Materiały stosowane w elektrotechnice

Materiały stosowane w elektrotechnice.

Wyroby elektrotechniczne są produkowane z bardzo różnorodnych materiałów, które ze względu na właściwości użytkowe zostały podzielone na następujące grupy: materiały przewodzące, konstrukcyjne, elektroizolacyjne, magnetyczne, chemiczne i pomocnicze.

Do materiałów przewodzących należą metale, a w szczególności: srebro (Ag), miedź (Cu) i aluminium (Al). Są one przede wszystkim bardzo dobrymi przewodnikami elektryczności, jednak należy zwrócić uwagę na to, iż stopniowo tracą te właściwości wraz ze wzrostem temperatury.

Najlepszymi właściwościami przewodzenia charakteryzuje się srebro, metal szlachetny o jasnoszarej barwie, kowalny, odporny na działanie czynników atmosferycznych, a zwłaszcza tlenu.

Miedź w minimalnym stopniu jest gorszym przewodnikiem niż srebro, ma barwę rudą. Pod wpływem oddziaływania tlenu utlenia się, tworząc cienką warstewkę patyny i dalej już nie ulega niszczeniu.

Aluminium jest metalem bardzo lekkim, coraz częściej wypiera miedź w przemyśle elektrotechnicznym. Na powietrzu pokrywa się tlenkiem glinu, który jednocześnie stanowi ochronę i zabezpiecza przed dalszym niszczeniem metalu.

Wśród materiałów konstrukcyjnych należy wymienić: stal, żeliwo, stopy miedzi z kadem.

Stal — stop żelaza (Fe) z węglem (C), krzemem (Si) i nieznaczną ilością innych pierwiastków, otrzymywanych z surówki wielkopiecowej. Ma dobre właściwości elektryczne i mechaniczne.

Z surówki wielkopiecowej otrzymuje się również żeliwo — stop żelaza z węglem, domieszką krzemu (Si), manganu (Mn) i fosforu (P). A Stop miedzi (Cu) z kadmem (Cd) charakteryzuje się dobrymi właściwościami elektrycznymi, mechanicznymi, znaczną odpornością na działanie tlenu. Stop ten ma znacznie lepsze właściwości technologiczne, tj. łatwiej poddaje się obróbce niż metale, które są składnikami tego stopu.

Materiały elektroizolacyjne stosuje się w celu oddzielenia od siebie dwóch lub większej liczby elementów przewodzących. Mogą one tworzyć barierę izolacyjną między elementami przewodzącymi, a częściami metalowymi urządzeń. Stanowią również zabezpieczenie przed porażeniem prądem w czasie użytkowania wyrobów elektrotechnicznych. Jako materiały elektroizolacyjne stosuje się: gumy, tworzywa termoplastyczne, papier, przędzę włóknistą, ceramikę.

Guma, oznaczana w elektryce symbolem G, w zależności od potrzeb użytkowych jest otrzymywana z kauczuku naturalnego, syntetycznego i środków wulkanicznych. Jako dobry dielektryk charakteryzuje się również niezłymi właściwościami mechanicznymi i technologicznymi. Podstawową wadą gumy jest dość szybko postępujący proces starzenia się, którego symptomem jest pogarszanie się właściwości mechanicznych.

Papier, wykorzystywany w elektronice, otrzymuje się z rozdrobnionego drewna sosnowego lub świerkowego, a następnie przesycanego specjalnymi substancjami elektroizolacyjnymi. Niski koszt wytworzenia papieru przyczynił się do powszechnego jego zastosowania. A Ceramika elektrotechniczna charakteryzuje się małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Jest ona odporna na wysokie temperatury i działanie związków chemicznych. Poszczególnym elementom lub całym zespołom ceramicznym można nadawać idealnie gładką powierzchnię, co stanowi cenną zaletę tego materiału elektro-izolacyjnego.

Powszechnie stosowanym tworzywem sztucznym w elektrotechnice jest m.in. polwinit, czyli zmiękczony polichlorek winylu (symbol Y) i polietylen (symbol X). Dodatek innych substancji, podobnie jak w przypadku gumy, polepsza pożądane właściwości, np. można zwiększyć elastyczność, odporność na niskie temperatury, właściwości dielektryczne, podatność na nawijanie.

Do materiałów magnetycznych zalicza się stale o dobrych właściwościach magnetycznych. Służą one do produkcji blach prądnico-wych, transformatorowych oraz wytwarzania magnesów do liczników elektrycznych i innych aparatów pomiarowych.

Materiały chemiczne to dobrze znane elektrolity, czyli wodne roztwory związków chemicznych, a zwłaszcza kwasu siarkowego(VI) — H2SO4, który znajduje się w akumulatorach.

Do materiałów pomocniczych należą lakiery, farby, emalie, które służą jako substancje błonotwórcze do powlekania wyrobów elektrotechnicznych. Stanowią one także często powłoki ochronne i antykorozyjne.