Волокнистые материалы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Содержание:

    Введение………………………………………………………………..3

1. Волокнистые материалы…………………………………….……..4
2. Основные элементы провода………………………………………8

Заключение…………………………………………………………….15

Список  литературы……………………………………………………16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение.

    Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника  относится к части техники, включающей совокупность средств, способов и методов  человеческой деятельности, созданных  для разработки, конструирования, производства и использования электротехнических и радиоэлектронных материалов, электрической  изоляции, кабелей и проводов, электрических  конденсаторов, как объектов и устройств, являющихся неотъемлемой частью электроэнергетического, электротехнического и радиоэлектронного  оборудования.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Волокнистые материалы.

    Волокнистые материалы делятся на естественные и искусственные. Естественные волокнистые  материалы существуют в природе  в готовом виде; их необходимо лишь обработать, отделить от примесей и  посторонних частиц. Искусственные волокнистые материалы получают путем химического синтеза, термической и механической обработки различных органических или неорганических соединений. Естественные волокнистые материалы делятся на три группы: растительного, животного и минерального происхождения. Волокнистые материалы растительного происхождения находятся в лубе, листьях, семенных коробочках и других частях некоторых растений (хлопчатник, лен, конопля и др.). Волокнистые материалы животного происхождения - это шерсть и волос животных, шелковичное волокно и т. п. Минеральным волокнистым материалом является асбест и т. п. К искусственным волокнистым материалам относятся материалы из природных высокомолекулярных соединений (целлюлоза, белки), синтетические материалы, стеклянная и минеральная вата, металлические волокна и пр.

    Одним из важных технических свойств волокнистых  материалов является их эластичность-способность  растягиваться и пружинить.

    По  химическому составу волокнистые  материалы подразделяют на минеральную  вату, стекловолокно, базальтовое волокно. Они имеют сходный коэффициент  теплопроводности от 0,042 до 0,05 Вт/(м  К) и различаются по температуре  эксплуатации, экологическим и физическим свойствам.

    Минеральная вата

    Минеральная вата - это волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей. Ведущие мировые производители в качестве сырья используют исключительно горные породы, что позволяет получать минеральную вату высокого качества с длительным сроком эксплуатации. Такой материал рекомендуется применять для ответственных конструкций, когда требуется многолетняя надежная работа строений. Минеральная вата, полученная из доменных шлаков, не обладает достаточной долговечностью в условиях знакопеременных температур, повышенной влажности, действия высоких нагрузок и деформаций. Ее применение оправдано в дачном строительстве, при возведении временных сооружений и для конструкций, в которых легко выполняются ремонтные работы.

    Преимущества:

• Не горит - относится к классу негорючих материаллов (НГ). Эффективно препятствует распространению пламени и применяется в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур, но при условии, что они не будут подвергаться механическим воздействиям, способным изменить их форму, после того как присутствующий связующий компонент разрушится. Минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С, в то время как связующий компонент начинает разрушаться уже при температуре 250°С. При более высоких температурах, даже после разрушения связующего, волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя прочность и создавая защиту от огня.
• Ничтожно малая усадка (в том числе термическая) и сохранение своих геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации.
• Минеральная вата негигроскопична, содержание влаги в изделиях из нее при нормальных условиях эксплуатации составляет 0,5% по объему. Чтобы минимизировать водопоглощение при проведении монтажа изоляции во влажных условиях, минеральную вату, как правило, пропитывают специальными водоотталкивающими составами (кремний-органическими соединениями или специальными маслами).
• Высокая химическая стойкость. Минеральная вата является химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов.

    Недостатки:

• Обладает высокой паропроницаемостью. Диффундирующий сквозь минераловатный утеплитель пар конденсируется в его толще. В результате происходит уменьшение термического сопротивления ограждающей конструкции в течение всего холодного времени года. Конструкция должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимизировать прохождение паров влаги и, как следствие, возникновение конденсата. Минераловатный утеплитель должен быть защищен с одной стороны пароизоляционным барьером. Снаружи, напротив, должны быть созданы благоприятные условия для свободного выхода пара (высыхания утеплителя).

    Базальтовое волокно

    То  же, что и минераловата, но изготавливается  из базальтовых горных пород.

    Преимущества  по сравнению с минераловатой:

• Экологически безопасны. Не содержат органических, канцерогенных и горючих веществ, имеют формулу природного камня – базальта. В отличие от материалов из базальтового волокна минераловатные изделия содержат 4-5% по массе органических веществ.
• Долговечность. Срок службы материалов из базальтового волокна в несколько раз выше, чем изделий из минеральной ваты и достигает 30-40 лет;
• Технологичность при монтаже. Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные - ножовкой.
• Не боятся ультрафиолета.
• Не боятся вибраций. Так, изделия и минеральной ваты при вибрациях разрушаются.

    Стекловата (стекловолокно)

    Cтекловолокно представляет собой волокно, которое по технологии получения и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для получения стеклянного волокна используют то же самое сырье, что для обычного стекла, или отходы стекольной промышленности. Основное отличие стекловаты от минеральной ваты состоит в длине волокон: средняя длина стекловолокна составляет 5 см, в то время как длина каменного волокна - 1,5 см.

    В связи с этим стекловолокно имеет  ряд преимуществ.

