Классификация материалов, применяемых в энергетике и электротехнике

Все электротехнические материалы делятся на группы по их электропроводности с учетом их функционального назначения.

1. Проводниковые материалы. Чистые металлы и их сплавы. Они имеют низкое удельное сопротивление (высокую проводимость). Из них изготавливают токоведущие части электрических машин и аппаратов: обмотки, катушки, контакты, токоведущие жилы проводов и кабелей.

2. Полупроводниковые материалы. Эта группа материалов обладает управляемой проводимостью. То есть, прикладывая к изделиям из этих материалов небольшое управляющее напряжение можно переводить их из токопроводящего состояния в изолирующее. К полупроводникам относятся такие материалы как кремний, германий, селен, арсенид галлия. Из них изготавливают силовые электронные ключи: тиристоры, транзисторы.

3.Магнитные материалы. Применяются для создания среды с малым магнитным сопротивлением (магнитопроводы, сердечники) т.е. для концентрации энергии магнитного поля в электрических машинах, аппаратах и приборах По отношению к электрическому току большинство магнитных материалов является проводниками. Основу магнитных материалов составляет железо и его сплавы. Из этих материалов изготавливают сердечники трансформаторов, магнитные системы электрических машин.

После появления мощных постоянных магнитов на основе неодима появился большой класс синхронных машин с бесконтактным возбуждением от постоянных магнитов. Все микромашины изготавливаются с постоянными магнитами, что значительно повышает их надежность.

4. Диэлектрики. Это материалы – антиподы проводников, они имеют высокое удельное сопротивление (низкую проводимость). Диэлектрические материалы имеют чрезвычайно важное значение для электротехники. Диэлектрики используются в различных электротехнических устройствах для создания электрической изоляции, которая окружает токоведущие части электротехнических устройств, отделяет друг от друга части, находящиеся под действием разных электрических потенциалов.

Еще одна область применения диэлектриков – это диэлектрики в конденсаторах, служащие для накопления энергии электрического поля и создания определенного значения электрической емкости конденсаторов.

Другое название диэлектриков – электроизоляционные материалы. Назначение электрической изоляции – не допустить прохождения электрического тока по каким-либо путям, не предусмотренным конструкцией или схемой устройства. Очевидно, что никакое устройство не может быть выполнено без применения электроизоляционных материалов.

В различных случаях к электроизоляционным материалам предъявляют самые разнообразные требования. Помимо электроизоляционных свойств большое значение имеют механические, тепловые и другие физико-химические свойства. Важное значение имеет также стоимость и дефицитность материалов.

По агрегатному состоянию электроизоляционные материалы делятся на твердые, жидкие и газообразные.

Большое практическое значение имеет деление электроизоляционных материалов в соответствии с их химической природой на органические и неорганические. Органические материалы обладают ценными механическими свойствами – гибкостью, эластичностью, им легко придавать требуемую форму, однако за редкими исключениями они имеют относительно низкую нагревостойкость.