1. Przedstawić zmiany prądui zachodzące w czasie pomiaru rezystancji dielektryku.
2. Podać związek jaki zachodzi pomiędzy składnikami przenikalności elektrycznej wyrażonej za pomocą liczby zespolonej a współczynnikiem (tangensem kąta) strat dielektrycznych
3. Przedstawić proces produkcyjny szkła izolatorowego
Szkło otrzymywane jest ze stopionej mieszaniny odpowiednich materiałów (tlenków), która przy chłodzeniu ze stanu ciekłego przechodzi w stan szklisty, odpowiadajacy przeobra>onej cieczy przechłodzonej. Temperatura przeobrażenia zależy od składu chemicznego szkła i wynosi 400 – 600 C dla zwykłych szkieł sodowo-wapiennych, a 1200 C dla szkła kwarcowego. Szkło otrzymywane jest ze stopionej mieszaniny odpowiednich materiałów (tlenków), która przy chłodzeniu ze stanu ciekłego przechodzi w stan szklisty, odpowiadajacy przeobra>onej cieczy przechłodzonej. Temperatura przeobrażenia zależy od składu chemicznego szkła i wynosi 400 – 600 C dla zwykłych szkieł sodowo-wapiennych, a 1200 C dla szkła kwarcowego. Szkło otrzymywane jest ze stopionej mieszaniny odpowiednich materiałów (tlenków), która przy chłodzeniu ze stanu ciekłego przechodzi w stan szklisty, odpowiadający przeobrażonej cieczy przechłodzonej.
4. Przedstawić na rysunku zależność indukcji magnetycznej od natężenia pola magnetycznego dla paramagnetyku, diamagnetyku, ferromagnetyku i próżni.
5. Co to jest wytrzymałość eklektyczna.
Napięcie, przy którym następuje przebicie materiału nosi nazwę napięcia przebicia, a iloraz tego napięcia i grubości izolacji między elektrodami (do których doprowadzono napięcie) określa wytrzymałość elektryczną. Jednostka [V/m], [kV/m], [kV/mm] Ep=Upśr/aśr
6. Od jakich parametrów zależy wytrzymałość elektryczna powietrza
Wytrzymałość elektryczna powietrza zależy od:
• ciśnienia,
• temperatury,
• geometrii elektrod
• rodzaju przyłożonego napięcia
• odległości elektrod
7. Gdzie jest stosowany olej mineralny (elektrotechniczne obszary zastosowań).
Transformatory – izolacja, chłodzenie
Wyłączniki – izolacja.
8. Czym są i gdzie znajdują zastosowanie depresatory i inhibitory.
Depresatory - związki organiczne dodawane do olejów ilości 0,005 - 1%
w celu obniżenia ich temperaturę krzepnięcia o 5 do 20oC
Inhibitory – Związki chemiczne spowalniające reakcje chemiczną – spowalniają starzenie.
9. Przedstawić wady i zalety askareli jako cieczy izolacyjnych.
Zalety:
• duża przenikalność elektryczna ew = 4,8 – 5,3 (kondensatory)
• niepalność (do temperatury wrzenia)
• niewybuchowość
• tgα90˚C <=0,05 dla transformatorowych i <=0,02 dla kondensatorowych
•ρ 90˚C > 10 GΩm dla transformatorowych i > 20 GΩm dla kondensatorowych
Wady:
Niektóre PCB i PCT, o dużej liczbie atomów chloru w cząsteczce, są uznane za związki stanowiące poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego. Ich szkodliwość wynika z następujących właściwości:
· -praktycznie są one nierozkładalne biologicznie
· -następuje ich kumulacja w organizmach żywych
· - ich obecność w tkankach organizmów żywych powoduje uszkodzenia komórek nerwowych, zakłócenia w funkcjonowaniu
· wielu organów oraz zniekształcanie kodu genetycznego
· -spalane tworzą dioksyny i furany – związki niezwykle toksyczne i kancerogenne
· -Metody utylizacji PCB i PCT wymagają stosowania specjalnych, kosztownych technologii
· -Ich spalanie wymaga stosowania palenisko temperaturze płomienia 1500 -1800°C (techniki plazmowe) i musi być specjalnie kontrolowane
· -W niższych temperaturach w rezultacie spalania PCB i PCT powstają toksyczne dioksyny
10. Podać podział cieczy izolacyjnych ze względu na pochodzenie i skład chemiczny.
Podział ze względu na pochodzenie:
• oleje mineralne
• oleje syntetyczne
• oleje roślinne
Podział ze względu na skład chemiczny:
•oleje mineralne( węglowodory parafinowe i węglowodory aromatyczne)
