Файл: Контрольная работа Вариант 4 Опишите физические и электрические свойства, область применения хромели и алюмели и определить соотношение их длин при одинаковых сечении и сопротивлении.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 20
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Контрольная работа
Вариант №4
1.Опишите физические и электрические свойства, область применения хромели и алюмели и определить соотношение их длин при одинаковых сечении и сопротивлении.
Алюмель - сплав, состоящий из следующих элементов: Ni (93-96%); Al (1,8-2,5%); Mn (1,8-2,2%); Si (0,8-1,2%). Удельное электрическое сопротивление 3,2·10-8 Ом·м, температурный коэффициент линейного расширения 13,7·10-6 °C-1, плотность 8480 кг/м3, температура плавления 1430-1450 °C. Из сплава изготовляют проволоку для термопар.
Хромель - сплав, состоящий из следующих элементов: Cr (8,7-10%); Ni (89-91%); примеси Si, Cu, Mn, Co. Плотность сплава 8710 кг/м3, температура плавления 1400-1500 °C, температурный коэффициент линейного расширения 12,8·10-6 °C-1, удельное электрическое сопротивление 0,66 мкОм·м. Из сплава изготовляют проволоку для термопар.
Физические свойства сплавов хромель Т, алюмель, копель (по ГОСТ 1790-77)
| Физические параметры | | ||
| Хромель Т | Алюмель | ||
| Плотность, г/см3 | 8,72 | 8,67 | |
| Средний коэффициент линейного расширения 10-6 при 20-1000 °C при 20-600 °C | - | - | |
| 17,4 | 18,0 | ||
| 15,6 | 16,0 | ||
| Удельное электрическое сопротивление, Ом·мм2/м | 0,68+-0,05 | 0,33+-0,05 | |
| Коэффициент изменения электрического сопротивления (R1/R0) в зависимости от температуры, °C 0 | - | - | |
| 1,00 | 1,00 | ||
| 20 | 1,01 | 1,05 | |
| 100 | 1,04 | 1,24 | |
| 200 | 1,09 | 1,43 | |
| 300 | 1,13 | 1,54 | |
| 400 | 1,19 | 1,64 | |
| 500 | 1,22 | 1,73 | |
| 600 | 1,25 | 1,81 | |
| 700 | 1,28 | 1,90 | |
| 800 | 1,30 | 1,98 | |
| 900 | 1,33 | 2,07 | |
| 1000 | 1,37 | 2,15 | |
| 1100 | 1,40 | 2,23 | |
| 1200 | 1,43 | 2,32 | |
Механические свойства проволоки из сплавов хромель Т, алюмель, копель (по ГОСТ 1790-77)
| Наименование сплава | Диаметр проволоки, мм | Временное сопротивление разрыву, "сигма"В, МПа (кгс/мм2) | Относительное удлинение "дельта", % при расчетной длине образца 100 мм |
| Не менее | |||
| Хромель Т | 0,2; 0,3 | 490(50) | 15 |
| 0,5; 0,7; 1,2; 1,5; 3,2; 5,0 | 20 | ||
| Алюмель | 0,2; 0,3 | 440(45) | 20 |
| 0,5; 0,7; 1,2; 1,5; 3,2; 5,0 | 25 | ||
2.Определите толщину наружной изоляции одножильного кабеля при условии равенства напряженностей поля частотой 1 кГц на поверхности изоляции и на границе раздела материалов изоляции. Конструкция изоляции следующая: Жила кабеля, имеющая диаметр 4 мм, покрыта слоем изоляции из хлорсульфированного полиэтилена толщиной 2 мм, затем на эту изоляцию нанесен слой кремнийорганического каучука.
Силовые кабели с полиэтиленовой изоляцией изготовляют с медными и алюминиевыми жилами. Предпочтение отдается алюминию как металлу более распространенному и доступному. Высокие электроизоляционные свойства полиэтилена, гибкость, малая плотность, влагостойкость и отсутствие пропиточного состава послужили основанием для его использования в качестве изоляции силовых кабелей и особенно кабелей для крутонаклонных и вертикальных участков. Кабели с полиэтиленовой изоляцией не нуждаются во влагостойких металлических оболочках, технология изготовления кабелей с полиэтиленовой изоляцией более проста по сравнению с таковой кабелей с пропитанной бумажной изоляцией.
