Klasifikasi bahan listrik

Materi adalah objek dengan komposisi, struktur, dan sifat tertentu, yang dirancang untuk menjalankan fungsi tertentu. Bahan dapat memiliki keadaan agregat yang berbeda: padat, cair, gas atau plasma.

Fungsi yang dilakukan oleh bahan beragam: memastikan aliran arus (dalam bahan konduktif), mempertahankan bentuk tertentu di bawah beban mekanis (dalam bahan struktural), menyediakan insulasi (dalam bahan dielektrik), mengubah energi listrik menjadi panas (dalam bahan resistif) . Biasanya bahan tersebut memiliki beberapa fungsi. Misalnya, dielektrik pasti mengalami semacam tekanan mekanis, yaitu bahan struktural.

Ilmu material - ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, sifat material, perilaku material di bawah berbagai pengaruh: termal, listrik, magnet, dll., Serta ketika pengaruh ini digabungkan.

Material kelistrikan — ini adalah cabang ilmu material yang berhubungan dengan material untuk teknik kelistrikan dan energi, mis.bahan dengan sifat khusus yang diperlukan untuk desain, manufaktur, dan pengoperasian peralatan listrik.

Bahan memainkan peran penting dalam sektor energi. Misalnya isolator untuk saluran tegangan tinggi. Secara historis, yang pertama keluar dengan isolator porselen. Teknologi produksi mereka cukup kompleks dan berubah-ubah. Isolator cukup besar dan berat. Kami belajar bekerja dengan kaca - isolator kaca muncul. Mereka lebih ringan, lebih murah dan lebih mudah didiagnosis. Akhirnya, penemuan terbaru adalah insulator karet silikon.

Isolator karet pertama tidak terlalu berhasil. Seiring waktu, retakan mikro terbentuk di permukaannya, di mana kotoran menumpuk, jejak konduktif terbentuk, setelah itu isolator pecah. Studi mendetail tentang perilaku isolator di medan listrik konduktor saluran tegangan tinggi (OHL) dalam kondisi pengaruh atmosfer eksternal memungkinkan untuk memilih sejumlah aditif yang meningkatkan ketahanan terhadap pengaruh atmosfer, ketahanan terhadap polusi, dan efek pelepasan listrik. Akibatnya, seluruh kelas isolator yang ringan dan tahan lama kini telah dibuat untuk berbagai level tegangan operasi.

Sebagai perbandingan, berat isolator yang ditangguhkan untuk saluran udara 1150 kV sebanding dengan berat kabel dalam jarak antara penyangga dan berjumlah beberapa ton. Ini memaksa pemasangan rangkaian isolator paralel tambahan, yang meningkatkan beban pada penyangga. Ini membutuhkan penggunaan yang lebih tahan lama, yang berarti dukungan yang lebih masif. Hal ini meningkatkan konsumsi bahan, bobot penyangga yang besar secara signifikan meningkatkan biaya pemasangan.Sebagai referensi, biaya pemasangan mencapai 70% dari biaya pembangunan saluran listrik. Contoh tersebut menunjukkan bagaimana satu elemen struktural mempengaruhi struktur secara keseluruhan.

Dengan demikian, bahan listrik (ETM) adalah salah satu penentu kinerja teknis dan ekonomi masing-masing sistem tenaga.

Bahan utama yang digunakan dalam industri energi dapat dibagi menjadi beberapa kelas - bahan konduktif, bahan magnetik dan bahan dielektrik... Hal yang umum di antara mereka adalah bekerja di bawah kondisi tegangan, dan karenanya dalam medan listrik.

Bahan untuk kabel

Bahan konduktif disebut bahan yang sifat listrik utamanya adalah konduktivitas listrik, yang sangat menonjol dibandingkan dengan bahan listrik lainnya. Penggunaannya dalam teknologi terutama disebabkan oleh sifat ini, yang menentukan konduktivitas listrik spesifik yang tinggi pada suhu normal.

