电工材料及应用(J1)
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强电材料知识点总结一、基本概念强电材料是指在电气设备、电子器件中用来传输、控制和调节电能的材料。
它主要用于承受较大的电流和电压,在高电压、大电流下有较好的绝缘性、耐热性、导电性和耐腐蚀性能。
强电材料通常包括导电材料、绝缘材料、耐热材料和耐腐蚀材料等。
在电力系统、电子器件、通信设备等领域有着广泛的应用。
二、分类根据强电材料的性能和用途,可以将其分为导电材料、绝缘材料、耐热材料和耐腐蚀材料等几大类。
1.导电材料导电材料是一类具有良好导电性能的材料。
它通常具有较低的电阻率和较高的导电性能,能够有效地传输电流。
导电材料主要包括金属材料、导电聚合物材料和碳材料等。
金属材料是最常见的导电材料,具有良好的导电性能和机械性能,广泛应用于电子器件、电力系统等领域。
导电聚合物材料是一种导电性能优异的高分子材料,具有良好的加工性能和耐腐蚀性能,适用于各种电子产品的制造。
碳材料是一种新型的导电材料,具有较好的导电性能和耐热性能,被广泛应用于电子设备、电池等领域。
2.绝缘材料绝缘材料是一类具有良好绝缘性能的材料。
它通常具有较高的电阻率和较好的绝缘性能,能够有效地阻止电流流动。
绝缘材料主要包括绝缘树脂、绝缘胶、绝缘纸、绝缘布等。
绝缘树脂是一种常用的绝缘材料,具有良好的绝缘性能、机械性能和耐热性能,广泛应用于电力系统、电子器件等领域。
绝缘胶是一种具有优异绝缘性能的高分子材料,具有较好的耐热性和耐腐蚀性能,适用于各种绝缘材料的粘接和封装。
绝缘纸和绝缘布是一种具有良好绝缘性能的复合材料,主要用于电力系统、电子器件等领域的绝缘保护。
3.耐热材料耐热材料是一类具有良好耐热性能的材料。
它通常能够在高温条件下保持较稳定的物理性能和化学性能。
耐热材料主要包括陶瓷材料、耐热塑料等。
陶瓷材料是最常见的耐热材料,具有良好的耐热性能、绝缘性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于高温电子器件、电力系统等领域。
耐热塑料是一种具有良好高温稳定性的高分子材料,具有较好的机械性能和绝缘性能,适用于高温环境下的电子产品的制造。
《电工基础》课程标准适用专业:城市轨道交通车辆技术课程编码:Z108404K0开设时间:第1学期学时数:84一、课程概述《电工基础》是针对轨道交通机车车辆类专业开设的电类基础课程,此课程有助于培养轨道交通岗位技能人才所必须具有的电工基本技能,让学生掌握所必备的电路、电工的基本理论及其分析计算的基本方法,了解常用的最基本的电信号的基本规律和表示方法,熟练使用电工工具、仪器仪表进行设备安装、维护与检修,为后续专业课程的学习及从事轨道交通类电气技术工作奠定扎实的基础,培养学生安全、环保、成本、产品质量、团队合作等意识。
二、教学目标(一)知识目标(1)深刻理解电路模型的概念、电流、电压及其参考方向的概念。
熟练掌握电阻元件、电感元件、电容元件、理想电压源、理想电流源的参数与电压、电流关系。
(2)熟练掌握基尔霍夫定理的应用,深刻理解电阻电路及电源电路的等效变换概念。
(3)熟练掌握戴维南定理、叠加定理、支路电流法、节点电压法的应用(4)掌握电容、电感元件的特性及其储能特征。
(5)掌握正弦交流电的基本特征(6)掌握单相正弦交流电路的电流、电压、功率的基本计算方法。
(7)掌握三相正弦交流电路的电流、电压、功率的基本计算方法。
(8)了解磁与电磁的基本概念,掌握变压器的结构、工作原理与应用。
(9)了解电路的过渡过程,掌握换路定律,深刻理解时间常数的意义。
(10)掌握一阶电路的三要素法。
(11)了解直流激励下的RC、RL串联电路的零输入响应/零状态响应/全响应过程。
(二)能力目标(1)能熟练使用戴维南定理、叠加定理、支路电流法、节点电压法等方法分析与计算线性直流电路的电压、电流与功率。
(2)能熟练分析与计算单相正弦交流电路的电流、电压与功率。
(3)能熟练分析与计算三相正弦交流电路的电流、电压与功率。
(4)能熟练掌握变压器的变压、变流与阻抗变换功能,判别变压器的同名端。
(5)能熟练使用一阶电路的三要素法分析一阶电路的暂态过程。
低压断路器常用材料主要包括以下材料:1、热双金属材料2、电阻合金材料3、触头材料4、绝缘压塑料5、磁性材料6、弹性材料热双金属材料热双金属是由两层不同膨胀系数的金属(或合金)组元彼此牢固结合而成的复合材料。
