ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.02.2025
Просмотров: 32400
Скачиваний: 5
СОДЕРЖАНИЕ
Руководство по изучению дисциплины
1.2. Теплопроводность металлов
1.3. Термоэлектродвижущая сила
1.4. Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры
1.5. Электрические характеристики сплавов
1.6. Классификация проводниковых материалов
1.7. Материалы высокой проводимости
1.8. Сплавы высокого сопротивления
1.11. Высокотемпературные сверхпроводники (втсп)
Контрольные вопросы по теме: «Проводниковые материалы».
2.1. Определение и классификация
2.2. Основные параметры полупроводников.
2.3. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры
2.4. Зависимость концентрации носителей заряда от температуры
2.6. Время жизни носителей и диффузионная длина
2.7. Основные эффекты в полупроводниках и их применение
2.8. Полупроводниковые материалы
Контрольные вопросы к разделу Полупроводниковые материалы
А) Простыми органическими п/п материалами
А) Поликристаллический кремний
Задачи и упражнения к разделу Полупроводники
3.1.2 Диэлектрическая проницаемость
3.1.3 Классификация диэлектриков на линейные и нелинейные
3.1.4 Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой
3.1.7 Релаксационные виды поляризации
3.1.8 Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения
Влияние давления на ε учитывается барическим коэффициентом ε
3.1.9 Диэлектрическая проницаемость смесей
3.2 Электропроводность диэлектриков
3.2.1 Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения
3.2.3 Общее выражение для удельной объемной электропроводности
3.2.4 Поверхностное сопротивление твердых диэлектриков
3.2.5 Электропроводность газообразных диэлектриков
3.2.6 Электропроводность жидких диэлектриков
3.2.7 Электропроводность твердых диэлектриков
3.2.8 Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля
3.3.2 Полные и удельные диэлектрические потери
3.3.3 Потери на электропроводность
3.3.5. Диэлектрические потери полимеров
3.3.6. Диэлектрические потери неорганических диэлектриков
3.3.7. Диэлектрические потери в неоднородных диэлектриках
3.4. Электрическая прочность диэлектриков
3.4.1 Пробивное напряжение и электрическая прочность
3.4.3. Пробой газообразных диэлектриков
3.4.4. Пробой жидких диэлектриков
3.4.5. Пробой твердых диэлектриков
3.5. Механические, термические и физико-химические свойства диэлектриков
3.10. Пластмассы и пленочные материалы
3.13. Слюда и слюдяные материалы
Задачи и упражнения к разделу Диэлектрические материалы
Консультация Напомним, что поляризованность есть электрический момент единицы объема
4.2. Классификация веществ по магнитным свойствам
4.5. Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания
4.7. Структура ферромагнетиков
4.8. Магнитострикционная деформация
4.10. Потери в магнитных материалах
4.11. Электрические свойства магнитных материалов
4.12. Классификация магнитных материалов
4.13. Основные параметры магнитотвердых материалов
Тема 8. Магнито диэлектрики (мд)
4.14.1. Технически чистое железо
4.14.2. Электротехнические стали
4.14.5. Магнитомягкие ферриты.
4.14.6. Специальные магнитные материалы
14.4.7. Аморфные магнитные материалы (амм)
4.14.8. Магнито диэлектрики (мд)
4.15. Магнитотвердые материалы
4.15.1. Сплавы на основе железа—никеля—алюминия
4.15.2. Металлокерамические магниты
4.15.3. Магнитотвердые ферриты
4.15.4. Сплавы на основе редкоземельных металлов (рзм)
Контрольные вопросы к разделу «Магнитные материалы»
А) температуру, при которой значение минимально;
Задачи и упражнения к разделу “Магнитные материалы“
Термины и определения Термины, использованные в эу в соответствии с госТом 22622 – 77
Основные государственные стандарты на электротехнические материалы *
4.14. Магнитомягкие материалы
Тема 1. Технически чистое железо Тема 2. Электротехнические стали Тема 3. Пермаллои Тема 4. Альсиферы Тема 5. Магнитомягкие ферриты. Тема 6. Специальные магнитные материалы Тема 7. Аморфные магнитные материалы (АММ)
Тема 8. Магнито диэлектрики (мд)
4.14.1. Технически чистое железо
Технически чистое железо (низкоуглеродистая электротехническая сталь) содержит менее 0,05% углерода и минимальное количество примесей других элементов. Получается прямым восстановлением чистых руд, а также применением электролитического или карбонильного процессов. Низкоуглеродистая электротехническая сталь (другое название “армко - железо”) обладает высокими значениями магнитной проницаемости и индукции насыщения, низкой коэрцитивной силой. Однако из-за малого удельного электрического сопротивления имеет повышенные потери на вихревые токи и применяется поэтому только в устройствах постоянного тока — полюсных наконечниках электромагнитов, магнитопроводах реле, экранирующих корпусах и др.; является основным компонентом при изготовлении многих магнитных материалов. Промышленностью выпускается также в виде электролитического и карбонильного железа. Последнее получается (по металлокерамической технологии) в виде листов и готовых изделий из порошка, полученного конденсацией газообразного пентакарбонильного железа (Fe (С0)5. В табл. 4.12 отражены основные магнитные характеристики железа.
