Введение. Методические указания
Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех специальностей
Составители: Григорьев Леонид Александрович Медведчиков Виктор Павлович Краева Татьяна Ивановна Кожинова Галина Юрьевна Шилова Алевтина Сергеевна Масленников Александр Степанович Алимбек Лариса Павловна
Редактор П.Г.Павловская
Компьютерный набор, верстка и графика Н.В.Панюшкина, С.А.Павлова, Л.А.Григорьев.
ЛР № 020302 от 18.02.97 ПЛД № 2018 от 06.10.99
Подписано в печать 28.02.01. Формат 60х84/16. Бумага тип. №3. Усл.п.л.3,3. Уч.-изд.л.2,5. Печать офсетная. Тираж 500 экз. Заказ № 2106. С – 130.
Марийский государственный технический университет 424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
Отдел оперативной полиграфии Марийского государственного технического университета 424006 Йошкар-Ола, ул.Панфилова, 17
Методические указания И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
По дисциплине Электротехнические Материалы
для специальности: 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»
Указания и задания составлены в соответствии с типовой учебной программой, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь 19.04.2010 г. по специальности 2-360331 Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям), направление специальности 2-360331-01 Монтаж и эксплуатация электрооборудования (производственная деятельность) и в соответствии с образовательным стандартом.
Составил преподаватель УО ГГПК Молчанова Н.А.
Рассмотрены и одобрены на заседании цикловой комиссии Протокол №___________от________________ ________________________________________
Введение Программой предмета «Электротехнические материалы» предусматривается изучение учащимися свойств, областей применения, способов получения конструкционных и электротехнических материалов, применяемых в электротехнических устройствах. Изучение предмета основывается на знаниях, полученных учащимися по общеобразовательным предметам и теоретическим основам электротехники. В свою очередь он является базой для изучения специальных предметов «Электрические измерения», «Основы промышленной электроники», «Основы автоматики и микропроцессорной техники», «Электрические машины» и других профилирующих предметов. Для закрепления теоретических знаний программой предусматривается выполнение учащимися лабораторных работ.
В результате изучения предмета учащиеся ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:
ДОЛЖНЫ УМЕТЬ:
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Содержание программы Введение Цели и задачи изучения дисциплины. Значение дисциплины, междисциплинарные связи Классификация электротехнических материалов, области их применения. Современные достижения отечественной и зарубежной науки в области производства электротехнических и конструкционных материалов, перспективы их развития. Раздел 1. Основы металловедения Тема 1.1. Основные сведения о металлах и сплавах Кристаллическое строение металлов. Виды кристаллических решеток, дефекты их строения. Превращения в железе при нагревании и охлаждении. Физические, химические, механические и технологические свойства металлов. Классификация сплавов, их свойства. Понятие о диаграмме состояния сплавов. Связь между структурой сплава и его свойствами. Тема 1.2. Сплавы железа с углеродом Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов и их свойства. Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны. Обзор современных способов получения чугуна и стали. Углеродистые стали. Влияние качества углерода и примесей на структуру и свойства. Классификация сталей по назначению и количеству углерода. Маркировка сталей, применение. Чугун. Влияние качества углерода и примесей на структуру и свойства. Белый и серые чугуны, их свойства и применение. Маркировка чугунов. Легированные стали, их назначение и применение. Маркировка легированных сталей. Легированные стали с особыми свойствами. Твердые сплавы, их получение, свойства и применение. Тема 1.3. Основы термической и химико-термической обработки металлов Понятие о термической обработке металлов. Изменения, происходящие в структуре стали при ее нагревании и охлаждении. Основные виды термической обработки стали: отжиг, нормализация, закалка, отпуск. Общие сведения о поверхностной закалке стали. Химико-термическая обработка стали: цементирование, азотирование, цианирование. Понятие о коррозии металлов: виды коррозии, способы защиты металлов от коррозии. Раздел 2. Проводниковые материалы Тема 2.1. Физические процессы в проводниках Особенности строения металлов. Электропроводность металлов. Температурная зависимость удельного электрического сопротивления металлических