 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Методичні вказівки до виконання контрольних робіт
Контрольні роботи виконувані студентами, повинні відповідати ряду вимог. Перед виконанням роботи кожен студент повинен ознайомитись з основними положеннями, що викладені в розділі „Загальні методичні вказівки”.
1) На титульній сторінці обкладинки зошита контрольної роботи треба вказати прізвище, ім’я та по-батькові студента, курс, групу, спеціальність, шифр і домашню адресу;
2) На кожній сторінці зошита необхідно залишити поля не менше 2 см, а також місця для зауважень рецензента;
3) Позначення фізичних величин, інші загально визначені умовні позначення повинні відповідати ГОСТам, ДСТУ, ЕСКД та СІ;
4) Відповідь на поставлені запитання та вирішення задач слід приводити в тій послідовності, яка вказана в таблиці контрольних завдань. Відповідь на кожне запитання треба починати з нової сторінки;
5) Графічні пояснення слід виконувати акуратно, з обов’язковим дотриманням масштабу. Графіки повинні містити позначення фізичних параметрів, та їх розмірностей;
6) Вирішення задач слід супроводжувати лаконічними, але достатньо повними роз’ясненнями;
7) Не дозволяється використовувати при відповідях на запитання нестандартних скорочень та абревіатури, окрім загальноприйнятих (ККД, КЗ та ін.), всі інші повинні вводитись в текст спочатку повністю, а потім в скороченому вигляді;
8) Якщо в умовах задачі не вказані конкретні величини параметрів матеріалів, їх значення слід знаходити в рекомендованій літературі.
9) Характеризуючи електротехнічні матеріали, необхідно навести основні функціональні характеристики, застосування цих матеріалів, особливості їх властивостей у процесі експлуатації.
10) З усіх питань, що можуть виникнути в процесі виконання контрольної роботи, треба звертатись для консультації до викладача цієї дисципліни.
11) Наприкінці контрольної роботи слід навести оформлений відповідним чином список використаної літератури.
Питання для контрольніх робіт
1. Наведіть класифікацію та основні вимоги до параметрів електротехнічних матеріалів.
2. Дайте коротку характеристику основних зв’язків атомів і молекул в речовині. Наведіть приклади матеріалів з такими типами зв’язків, вкажіть їх властивості.
3. Сформулюйте основні положення зонної теорії твердих тіл, назвіть принципові відмінності між діелектричними, напівпровідниками й провідниковими матеріалами з погляду на цю теорію.
4. Наведіть класифікацію магнітних матеріалів і вкажіть на відмінність їх властивостей.
5. Поясніть фізичну природу процесу поляризації діелектриків. Назвіть основні механізми поляризації та їх головні особливості. Наведіть приклади діелектриків з різними механізмами поляризації.
6. Опишіть основні види поляризації діелектриків. Наведіть класифікацію діелектриків за видом поляризації. Назвіть діелектрики, що відносяться до кожної групи і вкажіть величину їх діелектричної проникності.
7. Поясніть механізм спонтанної поляризації, вкажіть на її особливості.
8. Наведіть приклади діелектриків, в яких відбувається електронна, іонна, міграційна та спонтанна поляризація. Для кожного з цих діелектриків вкажіть величину діелектричної проникності.
9. Опишіть електретний стан діелектриків. Наведіть приклади матеріалів, які в змозі бути електретами, назвіть можливості їх застосування.
10. Поясніть залежність діелектричної проникності твердих діелектриків від температури й частоти прикладеної напруги. Наведіть приклади таких залежностей.
11. Наведіть приклади залежностей діелектричної проникності рідких діелектриків від температури й частоти, поясніть механізм цього явища.
12. Поясніть залежність діелектричної проникності сегнетоелектриків від температури та напруженості електричного поля.
13. Наведіть графіки залежності діелектричної проникності нейтральних і полярних діелектриків від температури й частоти, поясніть механізм цієї залежності.
14. Викладіть методику визначення температурного коефіцієнта діелектричної проникності, наведіть приклади його розрахунку.
15. Опишіть методи визначення відносної діелектричної проникності суміші, яка містить дві або більшу кількість різних діелектриків, що не утворюють між собою хімічних сполук.
16. Опишіть фізичну природу процесу електропровідності діелектриків. Вкажіть фактори, що впливають на поверхневу та об'ємну електропровідність.
17. Наведіть методику визначення питомих об’ємного та поверхневого опору. Опишіть методи, що застосовуються для виміру опору резисторів.
18. Викладіть механізм явища електропровідності газів, вкажіть на його особливості.
