Номер
варианта по последней цифре шифра
|
Наименование
магнитно-твердого материала
|
Пара-
метры
|
Значения
Н, кА/м; В, Тл.
|
1
|
Сплав
ЮНДК15
|
Н
|
0;
10; 20; 30; 40; 48.
|
|
|
В
|
0,75;
0,67; 0,56; 0,42; 0,2; 0.
|
Задача 1
Дано:= 0,3 м;=
0,2 м;=
1,2*10-3;= 0,7 кВ,
U = 700 В;=
30 Гц;=
3 кГц,
f2 = 3*10-3 Гц;=
0,3 МГц,
f3 = 0,3*106 Гц;
Ԑ = 2,0
ρv
= 1*1016 Ом*м;
ρs
= 2*1016 Ом;
tgδ
= 2.2*10-4
Решение
=Iv+Is.,=Iv+Is=35*10-13+292*10-13=327*10-13
А.,v
= ρv*h/ab
= 1*1016*1,2*10-3/(0,3*0,2) = 20*1013 Ом.,v
= U/Rv = 700/20*1013 = 35*10-13.,s =
ρs*h/2*1/a+b
= 2*1016*1,2*10-3/2*1/(0,3+0,2) = 2,4*1013
Ом.,
Is
=
U/Rs
= 700/2,4*1013
= 327*10-13
А.,
P1,2,3 =U2*ω1*C*tgδ.,
С = Ԑ0*Ԑ*S/h.,
Ԑ0 = 8,85*10-12.,
С = 8,85*10-12*2*0,06/1,2*10-3
= 0,885*10-9 Ф.,
ω =
2π*f1,2,3.,
ω1 =
2π*f1 =
2*3.14*30 = 188,4.,
ω2 =
2π*f2 =
2*3.14*3*103 = 18,84*103.,
ω3 =
2π*f3=2*3.14*0,3*106
= 1,884*106.,
Р1 =U2*ω1*C*tgδ
= 49*104*188,4*0,885*10-9*2,2*10-4 =18*10-6
Вт/м3.,
Р2 =U2*ω2*C*tgδ
= 49*104*18,84*103*0,885*10-9*2,2*10-4
=18*10-4 Вт/м3.,
Р3 = U2*ω3*C*tgδ
= 49*104*1,884*106*0,885*10-9*2,2*10-4
=18*10-2 Вт/м3.,
Руд1=
Р1/U
= 18*10-6/700 = 25,7*10-9 Вт.,
Руд2= Р2/U
= 18*10-4/700 = 25,7*10-7 Вт.,
Руд3= Р3/U
= 18*10-2/700 = 25,7*10-5 Вт.
Задача 2
Латунь Сплавы меди с цинком,
называемые латунями, широко используются в электротехнике. Цинк растворяется в
меди в пределах до 39%. В различных марках латуни содержание цинка может
доходить до 43%. Латуни, содержащие до 39%, имеют однофазную структуру
однородную структуру твёрдого раствора и называются α
- латунями.
Эти латуни обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготавливают
детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку.
Без нагрева из листовой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно
изготавливать детали сложной конфигурации.
Латуни содержанием цинка более
39% называют α+β - латунями или
двухфазными применяют главным образом для фасонных отливок.
Двух фазные латуни являются
более твёрдыми и хрупкими и обрабатываются давлением только в горячем
состоянии.
Присадка к латуням олова,
никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную
устойчивость, А добавки алюминия в композиции железом, никелем и марганцем
сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости
высокую твёрдость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а
проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.
Латунь - обладает достаточно
высоким относительным удлинением перед разрывом при повышенном по сравнению с
чистой медью пределе прочности при растяжении. Это даёт латуни технологические
преимущества перед медью при обработки штамповкой глубокой вытяжкой и т.п. В
соответствии с этим латунь применяют в электротехнике для изготовления
всевозможных токопроводящих деталей.
Латуни марок Л68 и Л63 в
следствии высокой пластичности хорошо штампуется и допускают гибку, легко
паяются всеми видами припоя. В электромашиностроении широко применяются для
различных токоведущих частей.