Силовые кабели с полиэтиленовой изоляцией отечественной промышленностью серийно выпускаются на напряжения до 10 кв, а на напряжение 35 кв - в опытном порядке. Кабели этого типа изготовляют как с медными, так и с алюминиевыми жилами. Токопроводящие жилы кабелей изготовляют, с секторными сплошными или многопроволочными жилами. Изоляцию из полиэтилена накладывают толщиной 1,0-1,4 мм в кабелях на напряжение 500 в, 1,6-2,0 мм - на напряжения до 1 кв, 3,5 мм - на напряжения до 6 кв, 5,5 мм - на напряжения до 10 кв и 12 мм на напряжения до 35 кв. По мере накопления опыта толщины изоляции должны будут снижаться.
Пои увеличении радиуса токопроводящих жил от 1 до 10 мм (что соответствует сечениям от 2,5 до 240 мм 2 ) электрическая прочность полиэтиленовой изоляции снижается (рис. 14-29). Например, при толщине изоляции 5,8 мм электрическая прочность ее снижается с 60 до 26 кв/мм. После длительного времени нахождения под напряжением переменного тока электрическая прочность полиэтиленовой изоляции толщиной 10 мм снижается до 9 кв/мм. При напряжении постоянного тока средняя электрическая прочность составляет 45 кв/мм независимо от толщины изоляции и радиуса токопроводящей жилы. Импульсная прочность полиэтиленовой изоляции выше, чем пропитанной бумажной изоляции, и находится в пределах 165-250 кв/мм. Однако повторные импульсы вызывают более быстрое уменьшение ее импульсной прочности.
Полиэтилен в соединении с перекисью дикумила при назревании переходит из термопластичного в термореактивное состояние. Длительно допустимая температура кабеля с изоляцией из вулканизированного полиэтилена равна 90° С, допустимый перегрев- до 130° С в течение 100 ч в год. При температуре 150° С изоляция из вулканизированного полиэтилена сохраняет высокую стойкость к деформациям и разрушению.
При разработке силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией на напряжение 10 кв и выше основным вопросом является выбор экранов. Экран должен быть хорошо соединен с полиэтиленовой изоляцией или по крайней мере иметь примерно такой же как у нее температурный коэффициент объемного расширения, с тем чтобы при циклической нагрузке кабелей между полупроводящими слоями и изоляцией кабеля не образовывалось пустот. Лучшим экраном является полупроводящий полиэтилен, накладываемый на жилу методом прессования или обмоткой лентами. Во Франции кабели с полиэтиленовой изоляцией выпускают экранированными, начиная с напряжения 4,5 кв. Выпускаемые в СССР кабели на напряжение 6 кв имеют экран по изоляции, а кабели на напряжение 10 кв и выше - как по жиле, так и поверх изоляции. Первоначально изоляцию покрывают слоем коллоидального графита и на нее накладывают экран из полупроводящего. полиэтилена толщиной не менее 0,25 мм. Поверх полупроводящих экранов по изоляции накладывают экраны из алюминиевой ленты толщиной не менее 0,10 мм или медной ленты толщиной не менее 0,06 мм. Кривые зависимости tg δ ξт напряжения (кривые ионизации) для кабелей с полиэтиленовой изоляцией без экранов и с экранами из полупроводящей бумаги приведены на рис. 14-30. Точка ионизации у кабелей без экранов лежит ниже, чем у кабелей с экранами, и рост tg δ αолее резкий.
Изолированные жилы многожильных кабелей скручивают с заполнением из полиэтилена до круга в сечении. Допускают заполнение пустот в кабеле штапельным стекловолокном или непрочитанной кабельной пряжей. Двух-, трех- и четырехжильные кабели сечением до б мм 2 могут изготовляться с параллельно уложенными в одной плоскости жилами. В качестве оболочки силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией применяют поливинилхлоридный пластикат. Такие оболочки имеют большую стойкость к тепловому старению, не распространяют пламени, устойчивы против кислот и других корродирующих веществ. Толщину оболочки принимают начиная с 1,8 мм в зависимости от диаметра кабеля. Поверх оболочки кабелей, предназначенных для прокладки в земле, накладывают защитные покровы, аналогичные применяемым для силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией.
