. Под действием внешнего электрического поля (Е), электронные оболочки атомов смещаются в сторону, обратную направлению поля, образовывая поляризованные атомы.

а) нейтральный атом   б) поляризованный атом.

Рисунок 2.1

 

Смещение зарядов тем больше, чем больше вектор Е. При снятии электрического поля заряды возвращаются в прежнее состояние. В полярных диэлектриках происходит ориентация диполей в направлении поля; при отсутствии поля диполи дезориентируются вследствие теплового движения. Большинство диэлектриков имеют линейную зависимость электрического смещения от Е поля. Особую группу составляют диэлектрики, у которых поляризованность (Р) изменяется нелинейно от изменения напряженности Е поля,  такие диэлектрики называются сегнетоэлектриками.

Любой диэлектрик с нанесенными на него электродами, включенный в электрическую цепь, может рассматриваться как конденсатор определенной емкости.  Заряд всякого конденсатора равен

 

                                             Q = CU,                                                          (2.1)

 

где  U  - приложенное напряжение; 

        С - емкость конденсатора.

Количество электричества - заряд  Q слагается из 2-х составляющих: Q_О, которое было бы на электродах, если бы их разделял вакуум, и Q_Д, которое обусловлено поляризацией диэлектрика,  разделяющего электроды.

 

                                        Q= Q_О + Q_Д .                                                       (2.2)

 

На рисунке 2.2: U - источник напряжения, С_о и Q_{О -}  емкость и заряд в вакууме; прочие С и Q - соответственно емкости и заряды от электронной, ионной, дипольно-релаксационной, ионно-релаксационной, электронно-релаксационной, миграционной и спонтанной поляризации; ґ - с соответствующими индексами - сопротивления, эквивалентные  потерям энергии при этих механизмах поляризации,  R - сопротивление изоляции сквозному току через диэлектрик.

        

                                а)                                         б)

 

Рисунок 2.2 - Диэлектрик сложного состава с разными механизмами поляризации  в  электрическом поле (а) и его эквивалентная схема (б)

 

Важнейшей характеристикой диэлектрика, имеющей особое значение для техники, является относительная диэлектрическая проницаемость- e, которая представляет отношение заряда на конденсаторе, содержащем данный диэлектрик к заряду, который был на конденсаторе тех же размеров, если бы между электродами был  вакуум или воздух

 

            e= Q/ Q_О= (Q_О+ Q_Д) / Q_О =1 + Q_Д / Q_О,                                        (2.3)

 

из (2.3) следует, что e для любого вещества больше единицы.

Соотношение (2.2)  может быть  представлено

 

                                    Q=Q_Оe=CU=C_OUe,                                                 (2.4)

 

где С - емкость конденсатора, если бы его электроды разделял вакуум.

Относительная диэлектрическая проницаемость зависит от структуры диэлектрика, от агрегатного состояния, частоты и напряженности поля, температуры, давления и др.

Диэлектрическая проницаемость твердых сложных диэлектриков  (смесь компонентов) может быть  определена на основании логарифмического закона смешения  (в общем случае применим для расчета самых различных свойств - теплопроводности, показателя  преломления и др.)

 

                             e^х=q₁ e^х₁ + q₂e₂^х,                                                            (2.5)

 

где e₁,e₂,e₃ – диэлектрическая проницаемость отдельных компонентов;

       q₁,q₂    - объемные концентрации компонентов;

       х - константа, характеризующая распределение компонентов и принимает значение от +1 до -1.

 

                                    (q₁  +  q₂) = 1;                                                           (2.6)

 

2.2Методы экспериментального определения и расчета e

 

e является важнейшей характеристикой диэлектрика. Для определения e  находят емкость С_х конденсатора с диэлектриком из испытуемого материала. В случае плоской формы образца расчет e производят по формуле:

                                  e  = С_х4πd / Se_о,                                                        (2.7)

 

где d - толщина образца, м;

       S - его площадь, м²  ; 

       e₀- электрическая постоянная, равная 8,85·10^-12 Ф/м.

Для определения С_х применяется  мостовой метод. Измерения производятся на переменном напряжении низкой частоты по схеме в соответствии с рисунком  2.3

Рисунок 2.3 - Переменное напряжение низкой частоты

 

С_х  считается определенным, если сопротивления цепей С_х·r₃ = С_э·(r₄+С₄) будут равны; в этом случае ток через гальванометр G будет минимальным или равным 0.

Равенство сопротивлений в цепях достигается регулированием сопротивления r₃ и емкости С₄.

В этом случае          

 

                                                                                       (2.8)

 

В уравнении (2.8) величина потерь в диэлектрике (о чем речь будет идти дальше) находится в пределах от 0.01 до 0.0001, а квадрат будет близок к 0., поэтому множителем  1/ 1+ tg d   в первом приближении можно пренебречь.

 

2.4 Электропроводность диэлектрика

 

Все диэлектрические материалы под воздействием постоянного  напряжения пропускают некоторый весьма незначительный ток, называемый “током  утечки”. Общий ток утечки через изоляцию составит

 

                                         I = I_v  +  I_{s ,}                                                         (2.9)

         

где I_v- объемный ток;

       I_s- поверхностный ток.

Следовательно, проводимость  складывается из объемной проводимости  и поверхностной проводимости , отсюда

 

                                         G = G_v +G_s.                                                       (2.10)

Рисунок 2.4 - Виды электрического тока в диэлектрике

 

Величины, обратные проводимостям, называются сопротивлениями изоляции – объемным, поверхностным и результирующим

 

                                                                                           (2.11)

 

Для сравнительной оценки объемной и поверхностной проводимости пользуются значениями удельного объемного сопротивления - ρ_ν и удельного поверхностного сопротивления- ρ_s. В системе СИ ρ_ν [Ом·м] рассчитывается по формуле:

 

                                                                                                  (2.12)

 

где - объемное сопротивление образа, Ом;

       - площадь электрода, м²;

       - толщина образца, м.

ρ_s [Ом] определяется из выражение.

 

                                                                                                  (2.13)

 

где - поверхностное сопротивление образа, Ом;

       - ширина электродов на поверхности образца, м;

       - расстояние между электродами, м.

 

Удельная электропроводность диэлектриков зависит от агрегатного состояния, химического состава и структуры, от воздействия внешних факторов: температуры, Е, влажности и др.

 

3 Лекция №3. Физические процессы в диэлектриках. Диэлектрические потери и пробой диэлектриков

 

Содержание лекции:

- характеристики диэлектрических потерь;

- определение пробоя диэлектриков и электрической прочности;

- методы определений.

 

Цели лекции: изучить явления диэлектрических потерь и пробоя диэлектриков.

 

3.1 Природа диэлектрических потерь

 

Диэлектрическими потерями называют энергию, рассеиваемую в единицу времени в диэлектрике  при воздействии на него электрического поля и вызывающую нагрев диэлектрика.

Потери энергии в диэлектриках наблюдаются как  при переменном напряжении, так и при постоянном, поскольку в материале обнаруживается сквозной ток, обусловленный проводимостью. Ток сквозной проводимости называют активным током, он вызывает нагрев диэлектрика, следовательно, определяет диэлектрические потери. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала диэлектрика характеризуется r_v и r_s сопротивлениями. При переменном напряжении, кроме сквозной электропроводности, возникает ряд добавочных причин, вызывающих потери энергии в диэлектрике.

Величина диэлектрических потерь характеризуется рассеиваемой мощностью, отнесенной к единице объема, т.е. удельными потерями. Чаще для характеристики диэлектрика, определяющей его способность рассеивать энергию, пользуются углом диэлектрических потерь  d, и тангенсом угла диэлектрических потерь tgd.

Углом диэлектрических потерь называют угол d, дополняющий до 90˚ угол сдвига фаз j между током и напряжением в активно-емкостной цепи.

В случае идеального диэлектрика через диэлектрик проходит только ток смещения. Ток проводимости равен 0. В этом случае <j = 90˚ и <d=˚. Чем больше диэлектрик рассеивает энергию, тем меньше угол j и больше d. Большие диэлектрические потери в изоляции вызывают сильный  ее нагрев  и могут привести к ее тепловому разрушению.  Природа диэлектрических потерь различна и зависит от агрегатного состояния вещества: газообразного, жидкого, твердого.

	φ

 

Рисунок 3.1 -  К определению понятия угла диэлектрических потерь

 

Изучение потерь энергии в диэлектрике можно связать с поведением конденсатора с данным диэлектриком в цепи переменного напряжения. Схема, эквивалентная конденсатору с диэлектриком, обладающим потерями, должна быть выбрана так, чтобы активная мощность, расходуемая в данной схеме, была равна мощности, рассеиваемой в диэлектрике конденсатора. Ток должен опережать напряжение на тот же угол, что и в рассматриваемом конденсаторе.

Эта задача может быть решена заменой конденсатора с потерями  идеальным конденсатором с последовательно включенным активным сопротивлением (последовательная схема)  или идеальным конденсатором, шунтированным активным сопротивлением (параллельная схема). Такие схемы введены только условно. Представленная на рисунке 3.2 диаграмма токов соответствует параллельной схеме.

             Рисунок 3.2 - Векторная диаграмма токов в диэлектрике

                     (параллельное включение С_р и сопротивления R)

 

Суммарный ток в диэлектрике равен

 

                                        I = I_c + I_a,                                                             (3.1)

 

где I_c- емкостная составляющая;

       I_a- активная составляющая.

Из векторной диаграммы токов формула диэлектрических потерь при переменном напряжении имеет вид

 

                                    Р = U²ωCtgδ,                                                           (3.2)

где  Р – диэлектрические потери, Вт;

       U-напряжение, В;

       ω-угловая частота, с^-1;

       С -емкость, Ф;

Согласно определению, tg δ равен отношению активного тока к реактивному. Заменяя токи через отношения напряжения к соответствующим сопротивлениям, получаем для параллельной схемы замещения выражение

 

                                    tgδ = 1/ωС_pR.                                                          (3.3)

 

3.2 Виды диэлектрических потерь

 

Диэлектрические потери по их особенностям и физической природе можно подразделить на четыре основных вида:

а) диэлектрические потери, обусловленные поляризацией;

б) диэлектрические потери сквозной электропроводности;

в) диэлектрические потери, обусловленные неоднородностью структуры;

г) ионизационные диэлектрические потери.

 

3.3 Методы измерения tg δ

 

Для определения tg δ применяется мостовой метод. Измерения производятся на переменном напряжении в соответствии с рисунком 2.3. Величина tg δ определяется по уравнению

 

                                                                           (3.4)

 

При значениях R₄= 10000/π и f = 50 Гц

 

                      tg δ = [c₄].                                                                      (3.5)

 

 

3.4 Пробой диэлектриков

 

Каждый диэлектрик в электрическом поле теряет изоляционные свойства, если напряженность поля Е превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика. Напряжение, при котором происходит пробой, называется пробивным напряжением U_пр, а Е_пр - пробивной напряженностью. Пробивная напряженность поля Е_пр, определяется отношением пробивного U_пр к толщине диэлектрика в месте пробоя

                                Е_пр = U_пр/ d,                                                                (3.6)

 

где d - толщина диэлектрика, м.

В системе СИ Е_пр измеряется в В/м; но для практических расчетов удобной единицей измерения является кВ/мм: 1 В/м = 10 ^-6 кВ/мм.

Разряд в воздухе у поверхности твердого диэлектрика называется поверхностным пробоем или поверхностным перекрытием. На величину поверхностного разряда оказывают влияние форма электрического поля, обусловленная конфигурацией электродов и диэлектрика, частота переменного тока, состояние поверхности диэлектрика, давление воздуха.

При пробое в газах или жидких диэлектриках, в силу подвижности молекул, пробитый участок после снятия напряжения U восстанавливает свои первоначальные свойства.

При пробое твердого диэлектрика в нем остается след в виде пробитого, прожженного или оплавленного отверстия неправильной формы. Повреждение поверхности твердого диэлектрика, связанное с образованием проводящих следов, называют трекингом.

Номинальное напряжение U_н электрической изоляции должно быть меньше пробивного напряжения U_пр

 

                                                    U_пр/U_н  = К_пр.                                         (3.7)

 

Это отношение называют коэффициентом  запаса электрической прочности.

Продолжительное воздействие электрического поля высокой напряженности Е приводит к необратимым процессам в диэлектрике, в результате которых его U_пр снижается, т.е. происходит электрическое старение изоляции. Вследствие такого старения срок службы изоляции ограничен. Кривую зависимости U_пр от времени приложения напряжения U называют кривой жизни электрической изоляции.

Электрическая прочность диэлектриков зависит от агрегатного состояния, от химического состава, структуры вещества и воздействия внешних факторов (температуры, атмосферного давления, толщины, частоты и однородности поля, времени приложения напряжения, влажности и др).

Механизм пробоя газообразных, жидких и твердых диэлектриков имеют существенные различия.

 

3.5 Методы  экспериментального определения электрической прочности

 

Электрическая прочность жидких и твердых диэлектриков определяется на установках типа  АИИ - 70, позволяющих производить испытания  на постоянном и переменном  U в пределах от 0 до 70 кВ. Принципиальная схема электрических соединений установки АИИ - 70 дана на рисунке 3.3.

         1 - резервуар с электродами для испытания жидких  диэлектриков;

         2 - вывод постоянного U для испытания твердых диэлектриков;

         3 - вывод переменного U для испытания твердых диэлектриков.

Рисунок 3.3 -  Электрическая схема испытательной установки АИИ - 70

 

4 Лекция №4. Физико-механические свойства электроизоляционных материалов

 

Содержание лекции:

- механические и тепловые свойства;

- влажностные характеристики;

- физико-механические свойства;

- стойкость к воздействию радиации.

 

Цели лекции: изучить характеристики, которые необходимо учитывать при выборе  электротехнических материалов для конкретного применения.

 

4.1 Механические и физико-химические свойства электротехнических материалов

 

При выборе электротехнического материала для конкретного применения следует учитывать не только его электрические, но и механические, тепловые свойства, стойкость к воздействию высоких и низких температур, влаги, радиации и других внешних факторов.

 

4.2 Механическая прочность диэлектриков

 

Диэлектрики под воздействием механических нагрузок могут испытывать внутренние напряжения. К основным механическим характеристикам относятся: предел прочности материала при растяжении (õ_р), относительное удлинение при растяжении (l_p), предел прочности материала при сжатии (õ_с), предел прочности материала при статическом изгибе (õ_из) и удельная ударная вязкость õ_у, а также твердость и вязкость.

Все эти характеристики определяют на образцах специально установленной формы в соответствии со стандартом.

 

4.3 Тепловые свойства

 

4.3.1 Нагревостойкость - это свойство материалов и изделий выдерживать повышенную температуру без разрушения и недопустимого ухудшения электрических свойств.

 Величину нагревостойкости оценивают значением t⁰C, при которой появляются эти изменения.

Материалы, применяемые для изоляции с учетом их нагревостойкости,  подразделяются на классы нагревостойкости. Для каждого класса фиксируются наибольшие допустимые рабочие  температуры при использовании этих материалов в электрооборудовании общего применения, длительно (в течение ряда лет) работающего в нормальных для данного вида электрооборудования эксплуатационных условиях.

Рекомендацией Международной электротехнической комиссии (МЭК) предусмотрены классы нагревостойкости, указанные в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1

Класс нагревостойкости	У	А	Е	В	F	H	200	220
Рабочая t0 C	90	105	120	130	155	180	200	220 и выше

 

Класс У - изоляция из непропитанных и непогруженных в жидкий диэлектрик волокнистых материалов (древесина, бумага, картон, фибра, хлопчатобумажное волокно, натуральный  шелк), полиамиды, поливинхлорид, вулканизированный и натуральный каучук.

Класс А - те же волокнистые материалы, но пропитанные масляными и другими лаками или погруженные в нефтяные или синтетические масла, изоляция эмалированных проводов  «винифлекс» и «металвин»,   полиамидные пленки.

Класс Е- слоистые пластики (текстолит, гетинакс) на термореактивных связующих, эмалированные провода на эпоксидных лаках, поликарбонатные пленки и др.

Класс В - неорганические материалы: слюда, стекловолокно, асбест со связующими и пропитывающими органическими составами, соответствующей  нагревостойкости, политрифторхлорэтилен и др.

Класс F - те же неорганические материалы с более нагревостойкими связывающими и пропитывающими составами, эмалированные провода на полиэфиримидных и полиэфирциануратных лаках.

Класс Н - тоже в сочетании с кремнийорганическими связывающими и пропитывающими составами, кремнийорганические эластомеры.

Класс 200 - неорганические материалы (слюда, электротехническая керамика, бесщелочное стекло, кварц) без связующих материалов или с неорганическими связующими.

Класс 220 - политетрафторэтилен,  полиимидные материалы - пленки, волокна, изоляция эмальпроводов из полиимида и фторопласта-4, оксидная и фторидная изоляция, минералы.

4.3.2  Теплопроводность - процесс передачи тепла в материале; он характеризуется теплопроводностью γ_т, входящей в уравнение Фурье,

4.3.3 Тепловое расширение диэлектриков и других материалов, оценивается температурным коэффициентом линейного расширения, который показывает во сколько раз произойдет увеличение линейных размеров  при изменении температуры на 1 градус.

4.3.4 Холодостойкость и стойкость в области криогенных температур

Во многих  случаях эксплуатации изоляции, например, изоляции оборудования открытых подстанций важна холодостойкость, т.е. способность изоляции не снижать эксплуатационной надежности при температурах - (60 - 70) ⁰С и более низких (криогенных) температурах. При низких температурах, как правило, электрические свойства изоляционных материалов улучшаются, однако, многие материалы, гибкие и эластичные в нормальных условиях, при низких температурах становятся хрупкими и жесткими. Проверка электроизоляционных материалов на холодостойкость нередко осуществляют с одновременным воздействием вибрации.

 

4.4 Влажностные свойства

 

4.4.1 Влагостойкость – это способность изоляции к надежной эксплуатации в атмосфере, близкой к насыщению водяным паром.

4.4.2 Влагопроницаемость - свойство материала пропускать пары воды при разности давлений водяного пара с 2-х сторон.

4.4.3 Влагопоглощаемость  - способность изоляционного материала сорбировать воду при нахождении в атмосфере насыщенной водяным паром.

4.4.4 Водопоглощаемость  - способность материала сорбировать воду при погружении в воду.

4.4.5 Смачиваемость - способность диэлектрика смачиваться водой, характеризуется углом смачивания q капли воды. Смачиваемость характеризует адсорбцию жидкости твердым телом.

4.4.6 Гигроскопичность материала Y позволяет определить степень устойчивости материала к воздействию на него паров воды при работе во влажной среде.

 

4.5 Методы защиты

 

Во избежание пробоя диэлектриков, связанного с понижением электрической прочности из-за пропитывания  их атмосферной влагой, принимаются меры против водопоглощения волокнистыми материалами. Этими мерами являются пропитка волокнистой или пористой изоляции пропитывающими лаками и покрытие их снаружи покровными водоотталкивающими лаками.

Назначение пропитывающих лаков – заполнить поры материала веществом лака. Для этой цели пропитывающие лаки должны быть маловязкими. Покрывные лаки имеют достаточную вязкость, являются гидрофобными жидкостями.

 

4.6 Радиационная стойкость

 

Радиационной стойкостью материалов называют степень сохранения электрических, механических и других свойств после действия на диэлектрики корпускулярных или волновых  радиоактивных излучений высокой энергии. Радиационная стойкость учитывается при использовании радиоактивных излучений для синтеза, полимеризации и обработки материалов.

Энергия  излучения, попадая на поверхность  материала, убывает по мере проникновения в глубину по закону

 

                                          Р_х = Р₀ е ^–μх ,                                                                                                (4.1)

 

где  Ро - мощность физической дозы в воздухе у поверхности материала;

       х - глубина проникновения;

       μ – эффективный коэффициент ослабления  излучения в материале

 

                                 μ = Кl³ Z³r,                                                             (4.2)

 

где l - длина волны излучения;

      Z - номер элемента в таблице Менделеева;

      r – плотность;

      К - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, поглощение излучения в материале зависит от  природы материала (Z³) и качества излучения (l³).

При длительном или очень интенсивном облучении произойдет разрушение любого полимера или под действием облучения у полимеров возможен переход из одного структурного состояния в другое. Влияние облучения на кварц, слюду, глинозем, ZrO ₂, ВеО, слюдяные материалы со стекловидными связующими менее сильное. Материалы, стойкие к облучению, должны обладать двумя свойствами:

 - способностью поглощать энергию без чрезмерной ионизации;

 - способностью в большей степени образовывать двойные связи, чем обнаруживать разрыв цепей.

Под действием излучения электрические свойства диэлектриков (р_v, tgδ, Е_пр, e) могут изменяться в ту или другую сторону в зависимости от вида диэлектрика.

Такие же изменения происходят и с физико-механическими свойствами электротехнических  материалов.

 

4.7 Химическая стойкость

 

Химической стойкостью материалов называется характеристика, позволяющая оценить степень стойкости при воздействии на них растворителей (толуол, бензин, спирты, минеральные масла и др.), окислителей (озон, хлор, окислы азота, и др.) и других разрушающих реагентов (кислоты, щелочи, их растворы и пары). Для определения  химической стойкости диэлектрика подробно исследуют изменение механических и электрических характеристик образцов, находившихся длительное время под воздействием тех или иных реагентов.

 

5 Лекция №5. Диэлектрические материалы

 

Содержание лекции:

- газообразные диэлектрики;

- жидкие диэлектрики;

 

Цели лекции: рассмотреть наиболее распространенные виды газообразных и жидких материалов.

 

Электроизоляционные материалы имеют чрезвычайно важное значение в электротехнике. Они используются для изоляции токоведущих частей друг от друга и от земли. Очевидно, что никакое, даже самое простое, электрическое устройство не может быть выполнено без электроизоляционных материалов. Кроме того, электроизоляционные материалы используются в качестве рабочих диэлектриков в конденсаторах. К электроизоляционным материалам относятся и активные диэлектрики, т.е. диэлектрики с регулируемыми электрическими свойствами (сегнетоэлектрики, пъезоэлектрики и др).

В разных случаях к электроизоляционным материалам предъявляют самые разные требования. Помимо электрических свойств (e,r_v, tg δ, Е_пр), большую роль в инженерном выборе имеют механические, тепловые и другие физико-химические свойства, а также способность материалов обрабатываться при изготовлении необходимых изделий.

Электроизоляционные материалы наиболее многочисленный раздел электроматериалов, исчисляемый многими тысячами видов. Изучить все виды электроизоляционных материалов - непосильный труд. Наша задача -  дать представление об основах рациональной классификации электроизоляционных материалов и рассмотреть наиболее типичные и широко распространенные виды электроизоляционных материалов.

Электроизоляционные материалы, прежде всего, могут быть подразделены по агрегатному состоянию на газообразные, жидкие и твердые материалы. Наиболее многочисленные - твердые материалы. Особую группу составляют  твердеющие материалы, в исходном состоянии - жидкие, затем отвердевающие (лаки, компаунды, смолы).

По химической природе электроизоляционные материалы разделяют  на органические и неорганические.

Многие органические вещества обладают ценными свойствами: гибкостью, эластичностью и могут быть выпущены в виде волокон, пленок и других форм. Однако все органические материалы обладают низкой нагревостойкостью.

Неорганические материалы в большинстве случаев не обладают гибкостью и эластичностью, часто хрупки, технология изготовления их сложна, но у них высокая нагревостойкость.

 

5.1 Газообразные диэлектрики

 

Газы не имеют постоянного объема, формы и структуры. При отсутствии оболочки газы способны расширяться беспредельно. При давлении 760 мм.рт.ст. газы имеют малую плотность.

Газообразные диэлектрики при использовании в качестве электроизоляционных материалов имеют следующие преимущества: высокое ρ, e»1, малый tgd, недостаточно высокое Е_пр (для установок низкого напряжения этот недостаток не имеет значения). В установках высокого напряжения величину Е_пр увеличивают, применяя повышенное давление и применяя газы с большей электрической прочностью. В электрических устройствах газы можно использовать лишь в комбинации с твердыми материалами.

Кроме воздуха, в электротехнике применяются и другие газы. Сравнительная таблица некоторых газов приведена в таблице 5.1.

Воздух. Из газовых диэлектриков, прежде всего, должен быть назван воздух, который, в силу своей распространенности, часто входит в состав электротехнических устройств. Воздух в твердой изоляции нежелателен, он создает ионизационные потери, а при высоком  напряжении является очагом частичных разрядов в изоляции.

 

Таблица 5.1

Газ	Плотность, кг/м3	Химический состав	Uпр  газа
			Uпр  воздуха
Воздух	1,293	N2, O2 и др.	1,0
Азот	1,251	N2	1,0
Водород	0,089	Н2	0,6
Элегаз	650	SF6	2,4
Фреон		CCI2F2	2,5

 

Значительный интерес для электротехники представляет водород, который используется в качестве охлаждающей среды вместо воздуха для охлаждения мощных турбогенераторов.

 

Характеристика	Воздух	Водород
Удельный вес	1	0.07
Удельная теплопроводность	1	6.7
Удельная теплоемкость	1	14.35
Эффективная теплоотдача от твердого тела к газу	1	1.51
Электрическая прочность	1	0.6

Таблица 5.2- Сравнительные характеристики воздуха и водорода

Для заполнения электровакуумных приборов и ламп применяются инертные газы аргон, неон, криптон, ксенон, гелий и др., которые обладают низкой электрической прочностью. Особо большое значение в качестве низкотемпературного хладоагента, в частности, для устройств, использующих явление сверхпроводимости, имеет сжиженный гелий.

5.2 Жидкие диэлектрики

 

Жидкости обладают определенным объемом, но не имеют формы.

Жидкие диэлектрики разделяются на 3 группы:

- нефтяные масла;

- синтетические жидкости;

- растительные масла.

5.2.1 Нефтяные масла имеют наибольшее применение в электротехнике и представляют собой смеси углеводородов.

Изготовление масел из нефти – сложный технологический процесс, состоящий из ряда физико-химических операций. При температурах ниже 300⁰С из нефти выделяются легкие продукты: бензин, лигроин, керосин. Из оставшейся части, называемой мазутом, при температуре выше 300⁰С выделяется соляровое масло. Путем последовательной обработки масла кислотой  и щелочью из него удаляют химически не стойкие соединения и получают электроизоляционное масло. Полученное масло промывают теплой дистиллированной водой, сушат, очищают отбеливающей глиной и фильтруют.

Основным представителем нефтяных изоляционных масел является трансформаторное масло. Назначение трансформаторных масел - повышать электрическую прочность изоляции, отводить тепло и гасить электрическую дугу.

Свойства нефтяного трансформаторного масла нормируются соответствующими ГОСТами.

Конденсаторное масло применяется для пропитки и заливки бумажных и пленочных конденсаторов; оно сходно с трансформаторным, но отличается особо тщательно очисткой.

Кабельные масла служат для пропитки бумажной изоляции кабелей.

5.2.2 Синтетические жидкие диэлектрики.

Трансформаторное нефтяное масло при всех положительных качествах обладает пожаро- и взрывоопасностью.

Выходом из положения является применение сухих трансформаторов или негорючих электроизоляционных жидкостей. К ним относятся ряд синтетических жидких диэлектриков, по тем или иным свойствам превосходящих нефтяные масла: хлорированные дифенилы (совол, совтол и др), но они весьма дороги (в 200-1000 раз дороже трансформаторного масла), что ограничивает их применение.

5.2.3 Растительные масла.

Большое значение в электроизоляционной технике имеют растительное масла - вязкие жидкости, получаемые из семян различных растений: льняное, тунговое, касторовое, применяемые в лаках, эмалях, а также для пропитки твердой изоляции.

 

6 Лекция №6. Твердые диэлектрики

 

Содержание лекции: твердые диэлектрики.

 

Цели лекции: изучить наиболее распространенные твердые диэлектрики.

 

6.1 Твердые органические диэлектрики

 

Все твердые диэлектрики по химическому составу подразделяются на две группы: органические (к этой группе относятся и элементоорганические) и  неорганические.

6.1.1 Смолы служат исходным материалом для изготовления лаков, компаундов, замазок, пленок и пластических масс. Широко применяемыми в электротехнике синтетическими смолами являются полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид и др.

6.1.2 Пластмассами  называются искусственные материалы, получаемые на основании полимеров или других смол, которые способны при нагревании и давлении размягчаться, становиться пластичными, принимать заданную форму.

6.1.3 Лаки, эмали и компаунды относятся к твердеющим электроизоляционным материалам.

6.1.4 Волокнистые изоляционные  материалы состоят  из частиц удлиненной формы - волокон: природных, искусственных и синтетических. К наиболее применяемым в электротехнике волокнистым материалам относятся  кабельная, конденсаторная, телефонная бумаги, электрокартон,  ткани, лакоткани. 

6.1.5 Текстильные материалы получают методами специальной обработки длинноволокнистого сырья. Ткани отличаются от бумаг вполне определенным строением.

 

6.2 Твердые неорганические изоляционные материалы

 

К этой группе относятся электроизоляционные стекла- неорганические, аморфные термопластические вещества; керамика, которую получают путем обжига при высокой температуре; слюда - важнейший природный электроизоляционный материал, асбест- неорганическое волокно, и оксидная изоляция, образующаяся при окислении  некоторых металлов, имеют высокие электроизоляционные и термические свойства.

 

6.3 Активные диэлектрики

 

К этой группе материалов относятся диэлектрики, предназначенные для генерации, усиления, модуляции и преобразования электрических сигналов. Это - сегнетоэлектрики, электреты, пъезоэлектрики,  пироэлектрики.

Сегнетокерамические материалы самые распространенные из активных диэлектриков и обладают различными свойствами, на которые оказывают влияние химический состав и концентрация примесей. Из сегнетокерамических материалов широко применяются конденсаторная керамика, нелинейная керамика, терморезистивная сегнетокерамика и сегнетоэлектрики с прямоугольной петлей гистерезиса. К конденсаторной сегнетокерамике относятся материалы на основе титаната бария BaTiO₃. Они  применяются для изготовления нелинейных конденсаторов, которые используют для диэлектрических умножителей частоты, в усилителях напряжения и мощности, стабилизаторах. Нелинейная сегнетокерамика используется для производства конденсаторов, емкость которых зависит от приложенного напряжения и называется варикондами. Терморезистивная сегнетокерамика применяется для изготовления терморезисторов-позисторов со скачкообразным ростом сопротивления. Позисторы  используют для измерения и регулирования температуры, термокомпенсации радиосхем, в малогабаритных термостатах, стабилизаторах тока и др. Сегнетоэлектрики с прямоугольной петлей гистерезиса применяют в запоминающих устройствах (ЗУ) электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Для лучших сегнетоэлектриков быстродействие составляет десятки наносекунд. Для изготовления ЗУ наиболее освоена керамика на основе твердых растворов цирконата-титаната свинца.

Электретами называются диэлектрики, которые длительное время создают в окружающем пространстве электрическое поле за счет предварительной электризации или поляризации.

 

7 Лекция №7. Проводниковые материалы

 

Содержание лекции:

- классификация проводников;

- природа электропроводности металлов;

- основные характеристики проводников;

- проводниковые материалы.

 

Цели лекции:

- уяснить физическую природу проводимости металлов;

- изучить свойства проводников и уметь связать их с конструкцией аппаратов и других изделий электротехники.

 

7.1 Определение, классификация и назначение проводниковых материалов

 

Проводниковые материалы - это вещества,  легко проводящие электрический ток. Проводниковыми материалами могут быть твердые и жидкие вещества. К твердым проводникам относятся  металлы и их сплавы, к жидким - расплавы металлов; ртуть - единственный металл, который при  температуре 20^оС находится в жидком состоянии, и электролиты. Газы являются проводниками в особом ионизированном состоянии.

Твердые проводники и жидкие металлы обладают электронной проводимостью (проводники первого рода), жидкие растворы - ионной проводимостью (проводники второго рода). Металлы и их сплавы являются важнейшими твердыми проводниковыми материалами, применяемыми в электротехнике.

Проводниковые материалы классифицируются по величине электропроводности и  назначению, следующим образом:

а) проводники высокой проводимости предназначены для изготовления обмоток электрических машин, а так же для передачи электроэнергии на большие расстояния с возможно малыми потерями;

б) проводники с высоким удельным сопротивлением предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую (электропечи);

в) непроволочные проводники, в основном, электрические угли и порошки;

г) высокоомные пленочные и композиционные материалы для резисторов в электро- и  радиотехнике;

д) различные металлы, применяемые в электротехнике.

 

7.2 Природа электропроводности металлов

 

Согласно электронной теории металлов, твердые проводники имеют кристаллическую решетку, изображенную на рисунке 7.1. 

1- кристаллическая решетка; 2- положительные ионы металла в  узлах

кристаллической решетки; 3 – электронный газ.

Рисунок 7.1- Строение кристалла проводника – металла

 

Электронная теория металлов дала возможность аналитически описать и объяснить найденные ранее экспериментальным путем основные законы электропроводности.

 

7.3 Основные электрические и физические свойства проводников

 

К основным характеристикам проводниковых материалов относятся:

- удельная проводимость и  удельное сопротивление, (γ и ρ);

-  температурный коэффициент удельного сопротивления, (Ткρ);

- удельная теплопроводность, (γ_т);

-  контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила;

- предел прочности при растяжении и относительное удлинение (σ_рас, ∆l_сж).

Для проводника с постоянным сечением S и длиной l, r вычисляется по выражению

 

                                         r = R S/l.                                                            (7.1)

 

Диапазон значений r металлических проводников при 20 ^оС составляет от 0.016 для серебра и до 10 мк Ом.м для некоторых сплавов.

Удельное сопротивление (r)  металлического проводника может быть выражено на основании электронной теории металлов

 

                                     r = 2m v_т / е² N l_ср,                                                (7.2)

где m - масса электрона;     

      v_т - средняя скорость теплового движения электрона;

      l_ср - средняя длина свободного пробега электрона;

      е - заряд электрона;

      N - число свободных носителей заряда в единице объема проводника.

Для различных проводников v_т - примерно одинаковы. Незначительно отличаются и N, например, для Cu и Ni - эта разница 10%. Число N с увеличением температуры  в проводнике остается неизменным. При увеличении t^o происходит увеличение амплитуды колебаний узлов решетки. Это вызывает большее количество препятствий на пути направленного движения электронов, уменьшается l_ср, и подвижность электронов снижается.  Поэтому r металлов с повышением t^о- возрастает.

Типичная кривая изменения r металлического проводника (меди) в зависимости от t ^о представлена на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 – Зависимость r меди от t

 

Скачок r соответствует температуре плавления меди (1083 ^оС).

В узких диапазонах температуры допустима линейно - кусочная аппроксимация этой зависимости, и величина r в конце интересующего нас температурного диапазона ∆t может быть  найдена по формуле

 

                                               r_t= r_o (1 + ar ∆t),                                        (7.3) где r_о значение r в начале диапазона.

Величина a_ρ в уравнении (7.3) называется средним температурным коэффициентом удельного сопротивления

 

                                         к_ρ = a_{ρ =} r_{t -} r_o/r_o Δt.      [град^-1].                        (7.4)

 

Значения a_ρ чистых металлов в твердом состоянии близки к температурному коэффициенту расширения идеальных газов, т.е.  a_ρ  » 1/273 » 0.004 град^-1_.

7.3.1 Термо Э.Д.С. При контакте 2-х металлов между ними возникает разность потенциалов. Из электронной теории металлов следует, что контактная разность потенциалов между металлами А и В равна

 

                             U_АВ = U_В - U_А + КТ/е ln (n_оА/n_оВ) ,                                                 (7.5)

 

где  U_А, U_В - потенциалы материалов;

        n_оА/n_оВ  - концентрация электронов в металлах А и В.

Если температуры спаев  одинаковы, то разность потенциалов в замкнутой цепи = 0. Если один контакт имеет Т₁, а второй Т₂ , то возникает термо Э.Д.С.

 

  U = U_АВ + U_ВА = U_В - U_А + KТ₁/ е ln (n_ОА/n_ОВ) + U_А-U_В+КТ₂/ еln(n_Ов/n_ОА).     (7.6) 

Откуда            U = K/е(T₁ -T₂) ln (n_ОА/n_ОВ) = A(T₁ - T₂).                          (7.7)

 

Выбрав два металла, имеющих большую КРП и обладающих линейной зависимостью U = f(T₁ -T₂), используют их для измерения температур (термопары).

Рисунок 7.2 - Схема термопары

 

Термопары применяют в местах труднодоступных для измерения температур другими способами (в толще магнитопроводов электрических  машин, трансформаторов и др).

 

7.4 Проводниковые материалы высокой проводимости

 

К наиболее распространенным металлам высокой электропроводности  относятся медь и алюминий.

 7.4.1 Медь получают путем переработки сульфидных руд. Твердую медь применяют там, где необходима высокая прочность: это контактные провода трамваев, троллейбусов и коллекторные пластины электрических машин. Мягкую медь применяют в виде проволок для обмотки машин, трансформаторов, гибких кабелей, где важна гибкость, а прочность s_р не имеет существенного значения.

Медь-дорогой и дефицитный материал. Cu в земной коре содержится только 0.01%. Поэтому на потребление меди наложено ограничение в виде применения только в качестве обмоточных проводов электрических машин, коллекторных пластин, контактных проводов, проводящих жил гибких кабелей и монтажных проводов в радиотехнике, электротехнике и связи.

7.4.2 Алюминий Al - весьма распространенный элемент, в составе земной коры он находится до 8.8% по весу. Входит в состав очень многих минералов в виде окиси Al₂O₃. В чистом виде - серебристо-белый металл. Технически чистый металл содержит 99.5-99.7%Al. Удельное сопротивление r_Al = 0.0286 мкОм м, что выше, чем у меди на 60^о, но, учитывая, что алюминий в 3.3 раза легче меди,  электропроводность g алюминия по весу в 2 раза выше, чем у меди. Алюминий применяется в электротехнике для изготовления проводов  воздушных линий, сборных шин, обмоток трансформаторов, жил и защитных оболочек кабелей и др.

7.4.3 Железо Fе как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий высокой механической прочностью, в ряде случаев используется как проводниковый материал с довольно высоким удельным сопротивлением r = 0,098.

 

8 Лекция №8. Полупроводники

 

Содержание лекции:

- физические основы проводимости полупроводников;

          - простые и сложные полупроводники, области их применения.

         

          Цели лекции:

        - уяснить физический смысл типов электропроводности полупроводников и ее зависимости от различных факторов;

        - изучить свойства полупроводников и области их применения в  электроэнергетике.

 

Полупроводники по удельному сопротивлению, которое при комнатной температуре составляет 10^-6 – 10⁹ Ом м, занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Удельное сопротивление полупроводников в большой степени зависит от внешних факторов, от вида и количества содержащихся в них примесей. Полупроводники имеют положительный температурный коэффициент удельной проводимости.

Рисунок 8.1- Зависимость γ = φ(Т)  для металлов-а и полупроводников-б

 

К полупроводникам относится ряд химических элементов (простые полупроводники): германий Ge, кремний  Si, Селен Se и др.            

Сложными полупроводниками являются бинарные соединения от АВ^I ()^V (KSb и др. до А^VIIIВ^VI  (Fe₂О₃ и др.), тройные соединения от А^IВ^VВ^VI₂ (СuSbS и др_.) до A^IVB^VB^VI₂ (PbBiSe₂ и др.), твердые  растворы: GeSi; GaAs_1-x P_x; и др.

К многофазным полупроводникам относятся карбид кремния, графит, сцепленный керамической или другой связкой, т.е. тирит, силит и др. В настоящее время разрабатываются стеклообразные и жидкие полупроводники.

Специфические свойства полупроводников обусловили широкое техническое применение их для изготовления самых различных приборов – полупроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров, фотодиодов, фототранзисторов, светодиодов, полупроводниковых лазеров, датчиков давлений, магнитных полей, температур, излучений и т.п. Полупроводниковая электроника открыла новые пути к микроминиатюризации электронного оборудования. Изготовленные из полупроводников приборы обладают целым рядом преимуществ: большой срок службы, малые габариты и вес, простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов) полупроводниковые приборы, отсутствие цепей накала, потребление небольшой мощности и малая инерционность. При массовом производстве они экономически целесообразны.

 

8.1 Электропроводность полупроводников

 

Собственными называют полупроводники, не содержащие примесей. Примесными называют полупроводники, содержащие донорные или акцепторные примеси. Если в Si  или Gе в качестве примеси ввести мышьяк As - элемент V группы таблицы Менделеева, имеющего 5 валентных электронов, то пятый электрон As в ковалентной связи не участвует. Со своим  атомом он связан кулоновский силой.

 

Рисунок 8.2 - Плоская модель кристаллической решетки полупроводника n - типа (кремния Si легированного мышьяком As)

 

Примесь, имеющая валентных электронов больше, чем необходимо для завершения связей с ближайшими атомами, называют донорной, а полупроводник с такой примесью - полупроводник с электронной электропроводностью (или n – типа).

Если в полупроводник IV группы ввести примесь элемента III группы, например Al, то все  три валентных электрона алюминия  будут участвовать в образовании ковалентных связей. Подобную примесь называют акцепторной, а полупроводник с такой примесью - полупроводник с дырочной электропроводностью (или  р-типа).

Рисунок 8.3 -Плоская модель кристаллической решетки полупроводника  р-типа (кремния Si, легированного алюминия  Al)

 

8.2 Связь электропроводности полупроводника с концентрацией и подвижностью носителей заряда

 

При наличии внешнего электрического поля плотность тока, протекающего через полупроводник

 

                                           I_n = nev_n,                                                           (8.1)

 

где n  - концентрация электронов зоны проводимости;

      е  - заряд электрона;

      v_n  - скорость электронов.

Полная плотность тока через полупроводник

 

                             I = I_n + I_p  = (neu_n + рeu_р)E,                                            (8.2)

 

                   γ_соб  =  γ_n + γ_р  = neu_n + рeu_р   = en_i (u_n + u_p),                                    (8.3)

 

где  n = p = n_i      (i – intrinsig -  собственный).

Удельная проводимость электронного полупроводника равна сумме γ_пр и  γ_соб    удельных электрических проводимостей

 

                         γ_n = γ_пр + γ_{соб ,}                                                              (8.4)

где γ_{пр =} n_дeu_n;   

          n_д – концентрация свободных электронов за счет донорной примеси.

В дырочном полупроводнике

 

                                  γ_р  =  γ_пр + γ_соб,                                                                                            (8.5)

 

где γ_пр   = р_аeu_р ;

       р_а   - концентрация дырок за счет акцепторной примеси.

 

8.3 Зависимость электропроводности полупроводников от воздействия внешних факторов

 

Подвижность носителей зарядов с повышением температуры увеличивается в соответствии с выражением           

 

                                       u ~ Т^3/2 ,                                                                 (8.6)

 

в месте с тем  увеличивается и электропроводность полупроводников.

 

                           а)                               б)                              в)

 

Рисунок 8.4 - Зависимость удельной проводимости полупроводника: от температуры Т (концентрация примеси n₂>n₁)-а; от напряженности электрического поля Е при различных температурах (Т₂>Т₁)-б; от освещенности L-в

 

8.4 Простые полупроводники

 

Германий - один из первых полупроводников, получивший широкое практическое применение в производстве полупроводниковых приборов. Его используют для изготовления выпрямительных и импульсных диодов, транзисторов, фотодиодов, фоторезисторов, тиристоров, тензометров и т.д.

Кремний - элемент IV группы таблицы Менделеева. В технологическом отношении кремний более сложен, чем Ge, т.к. имеет высокую температуру плавления 1420^оС и в расплавленном состоянии весьма активен. Кремний применяют для различных диодов, транзисторов, тиристоров, стабилитронов, фотодиодов, датчиков Холла, тензометров, интегральных схем и других полупроводниковых приборов.

Из простых элементов для изготовления полупроводниковых приборов применяются элементы элемент VI группы (Se) и теллур (Те).

 

8.5 Сложные полупроводники

 

Карбид кремния SiC - это соединение элементов IV группы кремния и углерода (A^ivB^iv), соответствующее формуле SiC_х (х=1), содержит 70% Si и 30% C (по весу). SiС производят в дуговых электропечах спеканием кварцевого песка SiO₂ и кокса (С). Чистые кристаллы SiС бесцветны, примеси и преобладание Si или С окрашивают в разные цвета. Электропроводность (g) кристаллов SiC при 20⁰С  примесная и колеблется в широких пределах.

По мере увеличения приложенного напряжения  электропроводность (g) быстро растет, обуславливая нелинейную ВАХ тонкого резистора получившего название варистор. SiC применяется в электротехнике: для резисторов вентильных разрядников, защищающих ЛЭП от перенапряжений; для нагревателей высокотемпературных электропечей;  для игнитронных поджигателей и т.п.

Зерна в варисторах SiC скрепляются связующим веществом. В качестве связки используют глину, ультрафарфор, жидкое стекло и др. В общем виде эквивалентная схема резистора, состоящего из зерен SiC, показана на рисунке 8.5.

Эквивалентная схема резистора, состоящего из зерен порошка SiC-а; ВАХ отдельных контактов с напряжениями перегиба U₁<U₂<U₃<U₄<U₅-б и результирующая ВАХ на переменном токе –в

Рисунок 8.5

 

9 Лекции №9. Магнитные материалы

 

Содержание лекции:

- классификация магнитных материалов;

- процесс намагничивания;

- магнитомягкие и магнитотвердые материалы.

 

Цели лекции:

- уяснить природу ферромагнетизма;

- знать основные характеристики магнитных материалов и области их применения.

 

9.1 Общие свойства магнитных материалов

 

Магнитные материалы необходимы для того, чтобы с их помощью резко усилить магнитный поток, используемый при генерировании электрической энергии, при трансформировании токов низкого напряжения в токи высокого напряжения и, наоборот, при превращении электрической энергии в механическую и т.д.

Все вещества в природе являются элементарными магнетиками, т.е. они обладают магнитными свойствами, создают магнитное поле. Поля создаются элементарными частицами на уровне атомов. Магнитные свойства атомов определяются магнитными свойствами электронов. Магнетизм других частиц относительно мал. В результате образуется доменная структура ферромагнетиков. Объем  ферромагнетика самопроизвольно разбивается  на большое число локальных областей - доменов, каждый из которых представляет магнит в состоянии технического насыщения. В доменах элементарные магнетики атомов самопроизвольно или спонтанно  ориентированы в одном направлении. Существование доменов было подтверждено экспериментально. Линейные размеры доменов составляют от 0.001 до 0.1 мм. Направление магнитных моментов доменов в не намагниченном объеме ферромагнетика равновероятно. Поэтому результирующий магнитный момент макрокуска будет равен нулю.

Домены разделены между собой граничными стенками, в которых происходит постепенное изменение направления вектора намагниченности одного домена к другому.

Теория образования доменных структур и перестройка их магнитных моментов под действием внешнего поля, определяющего ход кривых намагничивания, является важнейшим разделом теории магнетизма, и связана с техническими свойствами магнитных материалов.

По виду кривой намагничивания и фигуры петли гистерезиса все магнитные материалы делятся на 3 группы:

- магнитомягкие  материалы (ММ);

- магнитотвердые  материалы (МТ);

- магнитные материалы специализированного назначения.

Характерными свойствами магнитомягких материалов (ММ) являются их способность намагничиваться до насыщения даже в слабых магнитных полях (высокая магнитная проницаемость) и малые потери при перемагничивании. Эти свойства ММ материалов делают их особо пригодными для магнитопроводов электрических машин, в измерительных приборах, телефонах и для других целей, связанных с концентрацией магнитного поля.

Магнитотвердые материалы (МТ) применяются для постоянных магнитов, обладают большой удельной энергией, большой площадью петли гистерезиса и большими потерями при перемагничивании.

 

9.2 Основные свойства магнитных материалов

 

Зависимость магнитной индукции (В) в материале от напряженности магнитного поля (Н) называют кривой намагничивания.

Все магнитные материалы имеют свои кривые намагничивания, которые зависят от химического состава и кристаллического строения.

                                      а)                                                 б)

1 - железо особо чистое; 2 - железо чистое (99.88 %);

3 – железо технически чистое (99,92 % Fe); 4 - пермаллой (78 % Ni);

5 - никель (100 % Ni); 6 - сплав железо - никель (26 % Ni).

Рисунок 9.1- Кривые намагничивания (а) и магнитной проницаемости (б)

 

Процесс ориентации магнитных доменов в магнитном поле совпадает с ростом линейных размеров частиц магнитного вещества и носит название магнитострикции. Величина магнитострикции различна для разных направлений в кристалле металла.

Монокристаллы ферромагнитных веществ характеризуются магнитной анизотропией, сводящейся к различной легкости намагничивания вдоль разных кристаллических осей. На рисунке 9.2 показаны легкие средние и трудные направления намагничивания для Fe, Ni и Со.

Когда анизотропия в поликристаллических магнетиках выдержана достаточно резко, принято говорить, что ферромагнетик обладает магнитной текстурой. Магнитная текстура имеет большое значение и используется в технике для создания в определенном направлении повышенных магнитных характеристик материала.

Характеристикой ферромагнетиков в переменных магнитных полях является динамическая магнитная проницаемость m, которая представляет отношение амплитудного значения магнитной индукции В_m  к амплитудному значению напряженности магнитного поля Н_m

 

                                                m = В_m/H_m .                                                  (9.1)

 

К числу важнейших для практики теории магнетизма характеристик является петля гистерезиса. Если производить намагничивание ферромагнетика во внешнем магнитном поле, а затем, начиная с какой-либо точки основной кривой намагничивания, начать уменьшать Н, то величина В будет уменьшаться, но не по основной кривой, а медленнее, вследствие явления гистерезиса (отставания).

                а)                                  б)                              в)

а - железо; б - никель; в - кобальт.

Рисунок 9.2 - Направление легкого среднего и трудного намагничивания в монокристаллах

 

При увеличении напряженности магнитного поля противоположного направления образец может быть размагничен,  перемагничен и при новой перемене направления Н, В снова может вернуться в исходную точку.

Рисунок 9.3 - Начальная кривая намагничивания и предельная петля гистерезиса для ферромагнитного материала.

 

Значение В при Н = 0 в процессе размагничивания образца называется остаточной индукцией (Вr). Для того, чтобы уменьшить индукцию от значения Вr до нуля, необходимо приложить обратно направленную напряженность поля Н_с, называемую задерживающей (коэрцитивной) силой.

 

 

10 Лекции №10. Свойства и области применения магнитных материалов

 

Содержание лекции: магнитные материалы, их свойства и области применения.

 

Цели лекции:

- изучить свойства магнитные материалов,

- иметь представление об их областях применения.

 

10.1 Магнитомягкие материалы (МММ)

 

Частотный диапазон различных МММ в значительной степени определяется величиной их удельного сопротивления r. Чем оно больше, тем на более высоких частотах f можно использовать  МММ,

МММ обладают высокой m, небольшой Н_с и малыми потерями на гистерезис Р_г. Они используются там, где необходимо при наименьшей затрате энергии достигнуть наибольшей индукции В.

Сталь. Листовая электротехническая сталь - основной МММ массового потребления. Введение в состав стали кремния увеличивает ρ, что снижает потери на Р_в. Кроме того, Si в стали выделяет углерод С в виде графита и полностью раскисляет сталь. Это увеличивает m_а, уменьшает Н_с, снижает Р_г. Но содержание кремния в стали увеличивает ее хрупкость и затрудняет прокатку в листы. Текстурованная сталь анизотропна и применяется для сердечников трансформаторов, изготовляемых по способу намотки. Применение этой стали в радиотрансформаторах  позволяет  уменьшить вес и габаритные размеры их на 40 %.

Пермаллои. Железо-никелевые сплавы, называемые пермаллоями, обладают большим значением начальной m_нач в области слабых полей.  Это связано с отсутствием у них анизотропии и магнитострикции. Различают высоконикелевые  с содержанием никеля Ni - 72-80% и низконикелевые пермаллои - с содержанием Ni -40-50%.

Высоконикелевый  пермаллой применяется в сердечниках малогабаритных дросселей, малогабаритных транзисторах звукового диапазона, импульсных трансформаторах, магнитных усилителях.

Низконикелевый пермаллой имеет индукцию насыщения в 2 раза выше, чем высоконикелевый, что позволяет применять низконикелевый пермаллой в силовых трансформаторах, дросселях и др. приборах с высокой концентрацией магнитного потока.

Альсиферы.

Сплавы Fe, Si и Al - тройные сплавы называются альсиферами. Их оптимальный состав 9.5% Si; 5.6% Al; остальное - Fe. Такой сплав тверд и хрупок из-за наличия большого содержания кремния, но применяется в виде фасонных отливок.

Изделия из альсифера: магнитные экраны корпусов приборов и т.д, изготовляемые  методом литья с толщиной стенок больше 2-3 мм ввиду хрупкости сплава. Альсифер можно размалывать в порошок и использовать для изготовления высокочастотных прессованных сердечников.

Ферриты, их свойства и назначения. Потери на вихревые токи в магнитных материалах Р_в  пропорциональны квадрату частоты f², поэтому магнитные материалы при высоких и  сверхвысоких частотах  должны  иметь малую электрическую проводимость γ и высокое удельное сопротивление r. Этому требованию отвечают ферриты и магнитодиэлектрики.

Ряд веществ имеют антипараллельные  расположения спинов с некоторыми преобладанием одного направления над  другим - это ферромагнетики. Они обладают доменной структурной, точкой Кюри; к ним применимы все характеристики, которые были приведены для ферромагнетика.

Ферримагнетиками являются сложные оксидные материалы, называемые ферритами.

 

10.2      Магнитотвердые материалы (МТМ)

 

Ферромагнитные материалы с широкой петлей гистерезиса, обладающие весьма большой коэрцитивной силой Н_с, называются магнитотвердыми материалами (МТМ). Исключительно высокие значения Н_с для некоторых сплавов (больше 40000 А/м) образуются в процессе охлаждения намагниченных доменов, расположенных среди слабомагнитной фазы; процессы смещения доменов в таких материалах затруднены, и их перемагничивание возможно только с помощью процесса вращения. Сплавы такого типа охлаждаются в сильном магнитном поле, и магнитные моменты доменов остаются ориентированными по направлению магнитного поля. Так создаются постоянные магниты.

Характеристиками МТМ служат коэрцитивная сила Н_с, остаточная индукция В_r и максимальная энергия, отдаваемая магнитом  во внешнее пространство W_max. Магнитная проницаемость m МТМ ниже, чем m для МММ. При этом, чем выше Н_с, тем меньше В_r.

Магнит в замкнутом состоянии (вид торроида) не отдает энергию во внешнее пространство. При наличии воздушного зазора между полюсами возникает отдача энергии в пространство, величина которой зависит от длины зазора, причем индукция В_l в промежутке будет меньше В_r вследствие размагничивающего действия полюсов магнита. Энергия, заключенная в единице объема воздушного зазора, - удельная магнитная энергия (плотность энергии) может быть выражена следующей формулой

 

                        W_l = В_lН_l/8π  [Дж/м³],                                                      (10.1)

 

где H_l  -  напряженность поля, соответствующая индукции  В_l в соответствии с рисунком 10.1.

Чем меньше длина магнита и чем относительно больше зазор, тем больше размагничивающее поле полюсов и тем меньше В_l.  При замкнутом магните В_l = В_r и  W= 0, т.к. H_l = 0. Если зазор очень велик, то  W→ 0, т.к. В_l = 0, H_l = Н_с.  При некоторых значениях В_l и H_l , W_l = max.  Это значение W_max  определяет наилучшее использование магнита и является наиболее важной характеристикой качества материалов для постоянных магнитов.

Сплавы на Fe-Ni-Al являются важнейшими материалами для постоянных магнитов. Большую роль в образовании высококоэрцитивного состояния этих сплавов играет механизм твердения сплава.

 

Рисунок 10.1- Кривые намагничивания, характеризующие свойства магнитотвердых материалов

 

Магниты из порошков, получаемые методом порошковой металлургии, разделяются на металлокерамические, металлопластические, оксидные и из микропорошков. Металлокерамические магниты получают из металлических порошков путем прессования без связывающего материала и спекания.

Металлопластические магниты прессуют из металлических порошков с изолирующей связкой, нагрев производят до полимеризации связывающего вещества. Они имеют пониженные магнитные свойства, высокую r, малую плотность и относительно дешевы. Среди оксидных магнитов практическое значение имеют магниты на основе ферритов бария и кобальта.

Магниты из микропорошков Mn-Bi, Fe и Fe-Co. Магнитные свойства Mn-Bi порошка соответствуют лучшим металлическим материалам для постоянных магнитов; обладают особенно большой коэрцитивной силой Н_с. Однако эти свойства сохраняются до температуры (+20^о), при более низких температурах они падают и для их восстановления требуется повторное намагничивание.

Fe и Fe-Co магниты из микропорошков требуют химических способов получения частиц размером - 0.01-0.1 микрона. Из такого порошка прессуют магниты нужной формы.

Легированные стали, закаленные на мартенсит. Вид микроструктуры стали, получаемый при закалке, называется мартенситом.

Данные стали наиболее просты и доступны для постоянных магнитов. Они легируются добавками W, Cr, Mo, Co.

Мартенситовые стали для постоянных магнитов применялись раньше всех других материалов. В настоящее время их используют сравнительно мало из –за низких магнитных свойств. Однако полностью от них еще не отказываются, потому что они недороги и допускают механическую обработку на металлорежущих станках.

Магнитотвердые ферриты. К магнитотвердым ферритам относятся магниты из порошков, получаемые методом порошковой  металлургии. Это рассмотренные выше металлокерамические, металлопластические, оксидные магниты и магниты из микропорошков с крупностью помола, равной объему домена. К числу магнитотвердых ферритов относятся бариевые ферриты, ферриты из кобальта, магниты из микропорошков Mn-Bi, Fe, Fe-Co.

Пластически деформируемые сплавы и магнитные ленты. Для записи и воспроизводства звука могут быть использованы магнитотвердые материалы - стали и сплавы, позволяющие делать из них ленту или проволоку, биметаллические ленты из основы с нанесенным на нее звуконосителем, а также пластмассовые и целлюлозные ленты с нанесенным на их поверхность порошкообразным магнетитом или введением в их объем магнитного наполнителя.

 

10.3      Конструкционные материалы-чугуны и стали

 

Эти материалы, применяемые в электромашиностроении, приборостроении, должны отличаться высокими механическими свойствами и широкими технологическими возможностями. По магнитным свойствам они делятся на магнитные материалы и на материалы немагнитные. К первым относятся серый чугун, углеродистый и легированные стали; ко вторым - немагнитный чугун и немагнитные стали.

 

11 Лекция №11. Изоляция электрических машин и требования к ним

 

Содержание лекции:

- изоляция электрических машин высокого напряжения;

- технология изготовления термопластичной изоляции;

- технология изготовления термореактивной изоляции.

 

Цели лекции:

- ознакомиться с изоляцией электрических машин высокого напряжения и требованиями, предъявляемыми к ним.

 

11.1 Изоляция электрических машин высокого напряжения

 

К электрическим машинам высокого напряжения относятся турбогенераторы, гидрогенераторы, синхронные компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели большой мощности с номинальными напряжениями 3 кВ и выше. Основной особенностью работы изоляции машин является тяжелые условия эксплуатации: воздействия перенапряжений, высокой рабочей температуры и перепадов температуры, вибрации, ударных механических воздействий. По этой причине изоляция машин должна обладать высокой нагревостойкостью (класса не ниже B) и механической прочностью. В электрических машинах высокого напряжения изоляцию обмоток статоров разделяют на следующие виды:

а) корпусная или главная изоляция – между обмоткой и сталью статора;

б) междуфазная изоляция – между обмотками различных фаз;

в) витковая или продольная изоляция – между витками одной секции или между катушками;

г) изоляция элементарных проводников – между проводниками в одном витке или стержне обмотки.

В зависимости от номинального напряжения, мощности и типа машины (турбо- или гидрогенераторы, синхронные компенсаторы, электродвигатели) и способа охлаждения применяются разнообразные конструкции корпусной изоляции и различные изоляционные материалы.  В генераторах старых конструкций применялась термопластичная непрерывная микалентная компаундированная изоляция на основе битумного лака, которая как в пазовой, так и в лобовой части выполнялась из одного и того же материала - микаленты, наматываемой на стержень слоями вполнахлеста.

В современных конструкциях преимущественно применяются термореактивная изоляция различных типов, таких как Монолит-1, Монолит-2, Монолит-3, Монолит-4, ВЭС-2, Слюдотерм, Монотерм. В них применяются:

а) стекломикалента, состоящая из лепестков слюды и двойной подложки из стеклоткани;

б) стеклослюдинитовая или стеклослюдопластовая лента, представляющая собой композицию из слюдобумаги и подложки из стеклоткани.

Связующим материалом служат искусственные термореактивные смолы, способные к затвердеванию при нагревании до определенной температуры и не подверженные размягчению при повторных нагреваниях. Наиболее распространены эпоксидные смолы, затвердевающие при температуре 150-160^оС. Слюдобумага на стеклянной подложке значительно гибче, чем обычные микаленты, и допускают более плотную обтяжку в процессе изолирования. Она более равномерна по толщине и дает возможность получить изолированные стержни с меньшими допусками по сечению. Важное преимущество слюдобумаг заключается в их поведении при температурных деформациях меди. Коэффициент теплового расширения меди в среднем в пять – шесть раз больше, чем у слюды. При удлинении меди связь листков слюды друг с другом и с медью нарушается. При нарушении механической связи возникает вспучивание изоляции. В слюдобумагах мелкие чешуйки слюды связаны между собой мостиками из синтетической смолы, которые воспринимают усилия расширения, благодаря чему нарушения общего строения изоляции не происходит.

Витковая изоляция выполняется обычно из стеклослюдяной ленты или на основе эмалированных проводов со стекловолокнистой обмоткой, пропитанных эпоксидным компаундом. Главная изоляция выполняется на основе слюдяных изоляционных материалов с обеспечением отсутствия газовых прослоек. Токоведущая часть стержней выполняется прямоугольной формы, и электрическое поле в пазах неоднородно. Степень неравномерности электрического поля характеризуется коэффициентом неравномерности k_н=E_max/E_ср, который определяется в основном отношением радиуса закругления меди r к толщине изоляции d. Для снижения неоднородности поля углы стержней закругляют или применяют экраны (прокладки) из алюминия. Обычно r  принимается равным 0,6-1,5 мм, что обеспечивает в современных конструкциях приемлемое значение k_н= 2,0-2,4.

При конструировании изоляции электрических машин большое внимание уделяется ослаблению влияния короны, частичных разрядов, возникающих в пазовой части изоляции, и скользящих разрядов, возникающих в месте выхода обмотки из паза. Для избежания опасного влияния этих разрядов используются следующие мероприятия:

а) применение изоляции с повышенной стойкостью к воздействию частичных разрядов (слюдосодержащие типы изоляции);

б) регулирование электрического поля.

В пазовых частях изоляция покрывается полупроводящми покрытиями (асбестожелезистыми лентами), ослабляющими электрическое поле в газовых включениях и воздушных зазорах между изоляцией и стенками пазов, что уменьшает частичные разряды в этих включениях.  В лобовых частях обмоток для устранения разрядов применяется регулирование поля путем покрытия поверхности изоляции в зоне выхода из паза полупроводящими лаками различной проводимости. Выбор толщины изоляции и рабочей напряженности основывается главным образом на эксплуатационном опыте. Установлена связь между толщиной изоляции d и номинальным напряжением машин U_ном , которая может быть апроксимирована формулой

 

                             d = 1,45 + 0,24 U_ном,                                                  (11.1)

 

где d - выражено в миллиметрах;

      U_ном - в киловольтах.

Кратковременная электрическая прочность корпусной изоляции при толщинах от 3 до 12 мм характеризуется на частоте 50 Гц средней электрической прочностью 30..35 кВ/мм. Однако рабочие напряженности электрического поля, в связи с нестабильностью характеристик, выбираются на уровне 2-4 кВ/мм. При рабочих напряженностях в высоковольтных электрических машинах в течение длительного времени существуют частичные разряды (ч.р.) заметной интенсивности, которые слабо влияют на надежность и долговечность изоляции, поскольку слюда весьма стабильна к воздействию ч.р.

11.2 Технология изготовления термопластичной изоляции

 

Компаундированная термопластичная изоляция на асфальто-битумных связующих выполняется по методу непрерывного изолирования стержней микалентой на асфальтовом лаке. Сущность процесса заключается в том, что здесь метод горячей прессовки прямых участков секции в пресспланках заменяется компаундированием, т.е. гидростатической прессовкой в котлах с предварительной сушкой секции в вакууме.

Технологический процесс изготовления компаундированной обмотки протекает в следующем порядке:

1) После заготовки и формовки плетеного стержня пазовая часть подвергается прессовке в планках для получения надлежащего сечения стержня.

2) Стержни, закрепленные в раме, помещают в котел, где их нагревают и сушат. Сушка в вакууме ведется при температуре 150-160^оС. Сушка перед пропиткой имеет целью удалить максимальное количество влаги и воздуха, содержащееся в собственно изоляции проводников и между ними. Качество сушки определяется степенью вакуума в котле; практически достигает 15-20 мм рт. ст. Выдержка в вакууме длится 4 ч., причем к концу сушки температура стержня должна точно равняться температуре пропиточного компаунда, чтобы при впуске его избежать внезапного изменения температуры стержней.

3) Затем производят пропиточное компаундирование. В котел впускают жидкий компаунд до полного погружения стержней, повышают давление до 6-7 ати. При постоянной температуре 150-165^оС стержни выдерживают 4 ч.

4) Раму выгружают из котла. Стержни очищают от излишков компаунда и приступают к наложению изоляции - вручную или на специальных намоточных станках. Число слоев изоляции определяется рабочим напряжением по соответствующей таблице.

5) Перед каждым прессовочным компаундированием стержни подвергаются сушке. Весь процесс, начиная от сушки перед пропиткой и кончая последним прессовочным компаундированием, занимает до 76 часов.

Главные недостатки существующих типов изоляции сводятся к следующему:

- как микалента, так и микафолий представляют собой композицию из лепестков слюды, наклеенных на бумажную подложку. Эти материалы, с одной стороны, не обладают достаточной гибкостью и прочностью на разрыв и в силу этого затрудняют плотную намотку их на изолируемый стержень;

- с другой стороны, бумажная подложка разлагается под действием температуры и приводит к постепенному нарушению монолитности изоляции, сокращается срок жизни;

- неодинаковый коэффициент теплового расширения меди и изоляции как шеллачной, так и асфальтовой, при определенном числе температурных циклов нарушает механическую связь;

- диэлектрические потери сильно зависят от температуры и напряжения; механическая прочность в разогретом состоянии недостаточна, особенно при больших объемах тока в пазу.

 

11.3 Технология изготовления термореактивной изоляции

 

В настоящее время известны три основных способа изготовления термореактивной изоляции высоковольтных обмоток:

1) Стержень, предварительно упрочненный путем промазки эпоксидным (или иным) лаком так, что форма и геометрические размеры лобовой части в дальнейшем не изменяются, обматывается заданным числом слоев слюдинитовой ленты, предварительно пропитанной термореактивным лаком повышенной вязкости. Изолированный стержень сушится при 70^оС  и атмосферном давлении в течение 30 мин и затем в вакууме в течение 4 ч., после чего его прессуют в горячих прессформах при температуре 150-160 ^оС в течение 2 ч. Данный процесс не требует дополнительной пропитки изоляции.

2) Стержень, предварительно упрочненный, как в п.1, обматывается лентой, содержащей малое количество склеивающего вещества без растворителей. Далее, изолированный полным числом слоев ленты стержень пропитывается в термореактивной смоле небольшой вязкости под вакуумом при  температуре 150-160 ^оС в течение 4-6 часов. При этом связующее проникает на всю толщину изоляции в процессе однократной пропитки. Само строение слюдинитовой ленты обеспечивает хорошее проникновение связующего внутрь изоляции.

3) Третий способ изолирования заключается в наложение гильзы из стеклослюдинитового листа на пазовую часть. Гильза обкатывается при намотке в приспособление, а затем подвергается горячей прессовке аналогично п.1.

 

12 Лекция №12.  Изоляция трансформаторов и требования к ним

 

Содержание лекции: изоляция трансформаторов.

 

Цели лекции: ознакомиться с изоляцией трансформаторов и требованиями к ним.

 

 

12.1 Изоляция трансформаторов

 

Трансформаторы по своему назначению подразделяются на силовые, измерительные, испытательные, преобразовательные и т. д. В зависимости от их назначения к ним предъявляются' и соответствующие требования.

По конструктивному выполнению трансформаторы подразделяют на маслонаполненные, газонаполненные и воздушные (сухие). Большинство силовых, высоковольтных измерительных, испытательных трансформаторов делаются маслонаполненными. На рисунке 12.1 приводится конструкция маслонаполненного силового трехфазного трансформатора. Как видно из этого рисунка, обмотки трансформатора и их изоляция помещены в трансформаторное масло, которое выполняет двоякую функцию:

1) обеспечивает повышение пробивной напряженности поля в изоляции;

2) создает хорошие условия теплоотвода от нагреваемых частей трансформатора.

Помещенная в бак изоляция надежно защищается от внешних воздействий, что позволяет установить трансформатор на открытом воздухе. На рисунке 12.1 приводится классификация изоляции масляных трансформаторов. Внешняя изоляция трансформатора обеспечивается проходными изоляторами (вводами) и воздушными промежутками между концами вводов разных фаз и напряжений и до заземленных частей трансформатора. Расстояние между концами проходных изоляторов определяется по условиям отсутствия пробоя воздушных промежутков при U_c и импульсах. Если на концах проходных изоляторов не устанавливаются выравнивающие электрическое поле экраны, то воздушный промежуток имитируется электродами острие — острие. Если по концам проходных изоляторов имеются экраны, то расчет длины воздушных промежутков производится в предположении, что электрическое поле между ними является слабо неоднородным. Внутренняя изоляция между концами вводов обычно выполняется маслобарьерной. Изоляция отводов от обмоток выполняется из кабельной бумаги или лакоткани. Переключатели в трансформаторе предназначены для изменения коэффициента трансформации. Изоляция переключателя определяется напряжением, действующим между регулировочными отводами.

Главная изоляция — это изоляция данной обмотки до соседних обмоток и заземленных частей трансформатора. Продольная изоляция — это изоляция отдельных частей обмотки между собой: между витками, слоями, катушками. Продольная изоляция состоит из двух основных элементов: витковой изоляции и катушечной изоляции. Конструктивное выполнение главной и продольной изоляции определяется видом обмотки, наличием емкостной защиты, режимом нейтрали. Обмотки трансформатора по конструктивному выполнению подразделяются на катушечные и цилиндрические слоевые.

Катушечные обмотки могут выполняться с вводом на конце и с вводом в середине. Катушечные обмотки имеют лучшие условия охлаждения за счет хорошего омывания катушек маслом и более высокую устойчивость при коротких замыканиях. Однако в катушечных обмотках распределение потенциалов при воздействии импульсных напряжений более неравномерно, чем в цилиндрических слоевых.

1- ввод на 110кВ; 2- ввод на 35кВ; 3- изоляционный цилиндр; 4- ввод на 11кВ; 5- привод переключателя; 6- выхлопная труба; 7-маслорасширитель; 8- магнитопровод; 9-переключатель ответвлений обмотки 110кВ; 10-обмотка 110кВ; 11-экранирующие витки обмотки 110кВ; 12- термосифонный фильтр; 13-тележка; 14-бак; 15-трубчатый радиатор; 16-двигатель-вентилятор.

Рисунок 12.1-Трехфазный трехобмоточный трансформатор на     110/38,5/11кВ

 

Цилиндрические слоевые обмотки имеют более равномерное распределение потенциалов вдоль слоев при переходных режимах, что делает целесообразным их применение на высокие напряжения. Недостатками цилиндрических слоевых обмоток являются их меньшая механическая устойчивость при коротких замыканиях и худший теплоотвод. Силовые трансформаторы большой мощности изготавливают, как правило, с катушечными обмотками. Слоевые цилиндрические обмотки находят применение в трансформаторах испытательных, измерительных (трансформаторах напряжения) и силовых небольшой мощности. Электрическая изоляция обмоток трансформаторов делается либо маслобарьерной, либо бумажно-масляной. Пробивное напряжение маслобарьерной изоляции определяется масляными прослойками. Так как электрическая прочность масла ниже, чем бумажно-масляной изоляции, то размеры маслобарьерной изоляции больше, чем бумажно-масляной.

Рисунок 12.2 - Классификация изоляции масляных трансформаторов

 

Наличие в маслобарьерной изоляции свободных каналов создает благоприятные условия охлаждения обмоток циркулирующим маслом. Электрическая прочность в бумажно-масляной изоляции выше, чем в маслобарьерной, что позволяет снизить ее толщину. Циркуляция масла в бумажно-масляной изоляции практически не происходит, что ухудшает теплоотвод от обмоток. Иногда в бумажно-масляной изоляции делают каналы для циркуляции масла. Однако в этом случае размеры изоляции определяются допустимой напряженностью поля в масляном канале, что приводит к уменьшению средней напряженности поля. Барьеры изготавливаются из электрокартона и располагаются перпендикулярно силовым линиям электрического поля. В трансформаторах  электрическое поле имеет сложную конфигурацию, поэтому приходится применять комбинацию барьеров разной формы. В основном применяют три типа барьеров: цилиндрический барьер, плоскую шайбу и угловую шайбу. Количество барьеров зависит от номинального напряжения. В ряде случаев цилиндрический барьер выполняется из бакелита.

В газонаполненных трансформаторах, внутрибаковой изоляцией служит газ с высокой электрической прочностью (элегаз, фреон) под давлением 0,2—0,3 МПа. Электрическая прочность этих газов при давлении 0,2— 0,3 МПа приближается к электрической прочности трансформаторного масла. Теплоотвод от обмоток трансформатора при обтекании их высокопрочными газами примерно в 2 раза меньше, чем при обтекании маслом. Однако теплоотвод может быть значительно увеличен, если применять фреон с температурой кипения около 50—80°С при давлении 0,2—0,3 МПа. В этом случае трансформатор заливается жидким фреоном, который при повышении температуры обмоток до 60—90°С закипает. Коэффициент теплоотдачи к кипящей жидкости в сотни и тысячи раз больше, чем при обычной конвекции. За счет вскипания теплоотвод к жидкости увеличивается в десятки и сотни раз, что обеспечивает интенсивное охлаждение трансформатора. Образующийся газ собирается в верхней части бака трансформатора и направляется в конденсатор. Образующийся конденсат направляется в бак трансформатора. Описанная схема охлаждения трансформатора использует высокую электрическую прочность фреона в газообразном состоянии. Применение фреона позволяет заметно снизить габаритные размеры трансформатора и его массу. Конденсационное устройство получается достаточно компактным из-за высокого коэффициента теплоотдачи от конденсирующейся жидкости.    Газонаполненные трансформаторы находят применение в передвижных установках, например в электровозах переменного тока. Изоляция газонаполненного трансформатора может быть подразделена на те же виды, что и у маслонаполненного.

Воздушные трансформаторы не имеют бака, и в качестве изоляции используется окружающий воздух в сочетании с твердой изоляцией. Изоляция обмоток трансформатора подвержена действию окружающего воздуха, что приводит к возможности ее увлажнения и загрязнения. Твердая изоляция, служащая для крепления обмоток, должна быть влагостойкой. Воздушные трансформаторы применяют в закрытых помещениях.

Для изготовления некоторых видов трансформаторов применяют твердую изоляцию на основе эпоксидных компаундов. Заливка эпоксидным, компаундом обмоток обеспечивает их изолирование и герметизацию. Сравнительная простота изготовления изоляции на основе эпоксидных компаундов обеспечила достаточно широкое их применение в измерительных трансформаторах на напряжение до 35 кВ. Силовые трансформаторы на основе эпоксидных компаундов, как правило, не изготавливаются. Недостаток эпоксидных компаундов - значительные механические внутренние напряжения, разви­вающиеся в нем при понижении температуры.

Продольная изоляция обмоток трансформатора подвергается в рабочем режиме сравнительно небольшим напряжениям. Так, между двумя соседними витками разность потенциалов обычно не превышает 30—50 В при U_раб. Наибольшие напряжения, действующие на продольную изоляцию, возникают при действии на обмотку импульсов с крутым фронтом. Главная изоляция трансформаторов подвергается действию достаточно высокого переменного U_раб и перенапряжений. Наибольшее импульсное напряжение на главной изоляции может превосходить воздействующее напряжение на 20% при заземленной нейтрали и на 80% при изолированной нейтрали.

 

13 Лекция №13. Изоляция конденсаторов и требования к ним. Изоляционные материалы для кабелей и проводов

 

Содержание лекции:

- изоляция конденсаторов;

- изоляционные материалы для кабелей и проводов.

 

Цели лекции: ознакомиться с изоляцией конденсаторов, кабелей, проводов и требованиями к ним.

 

13.1 Изоляция конденсаторов

 

Конденсатор –это устройство, состоящее из системы двух или более проводников (обкладок), разделенных электрической изоляцией, предназначенное для использования его в электрической емкости. Основное назначение конденсатора – накапливать электрический заряд и энергию. В современных конденсаторах используют изоляцию с линейными и нелинейными характеристиками. В зависимости от применяемого линейного материала различают следующие виды:

а) газовые, в которых изоляционными материалами являются газы, воздух, вакуум;

б) жидкостные: маслонаполненные, водяные, с синтетическим жидким диэлектриком и т.д.;

в) с твердой неорганической изоляцией: слюдяные, керамические, стеклянные;

г) с твердой органической изоляцией: бумажные, пленочные и т.д.;

д) с комбинированной изоляцией: бумажно-пленочно-масляные и т.д.

Конденсаторы различают по роду напряжения, при котором они работают. Это может быть: постоянное, выпрямленное, переменное промышленной частоты, переменное повышенной частоты (10²-10⁴ Гц), переменное высокой частоты (выше 10⁵ Гц), импульсное напряжение.      

Силовые конденсаторы применяют в следующих случаях:

1) в силовых сетях промышленной частоты высокого и низкого напряжений частотой 50 Гц (косинусные конденсаторы, конденсаторы продольной емкостной компенсации,  конденсаторы емкостного отбора мощности);

2) в силовых установках повышенных частот (электротермические установки частотой до 10 кГц);

3) в установках постоянного и пульсирующего напряжений;

4) в установках импульсного напряжения.

Важнейшая характеристика конденсатора – удельная энергия W_уд, равная отношению запасенной в конденсаторе электрической энергии W_к к объему активного диэлектрика V

 

                    W_уд =W_к/V = (CU²/2)/ Sd = ε₀ε_rЕ² / 2,                                  (13.1)

 

где S – площадь пластин конденсатора; d – толщина диэлектрика.

Из формулы 13.1 можно выразить энергию конденсатора

 

                               W_к=W_удV ε₀ε_rЕ² / 2 Sd = l³,                                       (13.2)

 

где l – линейные размеры конденсатора.

Как видно из формулы (13.2), энергия конденсатора, а следовательно, и потери растут пропорционально кубу линейных размеров.    

Основное характерное отличие силовых конденсаторов от прочих конденсаторов – сравнительно большие протекающие через них токи, которые даже при малых диэлектрических потерях приводят к заметному нагреву конденсаторов. Основные проблемы, решаемые при проектировании и изготовлении конденсаторов, заключаются в обеспечении требуемой емкости, рабочего напряжения и тепловой устойчивости. Все это определяется изоляцией  конденсатора: диэлектрической проницаемостью диэлектрика, допустимой величиной рабочей напряженности электрического поля, диэлектрическими потерями и условиями теплоотвода.

Силовые конденсаторы состоят из секций в основном рулонного типа.

Секции наматывают на цилиндрическую оправку и после снятия с оправки расплющивают, либо оставляют на цилиндрическом изоляционном каркасе,  получая цилиндрическую секцию. В зависимости от номинального напряжения и емкости конденсатора его секции соединяются параллельно, последовательно или смешанно. Пакет помещают в корпус, пропитывают и герметизируют для предотвращения попадания воздуха и влаги. Секции конденсаторов выполняются либо со скрытой, либо с выступающей фольгой. Конструкцию с выступающей фольгой применяют для улучшения теплоотвода и для уменьшения индуктивности секций. Для увеличения напряжения применяют конструкцию со «слепой» промежуточной фольгой, при этом секция состоит из нескольких подсекций, соединенных последовательно, а выводы имеют только первая и последняя фольга. В качестве изоляции используется пропитанная конденсаторная бумага и полимерные пленки. Самые существенные характеристики конденсаторной бумаги – ее толщина (колеблется от 4 до 30 мкм), плотность, угол диэлектрических потерь (у пропитанной бумаги tg .=0.0012..0.0026) и электрическая прочность, сильно зависящая от материала пропитки. Из полимерных пленок в конденсаторах промышленной и повышенной частоты применяют полипропиленовую пленку (ε=2.25, tgδ=0.0003), а в импульсных конденсаторах – лавсановую пленку (ε=3.2, tgδ=0.003 при 50 Гц и tgδ =0.02 при 1 МГц). У полимерных пленок высокая электрическая прочность, достаточная термостойкость и механическая прочность, совместимость с жидкими диэлектриками, применяемыми для пропитки. В силовых конденсаторах часто применяют комбинированную бумажно-пленочную изоляцию, в которой слои конденсаторной бумаги перемежаются со слоями полимерной пленки. Бумага впитывает жидкость, втягивая ее в прослойки между пленками, и обеспечивает отсутствие газовых включений. В такой изоляции благоприятное распределение напряженности электрического поля: в пленке напряженность примерно вдвое больше, чем в бумаге, поскольку ε  пленки примерно вдвое меньше, а электрическая прочность пленки выше. В качестве пропиток используют нефтяное конденсаторное масло, хлорированные дифенилы и их заменители, а в импульсных конденсаторах – касторовое масло. Хлорированные дифенилы имеют более высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению с конденсаторным маслом, высокую стойкость к разложению в электрическом поле, негорючесть, но токсичны и чувствительны к примесям. Электродами в силовых конденсаторах является алюминиевая фольга толщиной 7..12 мкм. В некоторых типах конденсаторов используется слой металла (цинка или алюминия), нанесенный на поверхность ленты или бумаги. В последнее время большинство производителей силовых конденсаторов отказываются от использования бумажного и бумажно-пленочного диэлектрика, переходя к чисто пленочному с экологический безопасными пропитывающими жидкостями.

Рабочие напряженности поля E_раб в изоляции бумажно-масляных конденсаторов составляют 12..14 кВ/мм, при пропитке хлордифенилами или их заменителями Eраб возрастают до 18..22 кВ/мм, но при этом возможен недопустимый нагрев и угол потерь должен быть малым. Бумажно полипропиленовый диэлектрик с двумя листами пленки (r=2.25) и листом бумаги (r=4) между ними допускает Eраб от 18 кВ/мм и выше в бумажном компоненте в зависимости от пропитки и до 50..60 кВ/мм в пленке. Конденсаторы с чисто пленочным диэлектриком допускают Eраб до 50..60 кВ/мм, а в конденсаторах с использованием металлизированной полипропиленовой пленки – до 70 кВ/мм. При повышенных частотах допустимые рабочие напряженности поля определяются в основном тепловым режимом. При постоянном напряжении допустимая рабочая напряженность может достигать 80 кВ/мм.

 

13.2 Изоляционные материалы для кабелей и проводов

 

Для кабелей и проводов применяют резиновую, пластмассовую, пропитанную бумажную и иные виды изоляции. Изоляционные материалы обозначаются буквой И с индексами, соотвествующими материалу.

Резиновая изоляция изготавливается на основе натуральных или синтетических (бутадиеновые, бутиловые и др.) каучуков. Используются следующие типы установленных ГОСТом изоляционных резин: РТП-0, РТИ-1, РТИ-2, РНИ, классифицируемые в зависимости от содержания каучука. Испытание резин на старение проводят в течение 4 суток при температуре +120^0­­­С. На основе каучука кремнийорганических сортов производится кремнийорганическая резина, обладающая более высокими электрофизи-ческими свойствами. Например, она длительно устойчива к воздействию температур в диапазоне от -60 до +200^0­­­С.

Изоляции из поливинилхлоридного пластификата (ПВХП) представляют собой смеси из поливинилхлорида с пластификаторами, стабилизаторами и иными добавками, которые придают ПВХП эластичность, облегчают его обработку, однако ухудшают его электроизоляционные свойства, нагревостойкость, химическую стойкость. К ПВХП общего применения относятся марки: И40, И45, И60. ПВХП пониженной горючести марки НГП 40-32 и НГП 30-32 выпускаются в соответствии с ТУ 2246-425-05761784-98, ПВХП марки ИМ 40-8, ИОМ 40-8 – в соответствии с ТУ 6-02-51-90, ПВХП повышенной теплои бензомаслостойкости марки ИТ-105В – в соответствии с ТУ 16. К71-275-98 и т.д. ПВХП марок И40-13, И40-13А, И40-14 используются для изоляции проводов и кабелей в диапазоне температур от -40 до +70⁰С. Для той же цели используются марки И50-13, И50-14 в диапазоне температур от -50 до +70⁰С, а И60-12 – в диапазоне температур -60 +70⁰С, все эти марки изоляции рекомендованы для районов Крайнего Севера. Для изоляции и оболочки кабелей используется марка И45-12.

Полиэтиленовая изоляция изготавливается на основе полиэтиленов низкой плотности (ПЭНП) и полиэтиленов высокой плотности (ПЭВП). ПЭНП получают полимеризацией этилена при высоком давлении, а ПЭВП – при низком давлении с применением металлоорганических катализаторов. Маркировка композиций на основе ПЭНП включает трехзначные цифры, начинающиеся с единицы: 102, 107 и т.д. маркировка на основе ПЭВП – цифры, начинающиеся с двойки: 204, 206, 207 и т.д. Электрическая прочность для полиэтиленовых изоляций (ПЭИ) толщиной 1 м при частоте 50 Гц составляет 35-40 кВ/мм. Диэлектрическая проницаемость при частоте  МГц изменяется в пределах 2,3 – 2,4. Тангенс угла диэлектрических потерь при той же частоте – в пределах от 2-7·10^-4.

Изоляция из фторопласта (политетрафторэтилена). Сокращенно Ф-4, обладает высокими механическими диэлектрическими свойствами. Ф-4 используют в диапазоне температур от -90 до +250º С. Наряду с Ф-4, используются сополимеры Ф-4Д, Ф-7М, Ф-40Ш. Ф-4 исключительно стоек к большинству химических веществ. Толщину изоляции проводов принимают равной 0,25 мм при напряжении до 1000 В. Изоляция на жилы накладывается либо сплошным монолитным слоем из Ф-4Д, Ф-4М, Ф-4оШ, либо обмоткой ленточной изоляции из Ф-4, которую затем для получения монолитности подвергают нагреву. Температурные индексы диэлектрических материалов зависят от их физических свойств и определяются классом нагревостойкости.

 

13.3 Изолированные провода для воздушных ЛЭП

 

В целях повышения надежности электроснабжения при передаче и распределении электроэнергии в силовых и осветительных сетях исользуются изолированные аллюминевые провода со стальной несущей жилой и без нее.

Самонесущие изолированные провода (СИП) применяют для ЛЭП с рабочими напряжениями 0,6/1, 10 и 20 кВ. 50 Гц при температуре от -50 до +50º С. Они обеспечивают работу линии даже при схлестывании проводов или падения на них деревьев. Применение СИП снижает реальные эксплуатацион-ные расходы до 80%; не происходит гололедообразования, уменьшается ширина просеки. Провода марок САПт, САПсш, САСПсш используются для сетей 350 В 50 Гц. Следует отметить, что допустимые токовые нагрузки проводов с изоляцией из светостабилизированного термопластичного или сшитого полиэтилена зависят от солнечной радиации и температуры воздуха.

 

14 Лекция №14. Силовые кабели. Классификация и назначение

 

Содержание лекции:

- классификация и назначение кабелей;

- силовые кабели, их маркировка и конструкции;

- условия и способы прокладки кабелей;

- силовые кабели на напряжение 1-10 кВ;

- одножильные кабели на напряжение 1-10 кВ;

- двухжильные силовые кабели;

- трехжильные силовые кабели;

- четырехжильные силовые кабели.

 

Цели лекции: ознакомление с конструкцией и изоляцией  кабелей, проводов.

 

14.1 Классификация и назначение кабелей

 

Кабели по признакам материала проводящих жил передаваемой энергии или информации делят на две группы:

- электрические кабели с металлическими жилами;

- кабели с оптическими волокнами.

Кабели с оптическими жилами могут иметь и дополнительные металлические токопроводящие жилы.

Электрические кабели с металлическими жилами классифицируют по порядку передаваемой через кабели мощности, величине напряжения, типу изоляции, назначению и т.д. В соответствии с этим различают:

- силовые кабели низкого, среднего и высокого напряжения;

- силовые гибкие кабели;

- кабели управления;

- контрольные кабели;

- низковольтные провода и шнуры;

- кабели и провода связи;

- радиочастотные кабели;

- специальные кабели и др.

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии.

По типу изоляции силовых кабелей различают:

- силовые кабели с бумажной изоляцией, в том числе пропитанные и маслонаполненные;

- силовые кабели с пластмассовой изоляцией;

- силовые кабели с резиновой изоляцией.

По величине линейного рабочего напряжения силовые кабели подразделяют на:

- кабели на напряжения 1...10 кВ;

- кабели на напряжения 20...35 кВ;

- кабели на напряжения 110...500 кВ.

Приведенная классификация в известной мере условна, однако позволяет систематически представить сведения о части кабелей, насчитывающей более 1000 марок и конструкции.

 

 

 

14.2 Силовые кабели, их маркировка и конструкции

 

Силовые кабели состоят из одной, трех или четырех одно или многопроволочных медных или алюминиевых жил, изолированных друг от друга и окружающей среды бумажно – пропитанной, резиновой или пластмассовой изоляцией, герметизированных свинцовыми, алюминиевыми, пластмассовыми или резиновыми оболочками и защищенных, как правило, броней из стальных лент или оцинкованной стальной проволки, а также защитными антикоррозийными покровами.

Изоляции жил кабелей  изготавливаются из бумажных лент, пропитанных маслоканифольным составом, из поливинилхлоридного пластиката, полиэтилена, сшитого полиэтилена, резины.

Диапазон переменного рабочего напряжения, на которой изготавливаются силовые кабели, находится в пределах от 660 до 500 кВ. Величина рабочего напряжения влияет на конструкцию кабелей.

Буквенное обозначение определяет конструкцию кабелей, их брони, защитных оболочек и покровов. Кабели с алюминиевыми жилами обозначают буквой А. Наличие медных жил в маркировке кабеля не выделяется. Например: ААБв – кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой оболочке под броней из стальных лент с выпрессованной из поливинилхлорида защитной оболочкой; СБ – кабель с бумажной пропитанной изоляцией с медными жилами, в свинцовой оболочке (С), с броней из стальных лент (Б), с защитными покровами из кабельной пряжи, пропитанной битумом; АСБ – тоже, что СБ, но с алюминиевыми жилами; ААБ – тоже,что АСБ, но с алюминиевой оболочкой.

Жилы силовых кабелей выполняются однопроволочными и многопроволочными. Сведения об алюминиевых и медных жилах, выпускаемой отечественной промышленностью, приведены в главе 1. В маркировке кабелей однопроволочной жилой добавляется обозначения «ож».

Жилы изготавливают круглой формы для: одножильных и трехжильных кабелей отдельных металлических оболочек всех сечений и многожильных с поясной изоляцией сечением до 16 мм² включительно. Жилы сечением 25 мм² и более для многожильных кабелей с поясной изоляцией изготавливают сегментной  или секторной формы.

Алюминиевые жилы силовых кабелей сечением  6-240 мм^{2 ­­­­} и медные сечением 6-50 мм² изготавливают сплошными однопроволочными. Соответ-ственно алюминиевые сечением 70-800 мм² и медные сечением 25-800 мм² – многопроволочными.

Многопроволочные медные и алюминиевые жилы сегментной и секторной формы уплотняют в процессе изготовления.

Силовые кабели с изоляцией из бумажных лент, пропитанной маслоканифольными составом изготовляют в соответствии с ГОСТ 18410-73. Для вертикальных или крутых кабельных трасс используются кабели с обедненно-пропитанной изоляцией или изоляцией с нестекающим пропитывающим составом.

Кабели с пластмассовой изоляцией на напряжения 0,66...6 кВ изготавливаются в соответствии с ГОСТ 16442-80. В качестве изоляции для одножильных кабелей напряжения 10, 35 и 110 кВ используется вулканизи-рованный полиэтилен. Напряжение между жилой и заземленным экраном составляет соответственно 5,8; 20 и 64 кВ.

Кабели на напряжения 110 и 220 кВ изготавливают в соответствии с ГОСТ 16441-78 с бумажной пропитанной изоляцией, одной полой жилой, маслонаполненными. Маслонаполненный канал таких кабелей через  специальные муфты периодически соединяются с масляными баками с давлением до 0,5 МПа.

Кабели 110...525 кВ могут также прокладыватся в трубопроводе с маслом под избыточным давлением. Такие кабели называют кабелями высокого давления. Они имеют свинцовые оболочки, которые удаляются непосредственно перед укладкой в трубопровод. Внутренний диаметр трубопровода  в 2,85 раз больше диаметра отдельной фазы. Давление масло в трубопроводе достигает величины в 1,5  МПа.

 

14.3 Условия и способы прокладки силовых кабелей

 

Режим и длительность эксплуатации силовых кабелей зависит от условий их прокладки. Кабели прокладывают в земле (в траншеях), кабельных каналах, шахтах, сырых и сухих помещениях и т.д. Важное значение имеет и степень наклона кабеля к горизонтали. Для прокладки по крутым и вертикальным трассам выбираются соответствующие кабели.

 

14.4 Силовые кабели на напряжение 1-10 кВ. Одножильные кабели на напряжение 1-10 кВ. Двухжильные силовые кабели. Трехжильные силовые кабели. Четырехжильные силовые кабели

 

Силовые кабели с алюминиевыми или медными жилами с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольными составами, в алюминиевой или свинцовой оболочке с защитными покровами или без них предназначены для передачи и распределения электроэнергии в стационарных электрических сетях на переменные напряжения 1, 3, 6 и 10 кВ, а также в сетях постоянного  тока. Такие кабели называются кабелями с поясной изоляцией. Они имеют не радиальные электрические поля в изоляции, что допустимо на 10 кВ.

Жилы кабелей изолируются однослойной бумагой на основе сульфатной целлюлозы, которую пропитывают маслоканифольным составом МП-1. Изоляция кабелей для наклонных и вертикальных трасс пропитывается обедненным составом, что отмечается в обозначении буквой В через черточку, например: АСБ-В, либо нестекающим составом, что отмечается буквой Ц (добавка церезина), например, ЦСБ. Толщина бумажной изоляции в зависи-мости от сечения жил, их числа и величины напряжения изменяется в пределах от 1,2 (1 кВ) до 12 (35 кВ) мм.

Силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией изготавливают с алюминиевой или свинцовой оболочкой, выпрессованными на гидравлических или червячных прессах. В зависимости от марки кабеля и его диаметра под оболочкой свинцовые оболочки имеют толщину от 0,9 мм при диаметре до 13 мм, до 2,8 мм при диаметре более 56 мм.

Одножильные кабели изготавливают на переменное напряжение 1...10 кВ. Одножильные кабели сечением 240...800 мм² изготавливают с двумя изолированными контрольными жилами сечением по 1 мм².

Двухжильные силовые кабели изготавливают на переменное напряжение 1 кВ сечением от 6 до 150 мм².Кабели с жилами с сечением до 16 мм² изготавливают с круглыми жилами, 25 мм² и более - с сегментами. Жилы изолируют бумагой, в промежутки укладывают поясную изоляцию из бумаги, алюминиевую или свинцовую оболочку и защитные покровы.

Трехжильные силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией имеют сечения жил от 6 до 240 мм² и изготавливаются  на напряжения 1, 3, 6, 10 кВ. Жилы кабелей с сечением 6...16 мм² изготавливают круглыми, а с сечением 25 мм² и более – секторными жилами. Жилы изолируются бумажной пропитанной изоляцией. Пространство между жилами заполняют жгутами из сульфатной бумаги для получения круглой формы кабеля. Поверх жил накладывают поясную изоляцию, на нее – алюминиевую, либо свинцовую оболочку.

Четырехжильные силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией имеют сечения жил от 10 до 185 мм² и изготавливаются на напряжение 1 кВ. Четвертая жила является заземляющей или зануляющей, она может иметь одинаковое с фазными жилами сечение для кабелей сечением до120 мм^2­.

 

14.5 Силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 20 и 35 кВ. Технические данные кабелей

 

Силовые кабели на напряжения 20 и 35 кВ изготавливаются одножиль-ными или трехжильными. В этих кабелях для получения равномерно распределенного в изоляции радиального электрического поля поверх изоляции жилы накладывают металлическую, как правило, алюминиевую или свинцовую влагозащитную оболочку. Кроме того, они имеют улучшенный отвод тепла от центра и потому допускают по сравнению с кабелями с поясной изоляцией повышение токовой нагрузки на 5-20%. Жилы кабелей сечением от 25 до 400 мм² выполняют одно- и многопроволочными.

Кабели на напряжения 20 кВ сечением 25-400 мм^2­ изготавливаются одножильными, сечением 22-185 мм²– трехжильными в отдельных оболочках.

Кабели на напряжения 35 кВ сечением 120...300 мм² изготавливаются одножильными, сечением 120 и 150 мм² – трехжильными с отдельно освинцо-ванными оболочками.

На круглую алюминиевую или медную жилу одножильного кабеля последовательно наматывают ленты из электропроводящей бумаги, бумажной пропитанной изоляции, экран из электропроводящих лент и оболочку из свинца или алюминия. На одножильные кабели накладывают защитные покровы, а трехжильные – бронируют.

 

14.6 Маслонаполненные кабели на напряжение 110-525 кВ

 

Силовые маслонаполненные кабели с медными токопроводящими жилами с пропитанной бумажной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке изготавливаются в соответствии с ГОСТ 16441-78 и предназначены для передачи и распределения электрической энергии при переменных номинальных линейных напряжениях 110-500 кВ.

Силовые маслонаполненные кабели классифицируются по величине избыточного давления масла: низкого давления (от 0,025-0,3 МПа, буква Н обозначении марки), среднего давления (от 0,06-0,3 МПа, буква С), высокого давления (от 1,1-1,6 МПа, буква В). В кабелях среднего давления первый внутренний повив токопроводящей жилы, образующий центральный маслопроводящий канал, скручивается из зетообразных медных луженых проволок одного и того же профиля и размера. Последующие повивы жилы накладываются из сегментных медных луженых проволок. Слой изоляции, прилегающий к жиле, изготавливают из кабельной уплотненной бумаги КВМУ, КВУ, КВСУ, следующий из кабельной бумаги нормальной плотности КВМ, КВ  или КВС. Поверх бумажной изоляции накладывается экран из электропроводящих бумажных лент, затем перфорированная металлизированная бумага. Поверх экрана кабелей среднего давления накладывают герметичную свинцовую оболочку а поверх нее упрочняющие покровы. Кабели высокого давления МВДТ включают токопроводящую жилу фазы, изоляцию фазы с экранами для обеспечения радиальной формы электрического поля в изоляции. Три фазные жилы с изоляцией помещают в стальной трубопровод заполенный маслом.

 

15 Лекция №15. Классификация изоляторов, требования и технология

 

Содержание лекции:

 - классификация изоляторов, их характеристики  и требования к ним;

- изоляторы воздушных линий электропередачи и подстанций;

- распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов;

-  технология изготовления изоляторов.

 

Цели лекции: ознакомиться с классификацией изоляторов, проблемой их создания и применением их в энергетике.

 

 

15.1 Классификация изоляторов, их характеристики  и требования к ним

 

Изолятором называют конструкцию, предназначенную для механического крепления и электрического изолирования проводников, находящихся под разными потенциалами. Изоляторы по их назначению подразделяют на линейные и аппаратные. Линейные предназначены для работы на ЛЭП и электростанциях. С помощью линейных изоляторов механически прикрепляют к опорам провода ЛЭП. К линейным изоляторам относятся штыревые и подвесные изоляторы. Аппаратными называют изоляторы, предназначенные для работы в электрических устройствах. К аппаратным относятся опорные и проходные.        

Среди изоляторов по расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, по конструктивному исполнению различают тарельчатые, стержневые и штыревые изоляторы, а по месту установки различают линейные и станционные изоляторы.

Основными характеристиками изоляторов являются разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики, а также номинальное напряжение электроустановки.

К разрядным напряжениям изоляторов относят три напряжения перекрытия и одно пробивное напряжение:

а) сухоразрядное напряжение Uсхр – напряжение перекрытия чистого сухого изолятора при напряжении частотой 50 Гц;

б) мокроразрядное напряжение Uмкр – напряжение перекрытия чистого изолятора, смоченного дождем, падающим под углом 45^о к вертикали, с интенсивностью 5мм/мин, при напряжении частотой 50 Гц;

в) импульсное разрядное напряжение Uимп – пятидесятипроцентное напряжение перекрытия стандартными грозовыми импульсами (амплитуда импульса, при которой из десяти поданных на изолятор импульсов пять завершаются перекрытием, а оставшиеся пять не приводят к перекрытию);

г) пробивное напряжение Uпр – напряжение пробоя изоляционного тела изолятора на частоте 50 Гц; редко используемая характеристика, поскольку пробой вызывает необратимый дефект изолятора.

У подвесных тарельчатых изоляторов мокроразрядное напряжение в 1,8-2 раза меньше сухоразрядного напряжения, у стержневых изоляторов различие не столь велико, порядка 15-20%. Импульсное разрядное напряжение практически не зависит от увлажнения и загрязнения изолятора и обычно примерно на 20% больше амплитуды сухоразрядного напряжения. Загрязнения на поверхности изолятора сильно снижают мокроразрядное напряжение.

К геометрическим параметрам относят следующие:

а) строительная высота Hc, то есть габарит, который изолятор занимает в конструкции после его установки; у некоторых изоляторов, например, у тарельчатых подвесных, строительная высота меньше реальной высоты изолятора;

б) наибольший диаметр D изолятора;

в) длина пути утечки по поверхности изолятора lу;

г) кратчайшее расстояние между электродами по воздуху lс (сухоразрядное расстояние), от которого зависит сухоразрядное напряжение;

д) мокроразрядное расстояние lм, определяемое в предположении, что часть поверхности изолятора стала проводящей из-за смачивания дождем. Длина пути утечки изолятора нормируется ГОСТ 9920-75 для различных категорий исполнения и в зависимости от степени загрязненности атмосферы. Эффективной длиной пути утечки называют длину пути, по которому развивается разряд по загрязненной поверхности изолятора.

Основными механическими характеристиками изоляторов являются три следующие характеристики:

а) минимальная разрушающая сила на растяжение, имеющая преимущественное значение для подвесных изоляторов;

б) минимальная разрушающая сила на изгиб, имеющая преимущественное значение для опорных и проходных изоляторов;

в) минимальная разрушающая сила на сжатие, которая для большинства изоляторов имеет второстепенное значение.

Измеряют минимальную разрушающую силу в деканьютонах (даН), что почти совпадает с килограммом силы, или в килоньютонах (кН).

 

15.2 Изоляторы воздушных линий электропередачи и подстанций

 

Изоляторы воздушных линий электропередачи чаще всего бывают тарельчатые, штыревые и стержневые. Эти изоляторы спроектированы так, чтобы в сухом состоянии пробивное напряжение превышало напряжение перекрытия примерно в 1.6 раза, что обеспечивает отсутствие пробоя при перенапряжениях. Для повышения надежности изоляции и повышения разрядных напряжений тарельчатые изоляторы соединяют в гирлянды. Узел крепления у тарельчатых изоляторов выполнен шарнирным, поэтому на изолятор действует только растягивающая сила.

Стержневые изоляторы изготавливают из высокопрочного фарфора и из полимерных материалов. Механическая прочность фарфоровых стержневых изоляторов меньше, чем у тарельчатых, поскольку фарфор в стержневых изоляторах работает на растяжение, а иногда и на изгиб, а в тарельчатых – на сжатие внутри чугунной шапки изолятора.

Несущей конструкцией полимерного изолятора обычно является стеклопластиковый стержень, имеющий слабую дугостойкость. Этот стержень закрывают ребристым чехлом из кремнийорганической резины или фторопласта, которые обладают отталкивающими свойствами к влаге и загрязнениям.

Штыревые изоляторы крепятся на опоре с помощью металлического штыря или крюка. Из-за большого изгибающего усилия на такой изолятор применяют штыревые изоляторы на напряжения не выше 35 кВ.

Подвесные изоляторы используют на напряжение 35 кВ и выше.

В качестве станционных изоляторов используются опорные изоляторы, в основном стержневого типа, проходные изоляторы разных типов и подвесные изоляторы (гирлянды тарельчатых изоляторов).

Все линейные изоляторы по месту их расположения относятся к категории 1. Они подвергаются действию увлажнений и загрязнений, которые снижают напряжение перекрытия. Аппаратные изоляторы по месту их расположения могут выполнятся всех пяти категорий.

 

15.3 Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов

 

Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу. Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле. В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C₀, емкости металлических частей по отношению к земле C₁ и емкости по отношению к проводу C₂. Порядок величин емкостей примерно таков: C₀.50 пФ, C₁.5 пФ, C₂.0.5 пФ. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C₂ приводит к некоторому выравниванию неравномерности падения напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем изоляторе сверху. Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения из-за увеличения емкости C₂.

 

15.4 Технология изготовления изоляторов

 

Одним из широко применяемых материалов для изоляторов является электротехнический фарфор. Исходная масса состоит из глинистых веществ (42-50%), кварца (20-25%), калиевого полевого шпата (22-30%), измельченных бракованных фарфоровых изделий (5-8%) и воды. Отощающие материалы (кварц, полевой шпат или пегматит), бракованные фарфоровые изделия подвергаются измельчению сначала гранитными катками (бегунами), затем на шаровых мельницах, пропускают через сито, очищают магнитной сепарацией, распускают в воде. Полученная масса (шликер) содержит 45-50% воды. Затем под давлением 6-8 атм ее пропускают через фильтр-пресс, получают коржи с 25% содержанием влаги, перерабатывают с помощью вакуум-пресса в пластическую массу, из которой выдавливают заготовки для изоляторов. Изоляторы изготавливают прессованием в гипсовых и стальных формах и другими методами, далее обрабатывают на токарных станках. Затем они поступают в сушильные печи, где их влажность снижается до 0,5-2%. Высушенные фарфоровые изделия покрывают жидкой глазурной суспензией (глазурью). Термическую обработку – обжиг изоляторов производят в туннельных печах непрерывного действия. Изоляторы изготавливают также из закаленного электротехнического стекла и полимерных материалов (кремнийорганическая резина, стеклопластик, фторопласт). Закаленное электротехническое стекло является дешевым материалом. Сырье – кварцевый песок, сода, доломит, мел и некоторые другие компоненты. Смесь этих веществ в определенной пропорции называется шихтой. Шихта загружается в стекловаренную печь и при нагревании до 1600^оС плавится, образуя жидкую стекломассу, из которой изготавливают различные стеклянные изделия. Так, посредством вытягивания изготовляют листовое стекло, а посредством прессования получают изоляторы.

Структура полимерного изолятора следующая. Стержень состоит из эпоксидного волокнита или электроизоляционного стеклопластика, т.е. ровинг из стеклянных волокон, связующее из эпоксидноциклоалифатической, полиэфиримидной или эпоксиднодиановой смолы. В качестве защитного корпуса применяется кремнийорганическая или, так называемая, силиконовая резина. Оконцеватель выполняется из углеродистой стали или ковкого железа и прессуется на концы стержня с нанесенным полимером на специальных прессах. Защитный корпус формируется на поверхности стержня монолитно на прессах, или набирается “шашлычным” методом, нанизывая на стержень готовые изоляционные кожухи. Преимущества полимерных изоляторов:

а) выдерживаемое напряжение в зоне сильного загрязнения;

б) стойкость к вандализму;

в) легкий вес;

г) простота в транспортировке и монтаже. Недостатки:

а) старение органического материала;

б) излом при сильном изгибе;

в) порча поверхности птицами; излом при грубом обращении и неправильном монтаже.

Список литературы

 

1. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. – М.: Энергия, 1985.- 304 с.

2. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. – М.: Энергия, 1986. – 278 с.

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – М.: Высшая школа, 1990. – 417 с.

4. Справочник по электротехническим материалам /Под редакцией Корицкого Ю.В. -М.: Энергия, 1988.

5. Бекмагамбетова К.Х. Электротехническое материаловедение: Учебное пособие.- Алматы.: Из-во « Ғылым », 2001.-257 с.

6. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М.: Academia, 2003. – 311 с.

7. Алиев И.И., Калганова С.Г. Электротехнические материалы и изделия: Справочник. – М.: Academia, 2005. – 270 с.

 

Содержание

Введение

1 Лекция №1. Основные понятия. Классификация электротехнических материалов

2 Лекция №2. Физические процессы в диэлектриках. Поляризация и электропроводность диэлектриков

3 Лекция №3. Физические процессы в диэлектриках. Диэлектрические потери и пробой диэлектриков

4 Лекция №4. Физико-механические свойства электроизоляционных материалов

5 Лекция №5. Диэлектрические материалы

6 Лекция №6. Твердые диэлектрики

7Лекция №7. Проводниковые материалы

8 Лекция №8. Полупроводники

9 Лекции №9. Магнитные материалы

10 Лекции №10. Свойства и области применение магнитных материалов

11 Лекция №11. Изоляция электрических машин и требования к ним

12 Лекция №12.  Изоляция трансформаторов и требования к ним

13 Лекция №13. Изоляция конденсаторов и требования к ним. Изоляционные материалы для кабелей и проводов

14 Лекция №14. Силовые кабели. Классификация и назначение

15 Лекция №15. Классификация изоляторов, требования и технология

Список литературы

Сводный план 2013г.232поз.

 

Куралай Хамитовна Бекмагамбетова

Кузембаева Роза  Мендыхановна
Мукашева Райгуль Толеухановна

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Конспект лекций
для студентов специальностей 5В071800-Электроэнергетика,
5В081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства

 

Редактор Н.М.Голева
Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова

 

Подписано в печать «___»______2013г
Формат 60х84 1/16
Тираж 20 экз
Бумага типографская №1
Объем 2,0 уч.-изд.л
Заказ          . Цена_____

 

Копировально-множительное бюро
Некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013, Алматы, Байтурсынова, 126