Baik zat padat maupun cair dan, dalam kondisi yang tepat, gas dapat digunakan sebagai penghantar arus listrik. Bahan konduktor padat paling penting yang digunakan dalam teknik kelistrikan adalah logam dan paduannya.

Konduktor cair termasuk logam cair dan berbagai elektrolit. Namun, untuk sebagian besar logam, titik lelehnya tinggi, dan hanya merkuri yang memiliki titik leleh sekitar minus 39 ° C yang dapat digunakan sebagai konduktor logam cair pada suhu normal. Logam lainnya adalah konduktor cair pada suhu tinggi.

Gas dan uap, termasuk logam, bukanlah konduktor dengan kekuatan medan listrik rendah.Namun, jika kekuatan medan melebihi nilai kritis tertentu yang memastikan terjadinya kejut dan fotoionisasi, maka gas dapat menjadi konduktor dengan konduktivitas elektronik dan ionik. Gas yang sangat terionisasi, dengan jumlah elektron sama dengan jumlah ion positif per satuan volume, adalah media konduktif khusus yang disebut plasma.

Sifat paling penting dari bahan konduktif untuk teknik kelistrikan adalah konduktivitas listrik dan termalnya, serta kemampuan untuk menghasilkan EMF termal.

Konduktivitas listrik mencirikan kemampuan suatu zat untuk menghantarkan arus listrik (lihat — konduktivitas listrik zat). Mekanisme aliran arus dalam logam disebabkan oleh pergerakan elektron bebas di bawah pengaruh medan listrik.

Bahan semikonduktor

Bahan semikonduktor adalah bahan yang menengah dalam konduktivitas spesifiknya antara bahan konduktif dan dielektrik dan yang sifat khasnya adalah ketergantungan yang sangat kuat dari konduktivitas spesifik pada konsentrasi dan jenis pengotor atau cacat lainnya, serta dalam banyak kasus pada pengaruh energi eksternal (suhu, kecerahan, dll.). NS.).

Semikonduktor termasuk kelompok besar zat konduktif elektronik yang resistivitasnya pada suhu normal lebih tinggi dari pada konduktor tetapi lebih rendah dari pada dielektrik dan berkisar antara 10-4 hingga 1010 Ohm • cm. Dalam energi, semikonduktor tidak digunakan secara langsung, tetapi komponen elektronik berbasis semikonduktor banyak digunakan. Ini adalah semua elektronik di stasiun, gardu induk, kantor pengiriman, layanan, dll. Penyearah, amplifier, generator, konverter.Semikonduktor berdasarkan silikon karbida juga diproduksi arester surja non-linier di saluran listrik (arrester surja).

Bahan dielektrik

Bahan dielektrik disebut bahan yang sifat listrik utamanya adalah kemampuan untuk mempolarisasi dan di mana keberadaan medan elektrostatik dimungkinkan. Dielektrik (teknis) nyata mendekati ideal, semakin rendah konduktivitas spesifiknya dan semakin lemah mekanisme polarisasi tertunda terkait dengan disipasi energi listrik dan pelepasan panas.

Polarisasi dielektrik disebut penampilan di dalamnya ketika diperkenalkan ke eksternal Medan listrik medan listrik internal makroskopis karena perpindahan partikel bermuatan yang membentuk molekul dielektrik. Dielektrik tempat medan seperti itu muncul disebut terpolarisasi.

Bahan magnetik

Bahan magnetik dirancang untuk bekerja di medan magnet dengan interaksi langsung dengan medan itu. Bahan magnet dibagi menjadi magnet lemah dan magnet kuat. Diamagnet dan paramagnet diklasifikasikan sebagai magnet lemah. Magnet yang kuat - feromagnet, yang pada gilirannya dapat lunak secara magnetis dan keras secara magnetis.

Bahan komposit

Material komposit adalah material yang tersusun dari beberapa komponen yang melakukan fungsi yang berbeda dan terdapat interface antar komponen.