Латуни марок ЛС - 59 - 1 и ЛМЦ
58 - 2 применяются для изготовления роторных клеток электрических электродвигателей
и токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой горячем состоянии;
хорошо паяются различными припоями.
Латунь ЛА 67 - 2,5 применяются
для литых токоведущих деталей с повышенной механической прочности и твёрдости,
не требующих пайки мягкими припоями.
Молибден - светло-серый
материал с кубической объемно-центрированной решёткой типа α
- Fe, пора магнитик,
шкала Мооса определяет его твёрдость 4, 5 баллами. Механические свойства, как и
у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей
механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает
крайне низким коэффициентом теплового расширению. Молибден является тугоплавким
металлом:
температурой плавления - 2620
°С;
температурой кипения - 3700 °С;
Плотность - 10-20 Мг/м3;
Удельная теплоёмкость - 142 Дж
(кг*к);
Коэффициент теплопроводности -
54 Вт/(м*к);
ТК линейного расширения 6,5*106,
К-1;
Удельное сопротивление -
0,135*104,К-1;
Работа выхода электронов - 4,1
эВ;
ТК удельного сопротивления -
38*104,К-1.
Молибден широко применяется в
электровакуумной технике при менее высоких температурах, чем вольфрам;
накаливаемые детали из молибдена должны работать в вакууме, в инертном газе или
в восстановленной атмосфере.
Механическая прочность
молибдена в очень большой степени зависит от механической обработке материала,
виды изделия, диаметра стержней или проволоки и последующей термообработке.
Придел прочности при растяжении молибдена - от 350 до 2500 МПа и относительное
удлинение перед разрывом - от 2 до 55%. Плотность молибдена почти в два раза
меньше, чем вольфрама. В электровакуумной технике наиболее распространённые
марки молибдена МЧ (молибден чистый) и МК (молибден с кремниевой присадкой).
Последний обладает повышенной механической прочностью при высоких температурах.
Молибден применяется в качестве материала для электрических контактов.
Молибденовая проволока служит для изготовления высокотемпературных печей,
вводов электрического тока в лампочках.
Задача 3
Силен - элемент шестой группы
таблицы Д.И. Менделеева. Его получают на заводах при электрической очистки
меди. Силен существует в нескольких разновидностях - как аморфных, как и
кристаллических, разных цветов. Физические свойства серого кристаллического
силена гексагонального строения.
Свойства силена:
Плотность при 20°С - 4,8 Мг/м3;
Средний температурный
коэффициент линейного расширения (от 0 до 100°С) - 50*10-6, К-1;
Средняя удельная теплоёмкость
(0 - 100°С) - 330 Дж/кг*К;
Коэффициент теплопроводности -
4 Вт/м*к;
Температура плавления - 217 -
220 °С;
Удельная теплота плавления -
64,2*103 Дж/кг;
Коэффициент поверхностного
натяжения (при температуре плавления) - 0,11 Н/м;
Ширина запрещенной зоны при
20°С 1.70 - 1,90 эВ;
Подвижность дырок - 0.2*104
м2/В*с;
Первый ионизационный потенциал
- 9,75 В.
Удельное сопротивление силена
изменяется в очень широких пределах 1-1011 (Ом*м) и зависит от рода
концентрации примесей, температуры, освещённости. Силен обычно является
дырочным полупроводником. Примесей галогенов (хлор, бром, йод) уменьшают
удельное сопротивление силена, если концентрация этих примесей меньше 5*10-4
% по массе. Примеси теллура, ртути и рода других металлов. Из силена
изготавливают фотоэлементы и выпрямители в настоящее время применение селена
существенно сократилось.
Фоторезистор - называют
полупроводниковые приборы, проводимость которых меняется под действием света.
Сегодня фоторезисторы широко
применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется их высокой
чувствительностью, простой конструкцией, малыми габаритами и значительной
допускаемой мощностью рассеяния. Значительный интерес представляет
использование фоторезисторов в оптоэлектронике.
Фоторезистор (от фото и
резистор), представляет собой полупроводниковый резистор, омическое
сопротивление которого определяется степенью освещённости. В основе принципа
действия фоторезисторов лежит явление фотопроводимости полупроводников.
Фотопроводимость - увеличение электрической проводимости полупроводника под
действием света. Причина фотопроводимости - увеличение концентрации носителя
заряда - электронов в зоне проводимостей и дырок в валентной зоне. При
облучении полупроводника светом, достаточным для перехода электронов из
валентной зоны в зону проводимости, проводимость фоторезисторов увеличивается.
В качестве материалов для
фоторезисторов широко используются: сульфиды, селениды, тилуриды различных
элементов, а также соединения типа АIM
ВV.
В инфракрасной области могут быть использованы фоторезисторы на основе - Pb
S, PbSe,
PbTe, InSb,
в области видимого света и ближнего спектра ультрафиолета - CdS.
Задача 4
Пермаллой 50НХС -
железоникелевые сплавы, обладающие весьма большой начальной магнитной
проницаемостью в области слабых полей, что связано с практическим отсутствием у
них анизотропии и магнитострикции. Различают высоко никелевые низконикелевые
пермаллои. Пермаллой 50НХС - относится к низко никелевому пермаллою, содержания
никеля 50%.
Основная характеристика сплава
- высокая магнитная проницаемость и повышенное удельное сопротивление.
НХС расшифровывается - 50%
никеля, Н - никель, Х - хром, С - кремний.
Пермаллой 50НХС изготавливается
в виде холоднокатаных лент толщиной - от 0,1-0,35;
Начальная магнитная
проницаемость не менее 2470-3180;
Максимальная магнитная
проницаемость не менее 24700-30230;
Коэрцитивная сила 13-8 А/м;
Индукция технического насыщения
не менее 1.
Из сплава 50НХС выполняют
сердечники импульсных трансформаторов и аппаратуры связи звуковых и высоких
частот в режиме без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием.
Сплав ЮНДК15 - является сплавом
содержащим кобальт - 15%, применяется в тех случаях, когда требуется повышенные
магнитные свойства и нужен изотропный магнитный материал. Изготавливают
постоянные магниты, полученные которые получены методом литья и имеют высокие
магнитные характеристики: Br=
0,5-1,4 Tл, Hc=
(42-145)*103 А/м.
Буквы в марке сплава
обозначают: Ю - алюминий, Н - никель, Д - медь, К - кобальт. Цифры состоящие
соответствующей буквой, показывают содержание данного компонента сплава в
процентах (по массе).
Рассчитать и построить
зависимость магнитной проницаемости μ
от напряженности магнитного поля Н (для магнитно-мягкого материала), магнитной
индукции В от магнитной энергии WL
(для
магнитно-твердого материала) См. рисунок 1,2,3.
Решение
μ
= В/(μ0*Н
).,
μ0
=
4π*10-7.,
μ
= 0,2/(12,56*10-7*0,01) = 16*106.,
μ
= 0,65/(12,56*10-7*0,03) = 17,3*106.,
μ
= 0,75/(12,56*10-7*0,05) = 12*106.,
μ
= 1,05/(12,56*10-7*0,1) = 8,4*106.,
μ=1,24/(12,56*10-7*0,3)
= 3,3*106.,
μ=1,28/(12,56*10-7*0,5)
= 2,04*106.
WL =
(B*H)/2.,
WL =
(0,75*0)/2=0.,
WL =
(0,67*10)/2=3,35.,
WL =
(0,56*20)/2=5,6.,
WL =
(0,42*30)/2=6,3.,
WL = (0,2*40)/2=4.,
WL = (0*48)/2=0.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Список использованных источников
1.Богородицкий
Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М.Электротехнические материалы. 7 - е изд. Л.:
Энергоатомиздат, 1985.
2.Богородицкий
Н.П., Пасынков В.В. Материалы радиоэлектронной техники. М.: Высшая школа, 1969.
3.Казарновский
Д.И., Яманов С.А. Рдиотехнические материалы. М.: Высшая школа, 1972.
4.Серебряков
А.С. Электротехническое материаловедение. Проводниковые, полупроводниковые и
магнитные материалы: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. М.: ГОУ
"Учебно - методический центр по образованию на железнодорожном
трпнспорте", 2008. 372 с.
6.Справочник
по электротехническим материалам / под ред. Ю.В. Корицкого.
В 3 т. М.-л.: Энергия, т.1.
1974; т. 2, 1974; т. 3, 1985.