• Одно из них - повышенная упругость изделий из стеклянного волокна, позволяющая транспортировать материал (спрессованный по сравнению с первоначальным объемом в 4 раза) в виде рулонов и упаковок. В развернутом виде материал быстро восстанавливает свой первоначальный объем и форму непосредственно после вскрытия упаковки.
• Изделия из стекловолокна отличаются повышенной упругостью, что позволяет маты из стекловолокна транспортировать в виде рулонов. В развернутом виде они возвращаются практически к исходной толщине.
• Стекловолокнистые изделия имеют большую прочность и отличаются виброустойчивостью.

    Недостатки  стекловолокна:

• Температура эксплуатации не превышает 400°С.

    Штапельное  волокно

    По  способам изготовления, волокна подразделяются на непрерывное и штапельное. Непрерывное  волокно получают методом вытягивания  через фильеры. Штапельное волокно  получают из расплавленной массы  способами вертикального раздува  паром или воздухом, центробежным, центробежно-фильерно-дутьевым, раздувом первичных непрерывных стеклянных волокон потоком раскаленных  газов.

    Маты  прошивные

    Применение  синтетического связующего, для сцепления  волокон, является слабым местом волокнистых  материалов, что определяет их экологические  свойства и температурный интервал эксплуатации. Для повышения температурного интервала эксплуатации, маты из волокнистого материала прошивают стеклянными  нитями. От этого верхний температурный  интервал эксплуатации повышается от 400°С до 700°С.

    Изделия из супертонкого волокна

    Супертонкие волокна обладают особыми свойствами, что позволяет применять их без  связующего в виде матов, где скрепление волокон между собой происходит за счет сил естественного сцепления. Различают следующие изделия  из супертонкого волокна:

• СТВ, БСТВ - изделие из супертонкого стеклянного и базальтового волокна без связующего;
• ТИС, ТИБ - изделия из супертонких штапельных стеклянных и базальтовых волокон, прошитых нитями.

 

2. Основные  элементы провода.

    Провод  — соединительный проводник, служащий проводящим соединением между источником электрического тока и потребителем, а также между компонентами.

    Провода классифицируются по проводимости, площади  поперечного сечения, материалу  проводника, типу изоляции, гибкости, теплостойкости и т. п.

    Провода разделяются на:изолированные и  неизолированные; защищенные и не защищенные.

    Контактные  провода служат для передачи электрической энергии подвижному составу через непосредственный контакт с его токоприемником. Эти провода должны отвечать не только требованиям, предъявляемым к проводнику электрического тока, но и дополнительным особенностям его работы. Отскольжения контактных вставок токоприемников провод истирается, а при отрыве токоприемников от провода под нагрузкой образуются подгары с оплавлением поверхности провода; провод работает при больших натяжениях, подвергается динамическим нагрузкам от ударов неисправных токоприемников и сошедших штанг, изгибам и вибрациям от воздействий подвижного состава. Протекание электрического тока сопровождается нагревом провода. Температура провода может быть значительной в условиях повышенных нагрузок и особенно в вынужденном режиме работы. Провод подвергается действию сил, возникающих от собственной массы и изменений длины при изменении температуры окружающего воздуха, а также действию внешних сил от воздействия ветра и гололеда.

    Для работы в этих условиях провод должен обладать высокими механическими и  электрическими свойствами: прочностью, износотермоустойчивостью, электропроводностью, стойкостью к воздействию электрической  дуги и длительным срокам службы.

    Контактные  провода изготавливаются согласно ГОСТ 2584-86 Из меди; низколегированной  меди с небольшим содержанием (0,01-0,06%) легирующих присадок магния (Мг), циркония (Цр), олова (Ол), кремния (Кр) или титана (Ти) или бронзы с легирующими компонентами из магния, кадмия или циркония в пределах 0,1-1,1% в зависимости от легирующего материала и технических требований к проводу. Допускаются провода с двумя или несколькими легирующими элементами, например, в низколегированных и, бронзовых контактных проводах, кроме олова, в качестве легирующих компонентов применяют магний, кадмий и др.

    Обозначения типов контактных проводов следующие: МК - контактный медный круглый; МФ - контактный медный фасонный; МФО - контактный медный фасонный овальный; НЛФ - контактный низколегированный  фасонный; НЛФО - контактный низколегированный  фасонный овальный; Брф - контактный бронзовый  фасонный; БрфО - контактный бронзовый  фасонный овальный. Площадь сечения  некоторых из упомянутых контактных проводов показана на рис.4, а, 6, в, г.

    Контактный  провод изготавливается методом  холодного волочения, при котором  пруток исходного материала протягивается  через ряд последовательно уменьшающихся  отверстий (фильтров), получает нужную форму сечения и увеличение длины. Уплотняясь при волочении, материал получает наклеп - поверхностное упрочнение, повышающее его твердость, пределы упругости и прочности. Все эти качества необходимы для повышения износоустойчивости и уменьшения остаточных деформаций при растяжении.

    Применение низколегированных и бронзовых проводов преследует цели - повышения прочности и износоустойчивости. Срок службы проводов, работающих в одинаковых условиях, по сравнению с медными увеличивается в 1,5 раза при низколегированных и более чем в 2 раза при бронзовых проводах.

    В процессе эксплуатации от проходящего  по контактному проводу электрического тока происходит его нагрев - повышение  температуры провода над окружающей средой. Нагрев зависит от значения и времени действия электрического тока. Особенно резко повышается нагрев при перегрузке и неотключенном  коротком замыкании. Под действием  нагрева при температуре выше допустимой медный провод разупрочняется, теряя твердость и упругость. Уже при 100 °С становится заметно  разупрочнение, а при 180-230 °С происходит рекристаллизация с потерей наклепа. Провод становится мягким, тягучим  и непригодным для эксплуатации.