kategorije: Izdvojeni članci » Zanimljive činjenice
Broj pregledavanja: 8800
Komentari na članak: 0

Primjeri upotrebe keramičkih materijala u elektrotehnici i elektroenergetici

 

Keramika - miješane i posebno obrađene sitno mljevene anorganske tvari - široko se koristi u modernom elektrotehničkom postrojenju. Prvi keramički materijali dobiveni su upravo sinterim prahom, zbog čega je snažan, toplinski otporan, inertan na većinu medija, koji ima male dielektrične gubitke, otporan na zračenje, sposoban za dugotrajan rad u uvjetima promjenjive vlažnosti, temperature i pritiska keramike. I to je samo dio izvanrednih svojstava keramike.

Keramički izolator

U 50-ima je počela aktivno rasti upotreba ferita (složeni oksidi na bazi željeznog oksida), a zatim su pokušali koristiti posebno pripremljenu keramiku u kondenzatorima, otpornicima, visokotemperaturnim elementima, za proizvodnju mikrostrujnih supstrata, a počevši od kasnih 80-ih, u visokotemperaturnim superprevodnicima , Kasnije su posebno razvijeni i stvoreni keramički materijali s traženim svojstvima - razvio se novi znanstveni smjer u znanosti o materijalima.

keramika

Trofazna struktura keramike nastaje iz: kristalne, staklene i plinske faze. Glavna faza je kristalna, krute otopine ili kemijski spojevi određuju glavna svojstva dobivenog materijala.

Staklasta faza je sloj između kristala ili pojedinih mikročestica koji služe kao vezivo. Plinska faza je u porama materijala. Prisutnost pora, u uvjetima visoke vlažnosti, nepovoljno utječe na kvalitetu keramike.


1. Termistori

Mješoviti termisori oksidnih prijelaznih metala nazivaju se termistori. Dolaze s pozitivnim temperaturnim koeficijentom otpora i negativnim temperaturnim koeficijentom otpora (PTC ili NTC).

U središtu takvih detalja nalazi se keramički poluvodič izrađen sinteriranjem u zraku višefazne strukture granuliranih nitrida i metalnih oksida.

Sinteriranje se vrši pri temperaturi od oko 1200 ° C. U ovom su slučaju prijelazni metali: nikl, magnezij, kobalt.

Specifična vodljivost termistora prvenstveno ovisi o stupnju oksidacije i trenutnoj temperaturi rezultirajuće keramike, a dodatna promjena vodljivosti u jednom ili drugom smjeru postiže se unošenjem male količine aditiva u obliku litija ili natrija.

termorezistor

Termistori su maleni, izrađeni su u obliku perlica, diskova ili cilindara promjera 0,1 mm do 4 cm, sa žicama. Na platinaste žice pričvršćuje se perla, a zatim je perla prekrivena staklom, koje se sinterira na 300 ° C, ili se kuglica zapečati unutar staklene cijevi.

U slučaju diskova, metalni se premaz nanosi s diska s obje strane, na koji su zaključci zavareni. Ovi se keramički dijelovi često mogu naći na tiskanim pločama vrlo velikog broja električnih uređaja, kao i u termičkim senzorima.

Pogledajte i na našoj web stranici:

Korištenje termistora u temperaturnim senzorima

Kako odabrati pravi senzor temperature

Uređaj i princip rada senzora vlažnosti termistora



2. Grijaći elementi

Keramički grijaći elementi su otporna (volframova) žica okružena omotačem od keramičkog materijala. Posebno se proizvode industrijski infracrveni grijači koji su otporni na temperaturne ekstremne uvjete i inertni na kemijski agresivna okruženja.

Kako je u tim elementima isključen pristup kisika do spirale, metal spirale ne oksidira tijekom rada.Takvi grijači su sposobni raditi desetljećima, a spirala iznutra ostaje netaknuta.

Pogledajte ovu temu:

Kako su uređeni moderni grijaći elementi?

Usporedba grijaćih elemenata i keramičkih grijača

Keramički grijaći element

Drugi primjer uspješne upotrebe keramičkog grijaćeg elementa u elektrotehnici je lemljenje. Ovdje je keramički grijač izveden u obliku valjka, unutar kojeg se fino dispergirani volframov prah spiralno nanosi na keramičku tanku podlogu, koja se valja u cijev oko šipke od aluminijskog oksida i peče u vodikovom mediju na temperaturi od oko 1500 ° C.

Element je izdržljiv, visoka izolacija, a radni vijek je dug. Element ima karakterističan tehnološki utor.