其中热膨胀系数较高的一层,称为主动层,热膨胀系数较低的一层,称为被动层。
有时为了获得特殊性能,还可以复合第三层(中间层)。
由主动层产生的力和由被动层所产生的拉力组成的合力矩使热双金属的弯曲受到限制时,将产生推力,热能转变为机械能。
热双金属材料可分为:高灵敏度型、通用型、低温型、高温型、特殊型和电阻系列等类别。
热双金属材料的主要性能有:电阻率、比弯曲、弹性模量E、线性温度围、允许使用温度围和密度等。
比弯曲:单位厚度的平直热双金属试样每变化单位温度时纵向中心线的曲率变化之半。
单位名称为每摄氏度,单位符号为/10-6℃-1。
目前最常用的双金属材料有:5J4140、5J20110(5J11)、5J1480(5J18)、5J1578(5J16)、R5、R10、R15(R12)、R25、R30、R50等。
其中,5J4140、5J20110(5J11)、5J1480(5J18)、5J1455(R50)、5J1430(R33)等用于电流规格较小的直热式(由双金属元件直接通电发热)断路器。
5J表示双金属,5J20110中的20为比弯曲K值,110为20℃时的电阻率(μΩ·cm)。
一些中等规格电流如40、50、63A断路器等,它的旁热式或直热式大量使用R15(R12)、R25、R30、R50等。
它们使用3Ni24Cr2(镍鉻钢)为主动层,Ni36为被动层,加上中间层如锆铜Cu-Zr(多用于R15、R12)和镍层(用于R30、R50)。
改变中间层的厚度,可以调节电阻率的大小。
R后面的数值越小,适用的电流等级越大,反之,适用的电流等级越小。
同时还表示该材料20℃时的电阻率(μΩ·cm)。
大电流等级的塑壳式断路器不再采用旁热式或直热式的双金属元件作为过载延时的保护。
单元十三电力电子技术基础(教案)注:表格内黑体字格式为(黑体,小四号,1.25倍行距,居中)比硅整流元件更为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。
1.晶闸管结构:晶闸管从结构上分为螺旋式和平板式。
它们具有三个电极,分别为阳极A 、阴极K 和控制极G 。
容量大的晶闸管一般采用平板式,容量小的晶闸管与大功率二极管外形相似,只是比二极管多了一个控制极。
晶闸管是PNPN 四层三端器件,共有三个PN 结。
分析原理时,可以把它看作是由一个PNP 管和一个NPN 管所组成,其等效图解如图13-1-2(a)所示,图13-1-2(b)为晶闸管的电路符号。
a ) 螺栓型b )平板型c )符号图13-1-1 晶闸管管芯及电路符号表示2.晶闸管的工作原理:当阳极A 加上正向电压时,BG 1和BG 2管均处于放大状态。
此时,如果从控制极G 输入一个正向触发信号,BG 2便有基流I b2流过,经BG2放大,其集电极电流I c2=β2I b2。
因为BG 2的集电极直接与BG 1的基极相连,所以I b1=I c2,于是BG1的发射极电流I e1=(1+β1)I b1 β1β2I b2。
这个电流又流回到BG 2的基极,形成正反馈,使I b2不断增大,结果两个管子的电流剧增,可控硅使饱和导通。
这个导通在极短时间内完成的,一般不超过几微妙,称为触发导通过程。
sd图13-1-2 单向可控硅结构示意图、等效电路及其符号(a)(b)由于BG 1和BG 2所构成的正反馈作用,所以一旦可控硅导通后,即使控制极G的电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态,由于触发信号只起触发作用,没有关断功能,所以单向可控硅是不可通过改变控制极G 的电压关断的。
晶闸管导通时,A 与K 极间的正向压降一般约为0.6V~1.2V ,当应该注意的是,如果因外电路负载电阻值的增加而使晶闸管的阳极电流I A 降到某一数值时,就不能再维持正反馈过程,晶闸管不导通,呈正向阻断状态。
常见电工材料在绝缘上的应用——高电压工程2021年4月21日目录第一章固体绝缘材料 (3)一、概况 (3)二、分类 (3)三、常见固体绝缘材料举例 (4)1、NOMEX绝缘纸 (4)2、绝缘漆 (5)3、酚醛树脂 (6)第二章液体绝缘材料 (7)一、简介 (7)二、分类: (7)1、按极性强弱: (7)2、按材料来源: (7)三、几种常见液体绝缘材料介绍 (8)1、变压器油: (8)2、硅油 (10)第三章气体绝缘材料 (11)一、简介 (11)二、纯气体绝缘材料 (12)1、空气 (12)2、SF6气体 (12)3、氮气 (13)三、混合气体绝缘材料 (13)1、SF6/N2混合气体 (13)2、SF6/CO2混合气体 (14)附录:小组分工 (15)参考文献: (15)第一章固体绝缘材料一、概况固体绝缘材料可分有机、无机两类。