•askarele
•oleje silikonowe
•ciekłe węglowodory aromatyczne
•estry organiczne
11. Podaj wymagania jakie stawia się materiałom włóknistym stosowanym w izolacji transformatorów, kondensatorów i kabli.
Kondensatory: bardzo cienka bibułka kondensatorowa, dodatkowo
w procesie produkcyjnym dodaje się cząstki o bardzo wysokiej
przenikalności elektrycznej
Transformatory: wysoka wytrzymałość mechaniczna – siły zwarciowe,
stabilność parametrów w wysokiej temperaturze
Kable: elastyczność, mały współczynnik strat dielektrycznych
12. Czym jest preszpan i gdzie jest stosowany.
– stosowany na izolację główną - transformatorów mocy
– formowany w procesie prasowania - wilgotnych jeszcze warstw papieru bez
udziału jakiegokolwiek materiału łączącego
– 1 mm preszpanu = 35 warstw
13. Wymienić stosowane w elektrotechnice włókna naturalne i syntetyczne.
Włókna naturalne:
• celuloza (drewno, bawełna, juta, len)
• włókna pochodzenia zwierzęcego (wełna owcza itp.,)
• azbest
Włókna syntetyczne:
• nylon,
• włókno ar amidowe (Nomex ®, kevlar)
Inne:
• szklane,
• węglowe
• mineralne
• tlenkowe (Al203, ZrO2)
14. Wymień zalety i wady izolacji włóknistej.
Preszpan, którego 1mm składa się z 35 warstw papieru ma świetne właściwości mechaniczne. Arkusze preszpanu pozbawione są wewnętrznych naprężeń , dzięki czemu wykonane z niego elementy zachowują swój kształt pracując w gorącym oleju przez wiele lat.
Jednak czynniki takie jak woda, temperatura , tlen i inne wpływają na starzenie się celulozy, co wpływa na właściwości materiału, tzn. zmniejszenie stopnia polimeryzacji, a tym samym pogorszenia wytrzymałości mechanicznej układu izolacyjnego.. Prowadzi to do awarii podczas zwarć, gdy na układ izolacyjny działają wielkie siły mechaniczne. ZAWILGOCENIE powoduje również obniżenie temperatury do poziomu przy którym następuje groźne dla transformatora zjawisko gwałtownego wydzielania pęcherzyków pary wodnej (buble effect).Zawilgocona izolacja zawilgaca olej, który przestaje spełniać wymagania.
15. Czym jest i gdzie znajduje zastosowanie transformerboard.
Specjalny wysokiej jakości preszpan
– wytwarzany jest z wysokooczyszczonej, niebielonej, celulozy
– wytworzony specjalnie do zastosowań w transformatorach (Weidmann LTD 1920’s)
16. Proszę scharakteryzować stan szklisty
Stan szklisty – charakteryzuje substancje o wewnętrznie nie uporządkowanej strukturze, podobnej do struktury cieczy. W stanie szklistym w miarę obniżania się temperatury, zwiększa się tarcie wewnętrzne tak znacząco, że przemieszczanie cząsteczek względem siebie ustaje, a więc nie może wytworzyć się uporządkowana budowa krystaliczna, z tego powodu szkła uważa się za CIECZE PRZECHŁODZONE, nie będące w równowadze termodynamicznej ze swymi fazami krystalicznymi.
17. Wymienić stosowane w technice izolacyjnej gazy i scharakteryzować jeden z nich
- Powietrze
- Azot
- Wodór
- Sześciofluorek siarki SF6
- Freon (CF2Cl2)
Azot (N) ·niepalny ·nietoksyczny ·tani ·chemicznie obojętny ·słabo rozpuszczalny w związkach organicznych. Właściwości elektryczne zbliżone do powietrza Pod ciśnieniem kilkunastu atmosfer ma wytrzymałość elektryczną zbliżoną do oleju mineralnego.
18. Wymienić frakcje oleju mineralnego i scharakteryzować jedną z nich.
Naftenowa, parafinowa, aromatyczna
Aromatyczna – zawartość w oleju po destylacji ok. 30%, bezbarwne, mała lepkość, słabe właściwości dielektryczne, jest to naturalny inhibitor, zmniejsza lepkość kompozycji
19. Jak można scharakteryzować: termoplasty i duroplasty
Duroplasty są to substancje (głównie żywice epoksydowe) termoutwardzalne pod wpływem wysokiej temperatury robią się plastyczne. Następnie zachodzą w nich nieodwracalne reakcje chemiczne które odpowiadają za stwardnienie danego elementu.
Termoplasty są to substancje których właściwości plastyczne rosną wraz ze wzrostem temperatury nie zachodzą w tym procesie reakcje chemiczne więc dany element można formować wielokrotnie przez zwiększenie temperatury i obróbkę mechaniczną
20. Wymień materiały termoplastyczne powszechnie stosowane w elektrotechnice
polietylen, PCV, szkło organiczne, teflon
21. Podaj wzór oraz zastosowanie polietylenu
CH2=CH2
Używany do wyrobu: folii, rur, pojemników, nart, żagli, markerów, zmywaczy do paznokci oraz toników. W wędkarstwie, żeglarstwie oraz wspinaczce często stosowane są żyłki lub liny plecione z polietylenu o nazwie handlowej Spectra.
22. Polietylen termoplastyczny – wymień metody otrzymywania
Polietylen termoplastyczny – wymień metody otrzymywania Polietylen powstaje po przez polimeryzacje etenu pod wpływem ciśnienia, temperatury lub katalizatora, albo poprzez kopolimeryzacje etenu z alkenami.