19. Опишіть механізм електропровідності рідких діелектриків, поясніть його залежність від температури.
20. Перелічіть фактори, що впливають на поверхневу провідність твердих діелектриків, назвіть способи її зменшення.
21. Наведіть приклади залежностей електропровідності твердих діелектриків від температури, поясніть характер їх поведінки.
22. Поясніть механізм явища діелектричних втрат. Наведіть параметри, що характеризують діелектричні втрати в матеріалах.
23. Опишіть процеси, що супроводжують діелектричні втрати в матеріалах.
24. Наведіть схеми заміщення діелектрика з втратами, вкажіть умови їх еквівалентності. Побудуйте векторні діаграми для кожної схеми.
25. Назвіть види діелектричних втрат, дайте їм коротку характеристику.
26. Назвіть фактори, що впливають на величину діелектричних втрат.
27. Наведіть характеристику діелектричних втрат в газах, поясніть залежність параметрів tg δ від величини прикладеної напруги.
28. Наведіть характеристику діелектричних втрат в рідких діелектриках. Поясніть вплив температури на величину tg δ.
29. Приведіть характеристику діелектричних втрат у твердих діелектриках. Поясніть вплив температури й частоти на величину діелектричних втрат.
30. Назвіть основні види пробою діелектриків, дайте їх коротку характеристику.
31. Опишіть процес пробою газів в однорідному електричному полі. Назвіть основні фактори, що впливають на величину розрядної напруги.
32. Опишіть процес пробою газів в однорідному електричному полі, сформулюйте основні етапи його розвитку.
33. Назвіть причини зміни величини напруги пробою від тиску газу і величини розрядного проміжку. Сформулюйте закон Пашена.
34 Опишіть процес пробою рідких технічних діелектриків, назвіть фактори, що впливають на їх електричну міцність.
35 Опишіть закономірності розвитку електротеплового пробою, наведіть приклади діелектриків, в яких такий пробій можливий.
36. Назвіть основні параметри, що визначають фізико-хімічні властивості діелектриків. Опишіть методи їх знаходження.
37. Назвіть способи зменшення гігроскопічності діелектриків. Наведіть приклади діелектриків, що характеризуються високою гігроскопічністю.
38. Назвіть параметри, що характеризують теплові властивості діелектриків. Наведіть їх коротку характеристику.
39. Наведіть класи нагрівостійкості електроізоляційних матеріалів, дайте приклади діелектриків, що відносяться до кожного класу.
40. Поясніть вплив випромінювання високої енергії на електричні й механічні властивості діелектриків.
41. Назвіть параметри, які характеризують механічні властивості діелектриків та вкажіть фактори, що на них впливають.
42. Вкажіть на суттєві відмінності органічних діелектриків від неорганічних. Наведіть приклади таких діелектриків та їх основні властивості.
43. Назвіть гази, що використовуються в якості електричної ізоляції. Назвіть їх основні характеристики й призначення.
44. Наведіть приклади рідких електроізоляційних матеріалів. Укажіть їх основні характеристики та можливості застосування.
45. Опишіть механізм старіння трансформаторного масла. Укажіть фактори, що сприяють прискоренню або затримці процесу старіння.
46. Дайте коротку характеристику способів очищення ізоляційних мастил та технології їх проведення.
47. Опишіть технологічний процес виробництва трансформаторного масла. Поясніть, які хімічні процеси відбуваються в даному діелектрику в реальних умовах експлуатації.
48. Опишіть властивості совола і совтола, порівняйте їх із властивостями трансформаторного масла.
49. Поясніть, що таке полімери. Наведіть приклади лінійних та об'ємних, термореактивних та термопластичних полімерів. Назвіть їх основні властивості.
50. Поясніть, які речовини називають смолами. Наведіть їх класифікацію за основним компонентом, вкажіть їх призначення.
51. Наведіть приклади синтетичних смол. Вкажіть їх специфічні властивості та можливості застосування.
52. Опишіть властивості й призначення поліамідних смол.
53. Опишіть властивості та використання епоксидних смол.
54. Наведіть основні види кремнійорганічних електроізоляційних матеріалів, їх властивості та призначення.
55. Опишіть способи отримання фенолформальдегідних смол, їх основні електричні характеристики та призначення.
56. Опишіть основні властивості та призначення фторорганічних електроізоляційних матеріалів.
57. Опишіть основні властивості та використання природних смол.
58. Опишіть основні властивості та галузі застосування бітумів і компаундів. Вкажіть яким чином можна змінити температуру розм'ягчення.