有机固体绝缘材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用薄膜、复合制品和粘带、电工用层压制品等。
无机固体绝缘材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。
相比之下,固体绝缘材料品种多样,也最为重要。
二、分类三、常见固体绝缘材料举例1、NOMEX绝缘纸NOMEX 绝缘纸是一种高结晶、由热塑性芳香聚酰胺纤维合成、经特殊设备加工制成的耐高温的绝缘材料。
即使温度超过220℃时,它的稳定性依然良好。
在液体冷却介质中高温运行不会裂解,正常工作状态下,该绝缘纸可耐受180℃温度〔变压器中普通绝缘纸为A 级绝缘105℃〕。
NOMEX绝缘纸是一种芳香族聚酰胺,由两种形式的芳香族聚酰胺的聚合物制成。
细小的纤维状粘结颗粒一层析纤维是在很高的剪切作用下从聚合物上直接切下来的。
这些颗粒与从纤维丝上切下的一定长度的短纤维混合在一起。
短纤维及层析纤维两种组元在一种水基浆料中混合,再由专门的制纸机制成成连续的片状构造。
刚从机器中出来的纸的密度较低,只具有中等的机械和电气性能。
一、概述一种以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件,创制于1957年,由于它特性类似于真空闸流管,所以国际上通称为硅晶体闸流管,简称晶闸管T。
又由于晶闸管最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件,简称为可控硅SCR。
在性能上,可控硅不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件(谷称“死硅”)更为可贵的可控性。
它只有导通和关断两种状态。
可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备,如果超过此频率,因元件开关损髦显著增加,允许通过的平均电流相降低,此时,标称电流应降级使用。
可控硅的优点很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应极快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪音;效率高,成本低等等。
可控硅的弱点:静态及动态的过载能力较差;容易受干扰而误导通。
可控硅从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。
二、可控硅元件的结构和型号1、结构不管可控硅的外形如何,它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。
见图1。
它有三个PN结(J1、J2、J3),从J1结构的P1层引出阳极A,从N2层引出阴级K,从P2层引出控制极G,所以它是一种四层三端的半导体器件图1、可控硅结构示意图和符号图2、型号目前国产可控硅的型号有部颁新、旧标准两种,新型号将逐步取代旧型号。
表一 KP型可控硅新旧标准主要特性参数对照表KP型可控硅的电流电压级别见表二表二、KP型可控硅电流电压级别示例:(1)KP5-10表示通态平均电流5安,正向重复峰值电压1000伏的普通反向阻断型可控硅元件。
(2)KP500-12D表示通态平均电流500安,正、反向重复峰值电压1200伏,通态平均电压0.7伏的业通反向阻断型可控硅元件。
(3)3CT5/600表示通态平均电流5安,正、反向重复峰值电压600伏的旧型号普通可控硅元件。
三、可控硅元件的工作原理及基本特性1、工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结,分析原理时,可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图2所示图2、可控硅等效图解图当阳极A加上正向电压时,BG1和BG2管均处于放大状态。