Više informacija o keramičkim nosačima potražite ovdje - Dizajni modernih električnih glačala za lemljenje

Keramičko lemljenje

Stopa grijanja keramičkog lemilice


3. Varistori

Varistor ima nelinearni otpor povezan s naponom koji je primijenjen na njegove stezaljke, u ovoj je I-V karakteristici varistor nešto sličan poluvodičkom uređaju - dvosmjernoj zener diodi.

Keramički kristalni poluvodič za varistor izrađen je na osnovi cinkovog oksida s dodatkom bizmuta, magnezija, kobalta itd. Sinteriranjem. U trenutku zaštite kruga od naprezanja struje može rasipati puno energije, čak i ako se munje ili oštro odspojeni induktivni teret pokaže kao izvor šoka.

varistori

Keramički varistori različitih oblika i veličina - služe u mrežnim i istosmjernim naponskim mrežama, u napajanjima niskog napona i na drugim primijenjenim područjima elektrotehnike. Najčešće se mogu naći varistori na tiskanim pločama, gdje su tradicionalno predstavljeni u obliku diskova s ​​žicama.

Primjeri upotrebe keramičkih varistora u tehnologiji:

Modularni odvodnici prenapona za zaštitu ožičenja

Štitnici od prenapona za kućanske uređaje

Zaštita od prenapona za naponske poluvodičke uređaje


4. Keramičke podloge za integrirane sklopove

Keramičke podloge za integrirane krugove

Izolacijske podloge za provođenje topline za tranzistore nisu samo silikonske, već i keramičke. Najpopularnije su keramičke podloge od glinice koja ih karakterizira visoka čvrstoća, dobra otpornost na toplinu, otpornost na mehaničku abraziju i imaju male dielektrične gubitke.

Podloge aluminij nitrida imaju 8 puta veću toplinsku provodljivost od glinice. A cirkonijev oksid karakterizira još veća mehanička čvrstoća.


5. Keramički izolatori

Keramički izolatori izrađeni od elektrotehničkog porculana tradicionalno se široko koriste u elektrotehnici. Visokonaponska oprema nezamisliva je bez njih. Osobitost ove vrste keramike je da joj tehnološka svojstva omogućuju stvaranje proizvoda složenih oblika i gotovo bilo koje veličine. U ovom je slučaju raspon temperature sinterovanja porculana dovoljno širok da se dobije dovoljno dobra ujednačenost u procesu paljenja izolatora kroz cijeli volumen proizvoda.

Keramički izolator

Uz sve veća naprezanja, potrebno je povećati veličinu izolatora izrađenih od elektrotehničkog porculana, a čvrstoća i otpornost na taloženje samo čine porculansku masu neophodnom za visokonaponsku elektrotehniku. 50% - glina i kaolini, oni pružaju duktilnost električnog porculana, kao i njegovu oblikovanost i čvrstoću u očvrslom stanju. Maseni proizvodi od feldspar dodani smjesi - proširuju raspon temperature sinteriranja.

Iako mnogi moderni keramički materijali u nekim aspektima nadmašuju elektrotehnički porculan, tehnološki porculan ne zahtijeva skupe sirovine, nema potrebe za povećanjem temperature pečenja, a njegova plastičnost je u početku izvrsna.

Keramičke uvojke transformatora

6. Superprevodnici

Fenomen superprovodljivosti koji se koristi za stvaranje najjačih magnetskih polja (posebice se koristi u ciklotronima) ostvaruje se prolaskom struje kroz superprevodnik bez gubitaka topline. Da bi se postigao gornji rezultat, koriste se superprovodnici tipa II, za koje je karakterističan suživot i supravodljivosti i magnetskog polja istovremeno.

supravodiči

Tanke niti normalnog metala prodiru u uzorak, a svaki filament nosi kvant magnetskog fluksa. Na niskim temperaturama, u području vrelišta dušika (iznad −196 ° C), ponovo se mora koristiti keramika s dobro razdvojenim ravninama bakra-kisika (superprevodnici na bazi kupata).

Zapis superprevodljivosti pripada keramičkom spoju Hg - Ba - Ca - Cu - O (F), otkrivenom 2003. godine, jer pri tlaku od 400 kbar postaje superprovodnik čak i pri temperaturama do -107 ° C. Ovo je vrlo visoka temperatura za supravodljivost.

Pogledajte više o ovoj temi: Visokotemperaturna supravodljivost i njegova primjena

Pogledajte također na elektrohomepro.com:

  • Koji je senzor temperature bolji, kriteriji odabira senzora
  • Najpopularniji materijali za električnu izolaciju
  • Koji je grijač zraka bolji: PETN ili keramički?
  • Kako odrediti vrstu kondenzatora
  • Vrste popularnih Peltier modula

  •