59. Назвіть групи, на які діляться електроізоляційні лаки, опишіть їх властивості та призначення.
60. Наведіть приклади волокнистих електроізоляційних матеріалів, опишіть їх властивості та галузі застосування.
61. Опишіть властивості різних електроізоляційних паперів та картонів, їх основні властивості та використання.
62. Наведіть характеристики різних типів лакотканин, вкажіть їх переваги, недоліки та призначення.
63. Опишіть технологію пластмас, що використовуються як електроізоляційні матеріали.
64. Наведіть приклади багатошарових пластиків, опишіть технологію їх виробництва, основні характеристики й можливості застосування.
65.Наведіть характеристики натурального й синтетичного каучуку. Охарактеризуйте їх основні властивості й можливості застосування.
66. Наведіть класифікацію електричних стекол. Опишіть технологію їх виготовлення, назвіть основні властивості.
67. Наведіть класифікацію керамічних діелектриків. Вкажіть їх типи та призначення.
68. Опишіть технологію виробництва скловолокна. Наведіть основні характеристики даного матеріалу та укажіть можливості його застосування.
69. Опишіть технологію виробництва фарфору. Назвіть його основні властивості й приклади застосування.
70. Вкажіть основні характеристики й галузі застосування слюди. Опишіть процес виготовлення композитних матеріалів на основі слюди.
71. Наведіть характеристики електроізоляційних матеріалів на основі азбесту, назвіть приклади їх застосування.
72. Наведіть класифікацію неорганічних діелектричних плівок. Опишіть технологію їх виготовлення та можливості застосування.
73. Наведіть класифікацію провідникових матеріалів. Поясніть процес електропровідності провідників, назвіть основні параметри, що дозволяють оцінити електропровідність.
74. Проведіть порівняльний аналіз матеріалів високої провідності. Вкажіть їх основні властивості та призначення.
75. Наведіть приклади мідних і алюмінієвих сплавів. Опишіть їх основні властивості та призначення.
76. Поясніть явище надпровідності, наведіть приклади надпровідних матеріалів, назвіть умови, при яких спостерігається явище надпровідності.
77. Поясніть явище кріопровідності. Наведіть приклади кріопровідників, вкажіть можливості їх застосування.
78. Наведіть приклади сплавів високого опору, які застосовуються в електротехнічній промисловості. Вкажіть їх основні властивості й призначення.
79. Наведіть приклади припоїв і флюсів. Опишіть їх властивості та призначення.
80. Поясніть механізм термоелектрорушійної сили. Наведіть приклади матеріалів, придатних для виготовлення термопар.
81. Дайте характеристику неметалевих провідників. Укажіть їх властивості та можливості застосування.
82. Поясніть фізичну суть процесу електропровідності напівпровідників. Укажіть на особливості цього процесу, назвіть фактори, що впливають на нього.
83. Опишіть методи визначення типу електропровідності й параметри напівпровідників.
84. Назвіть хімічні елементи, які мають властивості напівпровідників. Укажіть їх основні характеристики й можливість застосування.
85. Перелічіть хімічні з’єднання, що мають властивості напівпровідників. Укажіть їх основні характеристики та призначення.
86. Опишіть основні властивості електронно-діркових переходів, назвіть їх практичне використання.
87. Поясніть механізм фотоелектричних явищ у напівпровідниках, укажіть можливості їх практичного використання.
88. Опишіть особливості напівпровідникових матеріалів на основі карбіду кремнію та їх використання.
89. Поясніть фізичну природу процесу намагнічування. Назвіть параметри, що характеризують процес намагнічуванням матеріалів при постійних і змінних полях.
90. Наведіть приклади магнітом’яких матеріалів. Назвіть їх основні характеристики й призначення.
91. Опишіть основні властивості електротехнічної сталі. Наведіть приклади маркіровки цих сталей та їх призначення.
92. Наведіть приклади магнітотвердих матеріалів. Назвіть їх основні характеристики і призначення.
93.Опишіть властивості залізно-нікелевих сплавів з високою магнітною проникністю. Укажіть їх призначення.
94.Опишіть явище магнітострикції. Наведіть приклади матеріалів, що мають такі властивості, їх призначення.
95. Поясніть механізм магнітних втрат у феромагнітних матеріалах. Укажіть види даних втрат і фактори, що на них впливають.
96. Опишіть вплив різних факторів на магнітну проникність магнітних матеріалів.
97. Побудуйте графік залежності температурного коефіцієнта діелектричної проникності від температури, використовуючи залежності, наведені на рис. 5.1-5.10. Отримані значення ТКє визначте в процентах на градус (проц./град). Варіанти задачі наведені в табл. 3.