проводников. Влияние примесей и дефектов на удельное электрическое сопротивление. Сопротивление тонких металлических пленок. Контактные явления. Классификация проводниковых материалов. Тема 2.2. Материалы высокой проводимости Получение, свойства, маркировка и применение проводниковой меди. Свойства, маркировка и применение проводникового алюминия. Сплавы меди и алюминия, их получение, свойства, маркировка и применение. Свойства и применение благородных металлов. Материалы для контактов. Применение тугоплавких металлов. Свойства и применение сверхпроводников и криопроводников. Припои и флюсы. Тема 2.3. Материалы высокого электрического сопротивления Общие требования к материалам высокого сопротивления. Классификация. Состав, свойства, маркировка и применение манганина, константана, нихрома, фехраля. Сплавы для термопреобразователей. Тема 2.4. Неметаллические проводниковые материалы Угольные проводниковые материалы, их свойства. Виды и применение угольных изделий. Композиционные проводящие материалы. Проводящие материалы на основе оксидов. Контактолы, керметы. Раздел 3. Диэлектрики Тема 3.1. Физические процессы в диэлектриках Поляризация диэлектриков. Виды поляризации: упругая (без потерь), поляризация, связанная с потерями. Понятие относительной диэлектрической проницаемости (ε) как численной оценки процесса поляризации. Полярные и неполярные диэлектрики. Проводимость диэлектриков. Понятие удельного объемного (ρv) и удельного поверхностного (ρs) сопротивления. Зависимость ρv и ρs от внешних факторов, структуры и параметров диэлектрика. Понятие токов утечки. Потери в диэлектриках Электрическая схема замещения диэлектрика. Векторная диаграмма токов диэлектрика. Понятие тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ). Зависимость tg δ от различных факторов. Численное определение потерь в диэлектрике. Пробой диэлектриков, виды пробоя, механизмы развития. Электрическая прочность (Епр), зависимость ее от различных факторов. Влияние параметров диэлектриков (ε, ρv, ρs, tg δ, Епр) на массогабаритные показатели аппаратуры.
Практическая работа №1 – Определение удельного объемного и удельного поверхностного сопротивления твердых диэлектриков.
Тема 3.2. Неэлектрические характеристики диэлектриков Механические характеристики диэлектриков: прочность при растяжении, сжатии и изгибе, ударная вязкость, вибропрочность. Тепловые характеристики диэлектриков: температура плавления, вспышки и размягчения материалов, нагревостойкость, морозостойкость, температурный коэффициент. Понятие о пожаробезопасной и самозатухающей изоляции. Физико-химические характеристики: вязкость, кислотное число, химическая стойкость, влагостойкость, радиационная стойкость, тропическая стойкость. Тема 3.3. Газообразные диэлектрики Роль газообразных диэлектриков в электротехнических установках. Особенности свойств газов. Электропроводность газов. Пробой газов в однородном и неоднородном поле. Основные электрические характеристики газов. Применение газообразных диэлектриков (воздух, азот, водород, элегаз, инертные газы, фреон, вакуум) в электрических устройствах. Тема3.4. Жидкие диэлектрики Особенности свойств жидкостей. Электропроводность и пробой жидких диэлектриков. Влияние степени чистоты на электрическую прочность. Нефтяные электроизоляционные масла, их получение, свойства, методы очистки и применение. Синтетические жидкие диэлектрики: совол, совтол, гексол. Их свойства и применение. Кремнийорганические и фторорганические соединения, их применение, достоинства и недостатки. Тема 3.5. Полимеры Значение полимеров в промышленности. Классификация полимеров. Полимеризационные полимеры: полиэтилен, полихлорвинил, полистирол, фторопласты, их получение, свойства и применение. Поликонденсационные смолы: фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические, их получение, свойства и применение. Тема 3.6. Пластмассы, пленочные материалы Понятие о пластмассах. Состав пластмасс, их особенности. Классификация пластмасс. Методы получения изделий из пластмасс. Слоистые пластики, их получение. Древесно-слоистые пластики. Общие сведения о получении и применении пленочных материалов. Тема 3.7. Резина Состав и получение резины. Влияние составляющих на электрические, механические и тепловые свойства. Электрические характеристики и особенности свойств резины, применение в электротехнике. Тема 3.8. Лаки, эмали, компаунды Понятие о лаках. Состав лаков, их классификация. Требования, предъявляемые к лакам, их применение. Эмали, их классификация, роль пигментов, применение. Понятие о компаундах, их классификация, состав и применение. Особенности свойств и применение термоусаживаемых материалов.
Тема 3.9. Волокнистые материалы Виды волокон, применяемых в электротехнике: природные, синтетические, искусственные, неорганические, их основные свойства и применение. Электроизоляционные бумаги: производство, виды бумаг, применение. Электрокартоны: получение, виды, применение. Лакоткани, леноксиновые и стекловолокнистые трубки. Общие сведения о дереве и фибре. Тема 3.10. Слюда и слюдопласты Слюда, ее состав, свойства и применение. Изоляционные материалы на основе слюды: миканиты, микафолий, микаленты, слюдиниты, слюдопласты. Их получение, свойства и применение. Искусственная слюда, ее свойства и применение. Тема 3.11. Стекло и керамика Состав стекла, получение, свойства и применение. Электрофарфор, его состав, свойства и применение. Стеотит, состав стеотитовых масс. Способы изготовления керамических изделий. Виды изоляторов. Конденсаторная керамика. Тема 3.12. Активные диэлектрики Особенности свойств активных диэлектриков. Свойства и применение сегнетоэлектриков, электретов, пьезоэлектриков, пироэлектриков. Свойства и применение жидких кристаллов. Электрооптические материалы. Тема 3.13. Провода и кабели Классификация проводов. Обмоточные провода, их виды. Установочные провода. монтажные провода. Провода для воздушных линий электропередач. Маркировка проводов. Назначение, сортамент стальных, алюминиевых и медных шин. Назначение и классификация силовых кабелей, их конструкция и маркировка. Кабели с пластмассовой изоляцией. Назначение и маркировка контрольных кабелей. Общие сведения о специальных кабелях.
Практическая работа №2 – Изучение конструкции проводов и кабелей.
Раздел 4. Полупроводниковые материалы Тема 4.1. Физические процессы в полупроводниках Классификация полупроводниковых материалов, их назначение. Особенности свойств полупроводников. Собственные и примесные полупроводники. Основные и неосновные носители зарядов. Концентрация и подвижность носителей заряда. Ширина запрещенной зоны. Эффект Холла, туннельный эффект. Оптические, фотоэлектрические и термоэлектрические явления. Тема 4.2. Элементарные полупроводники Германий, кремний. Их получение, очистка, выращивание монокристаллов, свойства, параметры и применение. Тема 4.3. Сложные полупроводниковые соединения Соединения АII BIV, AIII BV, AIV BIV и др. Их строение, получение, свойства и применение. Органические, аморфные, магнитные полупроводники. Их особенности и применение. Раздел 5. Магнитные материалы Тема 5.1. Физические процессы в магнитных материалах Основные свойства магнитных материалов. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Магнитная проницаемость. Явления намагничивания и перемагничивания. Понятие о потерях в стали. Тема 5.2. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы Классификация магнитомягких материалов. Требования к ним. Электролитическое и технически чистое железо и их разновидности. Электротехнические кремнистые стали, текстурованные стали. Их марки, свойства, применение. Пермаллой, алсиферы. Магнитные ферриты. Их основные особенности. Характеристики магнитотвердых материалов, их классификация и применение в технике. Требования к магнитотвердым материалам. Литые, порошковые магнитотвердые материалы и материалы на основе редкоземельных элементов, их свойства и примененеие. Магнитотвердые ферриты. Тема 5.3. Магнитные материалы специального назначения Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса. Их характеристики, состав, свойства, применение. Магнитные пленки. Термомагнитные сплавы. Магнитострикционные материалы, их свойства и применение. Материалы с высокой индукцией насыщения.
Список рекомендуемой литературы 1. Богородицкий Н.Н., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы - Л., 1985. 2. Бородулин В.А., Воробьев А.С., Попов С.Я. Конструкционные и электротехнические материалы, Москва, 1990. 3. Гелин Ф.Д. Крупицкий Э.И. Позняк И.П. Материаловедение - Минск, «Высшая школа», 1977. 4. Никулин Н.В. Электроматериаловедение – Москва, 1984. 5. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники – Москва, 1986.
|