23. Czym jest proces sieciowania polietylenu i w jakim celu się go przeprowadza
Sieciowanie to proces wykorzystywany w przetwórstwie tworzyw. Prowadzi do powstania trójwymiarowej sieci nadcząsteczkowej na skutek powstawania mostków między różnymi cząsteczkami chemicznymi. Sieciowanie powoduje odszczepienie niektórych atomów wodoru od polimeru. W efekcie dwa sąsiadujące łańcuchy polimerów łączą się w miejscach, gdzie nastąpiło odszczepienie atomów wodoru. Tym samym tworzy się silne połączenie łańcuchów zwane "siecią". Jeżeli tak usieciowany polietylen zostanie ogrzany powyżej temperatury topnienia kryształów, zmieni się w miękki, elastyczny materiał, a nie ciągliwą płynną masę, jaką przybrałby polietylen nieusieciowany. Właściwości usieciowanych materiałów zmieniają się w zależności od stopnia usieciowania. W miarę wzrostu stopnia usieciowania materiał staje się bardziej sztywny, zmienia się jego konsystencja. Polimery usieciowane są nierozpuszczalne, a poddane działaniu rozpuszczalników pęcznieją. W wyniku usieciowania polimer przestaje być tworzywem termoplastycznym. Oznacza to, że nie jest topliwy i nie zgrzewa się, nie może być też powtórnie przetworzony. Zalety sieciowania materiałów sa szerokie. Należy do nich m.in. pamięć kształtu. Polietylen w wyniku sieciowania radiacyjnego uzyskuje właściwość zwaną "pamięć kształtu", która wykorzystywana jest do produkcji wyrobów termokurczliwych.
24. Przedstawić na krzywej Paschen’a obszary, które znalazły zastosowanie w technice
25. Podaj przykładowe wartości, rezystywności skrośnej, przenikalności elektrycznej względnej i współczynnika strat dla dobrego nisko-polarnego dielektryku.
PAPIER TRANSFORMATOROWY
rezystywność skrośna [Ω ∙ cm] - -
przenikalność elektryczna - 1,5 – 3,5
współczynnik strat tgδ - 0,002 – 0,004
26. Przedstawić na rysunku oraz opisać proces magnesowania ferromagnetyku.
Każda z domen magnetycznych charakteryzuje się namagnesowaniem nasycenia (w objętości każdej domeny wszystkie momenty magnetyczne skierowane są w tę samą stronę). Wypadkowe namagnesowanie jest wektorową sumą namagnesowań poszczególnych domen (waga – stosunek objętości domen do objętości ferromagnetyka)
27. Od jakich parametrów zależą straty mocy w obwodach magnetycznych (straty w żelazie).
28. Proszę scharakteryzować materiały magnetyczne twarde i miękkie (podać przykłady, narysować na jednym rysunku pętle histerezy dla obu rodzajów ferromagnetyków)
- materiały magnetyczne miękkie (np. stopy Fe i Si, Fe i Ni, Fe i Co)
Magnesują się łatwo ale nietrwale – natężenie powściągające Hc nie
przekracza kilkuset A/m -> małe straty na histerezę -> zastosowanie w
obwodach magnetycznych pracujących w zmiennym polu magnetycznym
(maszyny elektryczne, dławiki, elektromagnesy)
- materiały magnetyczne twarde (np. .stopy metali ferromagnetycznych)
Duża powierzchnia pętli histerezy -> wymagany duży wydatek energii na
namagnesowanie ale raz namagnesowane do nasycenia zachowują
trwale swe właściwości magnetyczne -> do budowy magnesów trwałych
29. Anizotropia magnetokrystaliczna – opisać zjawisko, podać obszary występowania w
technice.
30. Półprzewodniki domieszkowe i samoistne – opisać i podać przykłady.
Półprzewodnik samoistny (np. czysty german) – półprzewodnik, którego materiał jest idealnie czysty, bez żadnych zanieczyszczeń struktury krystalicznej. Koncentracja wolnych elektronów w półprzewodniku samoistnym jest równa koncentracji dziur.
Półprzewodniki niesamoistne wytwarza się najczęściej na bazie germanu lub
krzemu z odpowiednio dobranymi domieszkami.
W zależności od rodzaju domieszek uzyskuje się półprzewodniki:
typu n
Wprowadzając do chemicznie
czystego germanu lub krzemu (IV)
domieszki pierwiastka z grupy V
(arsen, antymon)
typu p
domieszki pierwiastka z grupy III
(glin, bor, gal)
31. Przedstawić na wykresie zmiany rezystywności w zależności od temperatury dla dielektryków, przewodników, półprzewodników samoistnych i niesamoistnych.
32. Przedstawić na wykresie zmiany rezystywności w zależności od temperatury dla stopów jednorodnych i niejednorodnych.
33. Na czym polega zjawisko nadprzewodzenia (czym charakteryzuje się materiał w stanie nadprzewodzącym).
Nadprzewodnictwem nazywamy zjawisko całkowitego zanikania oporu elektrycznego pewnych materiałów przy ochładzaniu ich do temp. bliskiej zeru bezwzględnemu.
...
kuba4651