Таблиця 3
| Варіант задачі | Діелектрик | Номер рисунку |
| 97-1 | Парафін | 5.1 |
| 97-2 | Полівінілхлорід | 5.2 |
| 97-3 | Синтетичний церезін | 5.3 |
| 97-4 | Олеовакс твердий | 5.4 |
| 97-5 | Олеовакс пластичний | 5.5 |
| 97-6 | Церезін | 5.6 |
| 97-7 | Плівка ПЕТ | 5.7 |
| 97-8 | Каніфоль | 5.8 |
| 97-9 | Скло пірекс | 5.9 |
| 97-10 | Скло силікатне | 5.10 |
98. Двошаровий конденсатор включений в електричну мережу. Напруга на першому шарі – U1, другому - U2. Товщина кожного шару дорівнює відповідно h1 i h2. Визначити відносну діелектричну проникність другого шару, якщо діелектрична проникність першого шару ε =3. Варіанти задачі наведені в табл. 4.
Таблиця 4
| Варіант задачі | Параметри | |||
| U1, B | U2, B | h1, мм | h2, мм | |
| 98-1 | 5,0 | 1,0 | ||
| 98-2 | 2,5 | 6,0 | ||
| 98-3 | 4,0 | 1,5 | ||
| 98-4 | 2,3 | 1,5 | ||
| 98-5 | 3,5 | 6,3 | ||
| 98-6 | 2,8 | 4,5 | ||
| 98-7 | 1,7 | 3,8 | ||
| 98-8 | 3,5 | 7,0 | ||
| 98-9 | 7,3 | 5,3 | ||
| 98-10 | 1,2 | 3,3 |
99. На дві протилежні грані куба з ребром а = 25×10-3 м нанесені металеві електроди. Знайдіть сталий струм через куб і діелектричні втрати при постійній напрузі U = 1000 B, якщо відомі питомий об’ємний опір ρv і питомий поверхневий опір ρs. Варіанти задачі наведені в табл. 5
Таблиця 5
| Варіант задачі | Діелектрик |
| 99-1 | Сіталл |
| 99-2 | Поліетилен |
| 99-3 | Полівінілхлорид |
| 99-4 | Поліметилкрилат |
| 99-5 | Ебоніт |
| 99-6 | Ескапон |
| 99-7 | Мікалекс |
| 99-8 | Гетинакс |
| 99-9 | Текстоліт |
| 99-10 | Кремнійорганічна смола |
100. Плоский конденсатор містить твердий діелектрик, площа кожної бокової поверхні якого S, а товщина діелектрика h. Підрахуйте сталий струм в конденсаторі й втрати потужності при постійній напрузі й діелектричні втрати при змінній напрузі (діюче значення), частота якого 400 Гц. Варіанти задачі наведені в табл. 6.
Таблиця 6
| Варіант задачі | Діелектрик | Параметри | ||
| U, кВ | h, мм | S, см2 | ||
| 100-1 | Поліетилен | 0,2 | ||
| 100-2 | Сіталл | 0,8 | ||
| 100-3 | Полістирол | 0,5 | ||
| 100-4 | Поліамід | 0,3 | ||
| 100-5 | Вінілпласт | 2,0 | ||
| 100-6 | Поліетилен | 1,5 | ||
| 100-7 | Фторлон-3 | 1,0 | ||
| 100-8 | Полікарбонат | 0,4 | ||
| 100-9 | Фторлон-4 | 0,8 | ||
| 100-10 | Ескапон | 1,8 |
101. Між тонкими плоскими електродами розміщена платівка діелектрика товщиною h. Діелектрична проникність його ε, тангенс кута діелектричних втрат при температурі t дорівнює tg δн., питома теплоємність – λ. Робоча температура діелектрика tн. Визначіть пробивну напругу при електротепловому пробої Uпр.еф. для двох випадків, коли частота прикладеної напруги дорівнює f1 і f2. Коефіцієнт тепловіддачі від електродів вважати рівним 0,5 Вт/м·град. Варіанти задачі наведені в табл. 7.