Облегченные кабели с полиэтиленовой изоляцией на напряжение 500 в для сельского хозяйства имеют расщепленные фазы, позволяющие осуществлять передачу энергии по одному кабелю с централизованным управлением наружным освещением, силовыми и бытовыми нагрузками. Кабели изготовляют семижильными сечением 16-50 мм 2 с алюминиевыми жилами. Толщину изоляции принимают 0,4-1,4 мм в зависимости от сечения жил. Изолированные жилы скручивают в кабель и накладывают на них оболочку из поливинилхлоридного пластиката толщиной 2,4-2,8 мм. Эти кабели предназначены для прокладки в земле небронированными. Кривые зависимости tg δ ξт напряжения до и после циклов нагрева образцов кабеля с полиэтиленовой изоляцией (по данным ВНИИКП) приведены на рис. 14-31. Нагрев кабеля осуществлялся током по жиле; каждый цикл состоял из 3 ч нагрева жилы до 65° С и 3 ч охлаждения до окружающей температуры. В кабелях с изоляцией толщиной 3,6 мм без полупроводящих экранов ионизация начиналась при 6 кв. В кабелях аналогичной конструкции, но с экранами по жиле и изоляции, ионизация начиналась при напряжении около 10 кв. Под воздействием циклического нагрева снижается напряжение начала ионизации и ухудшается характер зависимости tg δ ξт напряжения. Чем выше нагрев при коротком замыкании, тем ниже напряжение начала ионизации. Если до нагрева токами короткого замыкания у ряда образцов не было явно выраженной ионизации, то после нагрева ход кривых зависимости tg δ ξт напряжения резко изменяется. Изгиб кабеля оказывает меньшее влияние на напряжение ионизации, чем нагрев. Кабели с большей толщиной изоляции после циклов изгиба имеют лучшие кривые ионизации (рис. 14-32). По уровню электрической прочности кабель с полиэтиленовой изоляцией толщиной 3,6 мм соответствует кабелю 6 кв с пропитанной бумажной изоляцией, а толщиной 5,5 мм - кабелю 10 кв с пропитанной бумажной изоляцией. Длительно допустимая рабочая температура кабелей с полиэтиленовой изоляцией не должна превышать 65° С для кабелей на напряжения до 6 кв, 66° С -для 1б кв и 50° С -для 35 кв.
Перегрузки кабеля задается, исходя из максимальной температуры 95° С на жиле, что обеспечивает допустимые токи короткого замыкания лишь на 15% ниже, чем для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией. Кратковременно допустимые температуры нагрева при токах короткого замыкания приняты равными 120° С. Вследствие более низкого удельного теплового сопротивления полиэтилена (300 град o см/вт) по сравнению с пропитанной бумажной изоляцией (550 град o см/вт) нагрузки на кабели с полиэтиленовой изоляцией почти такие же, как и на кабель с пропитанной бумажной изоляцией.
Фирма Симплекс Вайр энд Кэйбл К о . (США) выпускает одножильные силовые кабели сечением 21,1 - 506,7 мм 2 с изоляцией из стабилизированного полиэтилена на рабочие напряжения 8-35 кв, 177,3-506,7 мм 2 на напряжение 115 кв и 253,4-506,7 мм 2 на напряжение 138 кв. Кабели выпускаются с круглыми медными или алюминиевыми жилами (неуплотненными), с экранами из полупроводящего полиэтилена по жиле и поверх изоляции, с медной экранной лентой и в оболочке из светостабилизированного полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката. Допустимая максимальная рабочая температура этих кабелей 80° С, при перегрузках 95° С и при коротком замыкании до 150° С.
3.Образец из феррита IY группы марки 3000 НМС нагрели до 120 оС и при этой температуре сняли зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля в диапазоне 0...240 А/м, после чего, не снижая напряженности, образец охладили до комнатной температуры и сняли обратный ход кривой. Постройте на графике полученные зависимости.
Библиографический список
1.Богородицкий Н.П., Пасынков В.В, Тареев Б.М. Электротехнические
материалы: Учебник для вузов. – 7-е изд., перераб. и доп. – Л.:
Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. – 304 с., ил.
2. Материаловедение. Технология конструкционных материалов:
Учеб.для вузов. В 2 т. / А.В.Шишкин, В.С.Чередниченко,
А.Н.Черепанов, В.В.Марусин; под ред. В.С.Чередниченко. –
Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – Т.1. Элементы теоретических