Таблица 4.12
|
Материал |
Ц начальная |
^ максимальная |
нс.а/м |
Вз.Тл |
Р, мк0м*м |
|
Технически чистое железо |
250-400 |
3500-4500 |
50-100 |
2,18 |
0.1 |
|
Электролитичес кое железо |
600 |
15000 |
30 |
2,18 |
OJ |
|
Карбонильное Железо |
2000-3000 |
20000-21500 |
6,4 |
2,18 |
0,1 |
На магнитные свойства железа влияют: химический состав, структура, размер зерна, искажения кристаллической решетки, механические напряжения. Магнитные свойства железа улучшаются: при выращивании крупного зерна, в результате переплавки в вакууме, отжиге в водороде, в вакууме. Внутренние напряжения в деталях снимаются отжигом.
4.14.2. Электротехнические стали
Это сплавы железа с 0,5—5% .кремния, который образует с железом твердый раствор.
Кремний переводит углерод из формы цементита- в графит, действует как раскислитель, связывая вредные газы, прежде всего, кислород, способствует росту зерен, уменьшению констант магнитной анизотропии и магнитострикции, увеличивает сопротивление, т. е. уменьшает потери на вихревые токи.
При содержании Si>5% ухудшаются механические свойства, повышается твердость, хрупкость.
Вредные примеси: углерод, сера, кислород, марганец. Свойства стали существенно улучшаются при создании магнитной текстуры, создаваемой холодной прокаткой и отжигом, уменьшающей потери, приблизительно в 2 раза. При ребровой текстуре наилучшие магнитные свойства получаются в направлении прокатки, наихудшие — под углом 55° к направлению прокатки (рис.).
рис. 4.1.13.
При кубической текстуре (рис.) наилучшие магнитные свойства обеспечиваются в направлении ребер куба элементарных ячеек.
рис 4.1.14.
В обозначении марок электротехнических сталей используются четыре цифры, обозначающие: 1-я—структурное состояние и вид прокатки — цифра 1— горячекатанная изотропная, 2 — холоднокатанная изотропная, 3— холоднокатанная анизотропная с ребровой текстурой; вторая — содержание кремния в весовых процентах—классы 0,1,2,3,4,5с содержанием кремния от 0,4% Для класса 0 до 3,8—4,8% для класса 5; третья и четвертая цифры — гарантированные удельные потери и магнитная индукция. В табл. 4.13 приведены характеристики различных типов электротехнических сталей с толщиной листа 0,35 мм, применяемых в энергетическом машиностроении.
Таблица 4.13
|
Марка стали |
Индукция В, Тл при напряженности магнитного поля Н, кА/м |
Удельные потери Вт/кг (не более) |
р, мк0мм |
||
|
|
В1 |
В10 |
PI,0/50 Тл/Гц |
PI,5/50 Тл/Гц |
|
|
1511 горячекатанная сталь |
1,30 |
1,9 |
1,35 |
3,0 |
0,6 |
|
2412 холоднокатанная сталь |
1,35 |
1,95 |
1,15 |
2,5 |
0,5 |
|
3415 холоднокатанная анизотропная сталь |
В 0,1/1,61 |
В 2,5/1,9 |
0,46 |
1,03 |
0,5 |
Для рассматриваемых сталей большое значение имеют удельные потери. Для оценки характеристик электротехнических сталей и сопоставления их с другими магнитными материалами приведем их усредненные значения:
μнач-200—600, μмах=3000—8000, Hs=10—65 А/м, В,=1,95— 2,02 Тл, р=0,25—0,6 мк0мм.