Таблиця 7
| Варіант задачі | tg δ20° | tg δ70° | tн °С | λ Вт/мК | h мм | ε | f1 Гц | f2 кГц |
| 101-1 | 0,02 | 0,07 | 0,12 | 1,5 | 6,0 | 0,2 | ||
| 101-2 | 0,021 | 0,073 | 0,125 | 1,6 | 6,1 | 0,4 | ||
| 101-3 | 0,022 | 0,076 | 0,13 | 1,7 | 6,2 | 0,6 | ||
| 101-4 | 0,023 | 0,079 | 0,135 | 1,8 | 6,3 | 0,8 | ||
| 101-5 | 0,024 | 0,082 | 0,14 | 1,9 | 6,4 | 1,0 | ||
| 101-6 | 0,025 | 0,085 | 0,145 | 2,0 | 6,5 | 1,2 | ||
| 101-7 | 0,026 | 0,088 | 0,15 | 2,3 | 6,6 | 1,4 | ||
| 101-8 | 0,027 | 0,091 | 0,155 | 2,5 | 6,7 | 1,6 | ||
| 101-9 | 0,028 | 0,094 | 0,16 | 2,8 | 6,8 | 1,8 | ||
| 101-10 | 0,29 | 0,097 | 0,165 | 3,0 | 6,9 | 2,0 |
Рис. 5.1
Рис. 5.2
Рис. 5.3
Рис. 5.4
Рис. 5.5
Рис. 5.6
Рис. 5.7
Рис. 5.8
Рис. 5.9
Рис. 5.10
ДОДАТОК
Основні електричні параметри деяких електроізоляційних матеріалів
| Матеріал | εr при 50 Гц | ρv Ом·м | ρs Ом | tg δ при 50 Гц | Епр МВ/м | Нагріво-стійкість |
| Гетінакс | 5-6 | 109-1010 | 1011 | 4-10·10-2 | 20-25 | |
| Текстоліт | 6-8 | 1010 | 1010 | 7·10-2 | 6-8 | |
| Склотекстоліт | 6-12 | 1010 | --- | 6·10-2 | ||
| Ебоніт | 2,8-4,5 | 1013-1014 | 1012-1013 | 6-13·10-3 | 17-25 | 50-100 |
| Кремнійорганічна смола | 3-5 | 1012-1013 | 1013-1014 | 1-3·10-2 | 15-20 | |
| Ескапон | 2,7-3,0 | 1015 | 1016 | 5·10-4 | 80-100 | |
| Слюда–мусковіт | 6,8-7,2 | 1011-1013 | 1011-1012 | 4-8·10-3 | --- | --- |
| Слюда-флогопіт | 6,2-6,8 | 1012 | 1011-1012 | 6-15·10-3 | --- | --- |
| Сіталл | 5-7 | 1010-1011 | 1013 | 1·10-3 | 20-80 | --- |
| Мікалекс | 6-8,5 | 1010-1012 | 1010-1012 | 3-10·10-3 | 10-20 | 300-500 |
| Полівінілхлорід (вініпласт) | 3,2-4,0 | 1012-1013 | 1014 | 1-5·10-2 | 15-35 | |
| Поліметилмета-крилат (орг. скло) | 3,5-4,5 | 1011-1012 | 1011-1012 | 2-8·10-2 | 20-30 | 70-90 |
| Полівінілхлорид | 3-5 | 1013-1014 | 1013-1014 | 15-20 | 60-70 | |
| Поліетилен | 2,3-2,4 | 1014-1015 | 1014 | 1-5·10-4 | 15-20 | 90-120 |
| Полікарбонат | 3,2 | 1014-1015 | 1014-1015 | 4-8·10-3 | 150-165 | |
| Полістирол | 2,4-2,6 | 1014-1015 | 1015 | 1-3·10-4 | 20-35 | 70-90 |
| Поліамідні смоли | 3-4 | 1011-1012 | 1012 | 1-4·10-2 | 15-20 | 100-120 |
| Фторопласт-4 | 1,9-2,2 | 1015-1016 | 1017 | 1-2·10-4 | 20-30 | 250-300 |
Навчальне видання
Методичні вказівки до вивчення курсу та виконання контрольних завдань з дисципліни «Електротехнічні матеріали» (для студентів 2,3.курсів заочної форми навчання спеціальностей 6.090603 - ЕСЕ, 6.092202 - ЕТ, 6.090605 - СДС)
Укладачі: Віктор Федорович Рой,
Євген Дмитрович Дьяков
Відповідальний за випуск О.Г. Гриб
Редактор М.З. Аляб’єв
План 2007, поз. 155
Підп. до друку 20.03.2007 Формат 60´84 1/16 Папір офісний
Друк на ризографі Умовн.-друк. арк. 1,4 Обл.-вид. арк. 2,0
Тираж 200 прим. Замовл. №
61002, ХНАМГ, Харків, вул. Революції, 12
Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ
61002, ХНАМГ, Харків, вул. Революції, 12
Поиск по сайту: