Характеристика основных электротехнических материалов и изделий
Электротехническими называются материалы, которые используются в электротехнике благодаря их особым свойствам по отношению к электрическому току и магнитному полю. К ним относятся электроизоляционные, проводниковые, полупроводниковые и магнитные материалы. В электротехнических установках широко применяются также монтажные изделия и материалы.
К электроизоляционным (диэлектрикам) относятся материалы: волокнистые (древесина, бумага, картон, фибра, ткани и лакоткани), слюдяные и слоистые (миканит, микалента, слюдиниты, гетинакс, текстолит, стеклотекстолит), электрокерамические (электрофарфор, стеатит, тиконды, термоконды), жидкие диэлектрики (минеральные масла, синтетические жидкости, растительные масла), заливочные и пропиточные электроизоляционные составы (компаунды), электроизоляционные лаки и эмали (масляные, кремнийорганические, глифтале-масляные). Диэлектрический коврик - обязательный спутник электромонтера, электромеханика или электромонтажника.
Все электроизоляционные материалы по нагревостойкости делятся на следующие классы (по ГОСТ 8865—70):
У — непропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и шелка;
А — те же материалы, но пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал;
Е — некоторые синтетические пленки и другие подобные материалы;
В — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна (в том числе на органических подложках), применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами;
F — те же материалы в сочетании с синтетическими связующими;
Н — те же материалы в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами, кремнийорганические эластомеры;
С — слюда, керамические материалы, стеклокварц, применяемые без связующих составов или с неорганическими связующими составами.
Металлические проводниковые материалы могут быть разделены на материалы высокой проводимости (медь, алюминий, серебро и т. п.) и материалы высокого сопротивления (константан, манганин, нихром и др.).
Использующиеся в практике полупроводниковые материалы подразделяются на простые полупроводники (элементы), полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комплексы (например, керамические полупроводники).
Простыми электронными полупроводниками являются: кремний, германий, селен, бор, фосфор, мышьяк, сера и другие. В технике особое значение приобрели кремний, германий и селен.
К полупроводниковым химическим соединениям относятся SiC (кремний-углерод), InSb (индий-сурьма), GaAs (галлий-мышьяк) и другие, а также некоторые оксиды (например, Cu2O) и вещества сложного состава.
К полупроводниковым комплексам относятся материалы с полупроводящей или проводящей фазой из карбида кремния, графита и т. п., сцепленных керамической или другой связкой. Наиболее распространенными из них являются тирит и силит.
Приборы, изготовленные из полупроводниковых материалов, имеют малые габариты и массу, отличаются простотой конструкции, надежностью, большим сроком службы.
В электротехнике широко применяются магнитные материалы. Материалы с малой задерживающей (коэрцитивной) силой и большой магнитной проницаемостью называются магнитно-мягкими, с большой коэрцитивной силой и сравнительно малой проницаемостью — магнитно-твердыми.
Магнитно-мягкие материалы используются для изготовления сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах, а также в тех случаях, когда при наименьшей затрате энергии необходимо достигнуть наибольшей индукции. К магнитно-мягким материалам относятся: железо (низко-углеродистая сталь), листовая электротехническая сталь, пермаллои (железо-никелевые сплавы).
Технически чистое железо используется довольно редко, в основном для магнитопроводов постоянного магнитного потока.
Листовая электротехническая сталь является основным магнитно-мягким материалом, применяемым в электротехнике.
Пермаллои применяются для изготовления сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле, магнитных экранов, магнитных усилителей и бесконтактных реле.
Магнитно-твердые материалы подразделяются на: легированные стали, закаливаемые на мартенсит; литые магнито-твердые сплавы; магниты из порошков; магнитно-твердые ферриты; пластически деформируемые сплавы и магнитные ленты.
Легированные стали, закаливаемые на мартенсит, являются наиболее простым и доступным материалом для постоянных магнитов. Они легируются добавками вольфрама, хрома, молибдена, кобальта.
Литые магнитно-твердые сплавы (Al-Ni-Fe) имеют большую магнитную энергию. При добавлении кобальта или кремния их магнитные свойства повышаются.
Магниты из порошков обладают большой коэрцитивной силой, особенно спеченные магнитно-твердые материалы на основе сплавов кобальта с редкоземельными металлами (ГОСТ 21559—76).
К магнитно-твердым ферритам относятся бариевый, кобальтовый и некоторые другие.
Бариевые магниты изготовляют в виде шайб и тонких дисков, они отличаются высокой стабильностью в отношении воздействия внешних магнитных полей и не боятся тряски и ударов. Магниты из бариевого феррита можно использовать при высоких частотах.
К пластически деформируемым сплавам относятся викаллой (Co-V), кунифе (Cu-Ni), кунико (Cu-Ni-Co). Для записи и воспроизведения звука используются магнитно-твердые стали и сплавы, из которых изготовляют ленту или проволоку, а также пластмассовые ленты с нанесенным на их поверхность порошкообразным магнетитом.
Б. В. Кузнецов, М. Ф. Сацукевич. Справочное пособие заводского электрика. Минск. «Беларусь». 1978.
