Elektrotechniniu medžiagų charakteristikos

1. Elektrotechninės medžiagos

2. Įvadas

3. Elektrotechninės medžiagos

• Elektrotechninės medžiagos—tai specialios
medžiagos, iš kurių gaminamos:
elektros mašinos,
aparatai,
prietaisai
ir kitokie elektros įrenginių elementai.

4. Elektrotechninės medžiagos skirstomos

elektroizoliacines (dielektrikus),
laidininkines (laidininkus),
puslaidininkines (puslaidininkius),
ir magnetines medžiagas.

5. Elektrotechninės medžiagos

• Kad elektros mašinos, aparatai ir įrenginiai
patikimai dirbtų, būtina teisingai parinkti
kokybiškas elektrotechninės medžiagas.

6. ELEKTROTECHNINIŲ MEDŽIAGŲ CHARAKTERISTIKOS

• Dydžiai, kuriais įvertinamos medžiagų savybės,
vadinami charakteristikomis.
• Norint visapusiškai įvertinti elektrotechninės
medžiagos savybes, reikia žinoti jos
mechanines, elektrines, šilumines ir fizines bei
chemines charakteristikas.
• Magnetinių medžiagų dar svarbios ir
magnetinės charakteristikos; jomis
įvertinamos magnetinės medžiagų savybės.

7. ELEKTROTECHNINIŲ MEDŽIAGŲ CHARAKTERISTIKOS

• Vartojant tinkamas elektroizoliacines,
magnetines ir kitokias elektrotechninės
medžiagas, įmanoma sukurti nedidelių
matmenų ir nedidelės masės patikimus
elektros įrenginius.

8. ELEKTROTECHNINIŲ MEDŽIAGŲ CHARAKTERISTIKOS

• Tačiau tam reikia pažinti elektrotechninių
medžiagų savybes ir žinoti, kaip jas keičia
elektrinė įtampa, temperatūra ir kiti veiksniai.

9. SVARBIAUSIOS ELEKTROTECHNINIŲ MEDŽIAGŲ CHARAKTERISTIKOS

10. Palaipsniui pabandysime užpildyti lentelę

Sm......?
s........?
stiprumo riba tempiant
Mechaninės
E............?
Š.........?
.........?

11. Mechaninės charakteristikos

Pagrindinės mechaninės medžiagų
charakteristikos yra šios:
•stiprumo riba tempiant,
•stiprumo riba gniuždant,
•ir smūginis tąsumas.

12. Elektrinės charakteristikos

• Bet kokia elektrotechninė medžiaga—laidininkas,
puslaidininkis, net ir dielektrikas—praleidžia elektros
srovę.
• Vienokios ar kitokios medžiagos elektrinis laidumas
įvertinamas tos medžiagos specifine elektrine varža.
• Elektrotechninių medžiagų specifinė varža gerokai
priklauso nuo temperatūros.
• Kylant temperatūrai, laidininkų elektrinė varža didėja.
• Puslaidininkių ir dielektrikų —kylant temperatūrai, šių
medžiagų varža mažėja.

13. Elektrinės charakteristikos Specifinė elektrinė varža

• Specifinė elektrinė varža matojama ommetrais (Ω x m)
apskaičiuojama pagal formulę:
• čia R — medžiagos pilnutinė elektrinė varža Ω;
• l — srovės kelio medžiagoje ilgis m;
• S — medžiagos pavyzdžio plotas, kuriuo teka laidumo srovė,
m2.
• Metalinių laidininkų specifinė varža labai maža: p=10-4—
10-2 Ω-m.
• Puslaidininkinių medžiagų (puslaidininkių) specifinė varža
didesnė negu laidininkų — p= 10-2—10-8 Ω-m, o
dielektrikų dar didesnė — p= 108—1018 Ω-m.

14. Elektrinės charakteristikos Dielektrinė skvarba

• Dielektrine skvarbą nusakoma dielektriko
savybė sudaryti elektrinę talpą.
• Elektroizoliacinių medžiagų dielektrinė
skvarbą priklauso nuo dielektrikuose, prie
kurių prijungta tam tikro didumo įtampa,
vykstančių poliarizacijos procesų intensyvumo.

15. Šiluminės charakteristikos

• Šiluminės charakteristikos apibūdina
kaitinamų elektroizoliacinių medžiagų savybių
kitimą.
• Šios charakteristikos yra svarbios, nes daugelis
elektroizoliacinių medžiagų elektros mašinose
ir aparatuose dirba aukštesnėje už normalią
temperatūroje.

16. Šiluminės charakteristikos Lydymosi temperatūra

• Lydymosi temperatūra nustatoma kristalinės
struktūros medžiagų (metalų, puslaidininkių,
dielektriku), kurios tam tikroje temperatūroje
pereina iš kietosios būsenos į skystąją.

17. Šiluminės charakteristikos Minkštėjimo temperatūra

• Minkštėjimo temperatūra nustatoma amorfinės
struktūros medžiagų (dervų, bitumų ir t. t.).
• Šios medžiagos iš kietosios būsenos pereina į
skystąją ne tam tikroje apibrėžtoje
temperatūroje, o tam tikrame temperatūros
intervale.
• Todėl amorfinių medžiagų matuojama tam tikra
sutartinė minkštėjimo temperatūra, kurioje
medžiagos būsena yra klampi, taki.

18. Šiluminės charakteristikos Atsparumas šalčiui

• Atsparumas šalčiui apibūdina medžiagos
savybę atlaikyti žemas temperatūras. Žemoje
temperatūroje elektroizoliacinės medžiagos
(guma, plastikai, lako plėvelės ir t. t.) suaižėja
ir pasidaro nelankstūs.
• Skystųjų dielektrikų atsparumas šalčiui
apibrėžiamas stingimo temperatūra, kurioje
šie dielektrikai pavirsta kietaisiais.

19. Šiluminės charakteristikos Garų užsiliepsnojimo temperatūra

• Garų užsiliepsnojimo temperatūra — tai
temperatūra, kurioje nuo atviros ugnies
užsiliepsnoja skystojo dielektriko garai ir dujos,
išsiskyrusios kaitinant tam tikrą minėto
dielektriko tūrį.

20. Fizinės ir cheminės charakteristikos Rūgštingumo skaičius

• Rūgštingumo skaičius — kalio šarmo (KОH) miligramų
kiekis, reikalingas neutralizuoti laisvosioms rūgštims,
esančioms viename skystojo dielektriko grame.
• Kuo didesnis rūgštingumo skaičius, tuo daugiau laisvųjų
rūgščių dielektrike, vadinasi, tuo didesnis jo laidumas,
nes elektrinės įtampos veikiamos rūgštys lengvai
skaidosi į jonus.
• Be to, rūgštys gali ardyti elektroizoliacinės pluoštines
medžiagas (popierių, medvilninę dangą ir t. t.), kurios
liečiasi su skystuoju dielektriku.

21. Fizinės ir cheminės charakteristikos Klampumas

• Klampumas yra skysčio, kurio dalelės juda
viena kitos atžvilgiu, vidinės trinties
koeficientas.
• Kai klampumas didelis, tuomet skystis tirštas ir
jo dalelės nelabai judrios;
• kai klampumas mažas, skysčio dalelės judrios,
t. y. skystis yra takus.

22. Fizinės ir cheminės charakteristikos Klampumas

• Klampumas apibūdina skystųjų dielektriku
impregnavimo gebą.
• Kuo mažesnis elektroizoliacinių impregnavimo
medžiagų (lako, kompaundo) klampumas, tuo
giliau jų dalelės prasiskverbta į pluoštinės apvijų
izoliacijos poras.
• Didėjant skystųjų dielektriku klampumui, mažėja
jų impregnavimo geba.
• Kylant temperatūrai, visų skysčių klampumas
mažėja, nes mažėja ryšio jėgos tarp skysčio
dalelių.

23. Fizinės ir cheminės charakteristikos Hidrofiliškumas

• Hidrofiliškumas— charakteristika, kuria
apibūdinamas dielektriko atsparumas vandeniui;
tas vanduo, prasiskverbęs į medžiagos poras,
pablogina jos elektrines charakteristikas.
• Hidrofiliškumas nustatomas šitaip. Pasveriami
kietojo dielektriko pavyzdžiai, paskui jie
panardinami į vandenį kambario temperatūroje.
Po 24 h pavyzdžiai išimami iš vandens ir vėl
pasveriami.

24. Fizinės ir cheminės charakteristikos Tropinis atsparumas

• Tropinis atsparumas nustatomas
elektroizoliacinių medžiagų, skirtų tropinio
klimato sąlygomis dirbantiems elektros
įrenginiams.
• Čia sandariu apvalkalu neapsaugotas
elektroizoliacines medžiagas veikia šitokie
veiksniai: aukšta oro temperatūra (45— 55 °C);
staigūs temperatūros pokyčiai per parą (40 °C ir
daugiau); didelis oro drėgnumas (90—95%);
saulės spinduliai (didelio tankio šviesos ir šilumos
srautai); pelėsių grybeliai (mikroorganizmai), ir t.t.

25. Fizinės ir cheminės charakteristikos Tropinis atsparumas

• Tropiniams veiksniams labiausiai atsparios
neorganinės medžiagos — elektrokeramika,
bešarmis stiklas ir t. t.
• Be to, tropiniams veiksniams atsparūs daugelis
organinių dielektrikų (bakelitinės, epoksidinės,
polivinilo chlorido, organinės silicio dervos;
fluoroplastai ir plastikai.

26. Patikrinkite lentelę

Tropinis atsparumas
Hidrofiliškumas
Klampumas
Šiluminės
Rūgštingumo skaičius
Garų užsiliepsnojimo
temperatūra
Atsparumas šalčiui
Elektrinės
Minkštėjimo temperatūra
Lydymosi temperatūra
Dielektrinė skvarba
Mechaninės
Specifinė elektrinė varža
smūginis tąsumas
stiprumo riba gniuždant
stiprumo riba tempiant
Patikrinkite lentelę
Fizinės ir cheminės

27. Kontroliniai klausimai

1. Kokios yra svarbiausios medžiagų mechaninės
charakteristikos?
2. Kokios yra svarbiausios medžiagų elektrinės
charakteristikos?
3. Kaip kinta nuo temperatūros dielektrikų,
puslaidininkių ir laidininkų specifinė elektrinė varža?
4. Kokios yra šiluminės medžiagų charakteristikos?
5. Kokios yra svarbiausios fizinės ir cheminės
medžiagų charakteristikos?