Электротехнические стали с высоким содержанием кремния следует применять, если требуются малые потери на гистерезис и вихревые токи и высокая проницаемость в слабых и средних полях. Холоднокатаные текстурованные стали имеют более высокую магнитную проницаемость в области слабых полей и более низкие удельные потери по сравнению с горячекатаными сталями.
После резки штамповки и др. операций с электротехнической сталью, появления наклепа, ухудшающего магнитные свойства, необходим отжиг в неокислительной среде при температуре 750—800°С.
4.14.3. Пермаллои
Это железоникелевые сплавы с высокой проницаемостью в слабых полях. По составу выделяют низконикелевые (40—50% Ni) и высоконикелевые (72—80% Ni). Такое подразделение обусловлено сочетанием магнитных и электрических характеристик в зависимости от % содержания никеля.
рис. 4.1.15
Из диаграммы рис. 4.1.15 видно, что μнач имеет два максимума: относительный (1) и абсолютный (2). Первая область с содержанием никеля 40—50% соответствует низконикелевому пермаллою, вторая, с содержанием 72—80% Ni—высоконикелевому пермаллою, обладающему и наибольшими значениями Umax. Из характеристик следует, что удельное электрическое сопротивление у низконикелевого премаллоя значительно выше (примерно в 2 раза), чем у высоконикелевого пермаллоя. Это приводит к разграничению области применения низконикелевого и высоконикелевого пермаллоев. Обе группы пермаллоев для улучшения электромагнитных свойств легируются различными элементами, например, молибденом, хромом, медью и некоторыми другими элементами. Плавка пермаллоев осуществляется в вакууме или нейтральных газах. Тонкие листы и ленты выпускаются холоднокатаными с последующим высокотемпературным отжигом для получения высоких магнитных свойств. Поверхность ленты до навивки (при изготовлении тороидальных сердечников) и последующего отжига покрывается тонким слоем окислов кремния, магния или алюминия способом катафореза или осаждением из суспензии, жидкой фазой которой является легко испаряющаяся жидкость, например ацетон.
В процессе сборки и эксплуатации сердечников из пермаллоя недопустимы механические напряжения (при изготовлении сердечников должны быть исключены удары, рихтование, шлифование, сдавливание обмоткой и др.). Высокие магнитные свойства пермаллоев, их способность легко намагничиваться объясняются близостью к нулю констант кристаллографической анизотропии и намагниченности насыщения, но это же приводит и к большой чувствительности магнитных свойств к внешним напряжениям. По основным магнитным свойствам выделяется несколько групп пермаллоев. Свойства нелегированного высоконикелевого и низконикелевого пермаллов приведены в табл. 4.14
Таблица 4.14
|
Ni, % |
Цнач |
Umax |
нс.а/м |
Вз.Тл |
р, мк0м*м |
|
50 |
2000-3200 |
50000-60000 |
6 |
1,55 |
0,5 |
|
78,5 |
7000-14000 |
100000-200000 |
2 |
1,05 |
0,25 |
Основные свойства некоторых наиболее распространенных марок пермаллоев приведены в табл. 4.15. Цифры в обозначении марки указывают процентное содержание никеля.
Таблица 4.15
|
Группа |
Марка |
Основные свойства |
|
2 |
79НМ,80НХС,81 НМА, 83 НФ |
Наивысшая магнитная проницаемость в слабых полях |
|
50НХС |
Высокая магнитная проницаемость и повышенное удельное электрическое сопротивление в слабых полях |
|
|
45 Н, 50 Н |
Повышенная магнитная проницаемость и индукция насыщения |
|
|
4 |
50 НП, 79 НМЛ, 34 НКМП.65НП |
Прямоугольная петля гистерезиса, анизотропия магнитных свойств |
Применение пермаллоев.Сплавы с наибольшей максимальной и начальной магнитной проницаемостью рекомендуются для сердечников малогабаритных трансформаторов, реле и магнитных экранов, при толщинах менее 0,02 мм — для сердечников импульсных трансформаторов, магнитных усилителей и реле. Сплавы с повышенным удельным сопротивлением рекомендуют для сердечников импульсных трансформаторов и аппаратуры звуковых и высоких частот, работающих без подмагничивания. С увеличением частоты следует применять более низконикелевые пермаллои тонкого проката.