विद्युत सामग्री का वर्गीकरण

एक सामग्री एक निश्चित रचना, संरचना और गुणों वाली एक वस्तु है, जिसे कुछ कार्यों को करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सामग्री में अलग-अलग समग्र अवस्थाएँ हो सकती हैं: ठोस, तरल, गैस या प्लाज्मा।

सामग्रियों द्वारा किए गए कार्य विविध हैं: वर्तमान प्रवाह सुनिश्चित करना (प्रवाहकीय सामग्री में), यांत्रिक भार (संरचनात्मक सामग्री में) के तहत एक निश्चित आकार बनाए रखना, इन्सुलेशन प्रदान करना (ढांकता हुआ सामग्री में), विद्युत ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करना (प्रतिरोधक सामग्री में) . आमतौर पर, सामग्री के कई कार्य होते हैं। उदाहरण के लिए, एक ढांकता हुआ अनिवार्य रूप से किसी प्रकार के यांत्रिक तनाव का अनुभव करता है, अर्थात यह एक संरचनात्मक सामग्री है।

सामग्री विज्ञान - सामग्री की संरचना, संरचना, गुणों के अध्ययन से संबंधित विज्ञान, विभिन्न प्रभावों के तहत सामग्री का व्यवहार: थर्मल, विद्युत, चुंबकीय, आदि, साथ ही साथ जब ये प्रभाव संयुक्त होते हैं।

विद्युत सामग्री - यह सामग्री विज्ञान की एक शाखा है जो विद्युत इंजीनियरिंग और ऊर्जा के लिए सामग्री से संबंधित है, अर्थात।विद्युत उपकरणों के डिजाइन, निर्माण और संचालन के लिए आवश्यक विशिष्ट गुणों वाली सामग्री।

सामग्री ऊर्जा क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए उच्च वोल्टेज लाइनों के लिए इंसुलेटर। ऐतिहासिक रूप से, पोर्सिलेन इंसुलेटर के साथ सबसे पहले सामने आया। उनके उत्पादन की तकनीक काफी जटिल और जटिल है। इंसुलेटर काफी भारी और भारी होते हैं। हमने ग्लास के साथ काम करना सीखा - ग्लास इंसुलेटर दिखाई दिए। वे हल्के, सस्ते और निदान करने में कुछ हद तक आसान हैं। अंत में, हाल के आविष्कार सिलिकॉन रबर इंसुलेटर हैं।

पहले रबर इंसुलेटर बहुत सफल नहीं थे। समय के साथ, उनकी सतह पर माइक्रोक्रैक बनते हैं, जिसमें गंदगी जमा होती है, प्रवाहकीय निशान बनते हैं, जिसके बाद इन्सुलेटर टूट जाते हैं। बाहरी वायुमंडलीय प्रभावों की शर्तों के तहत उच्च वोल्टेज लाइनों (ओएचएल) के कंडक्टरों के विद्युत क्षेत्र में इंसुलेटर के व्यवहार का एक विस्तृत अध्ययन ने कई एडिटिव्स का चयन करना संभव बना दिया है जो वायुमंडलीय प्रभावों के प्रतिरोध, प्रदूषण के प्रतिरोध और कार्रवाई में सुधार करते हैं। विद्युत निर्वहन। नतीजतन, विभिन्न ऑपरेटिंग वोल्टेज स्तरों के लिए अब हल्के, टिकाऊ इंसुलेटर की एक पूरी श्रेणी बनाई गई है।

तुलना के लिए, 1150 केवी ओवरहेड लाइनों के लिए निलंबित इंसुलेटर का वजन समर्थन के बीच की दूरी में तारों के वजन और कई टन की मात्रा के बराबर है। यह इंसुलेटर के अतिरिक्त समांतर तारों की स्थापना को मजबूर करता है, जो समर्थन पर भार बढ़ाता है। इसके लिए अधिक टिकाऊ उपयोग की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है अधिक बड़े पैमाने पर समर्थन। इससे सामग्री की खपत बढ़ जाती है, समर्थन का बड़ा वजन स्थापना की लागत में काफी वृद्धि करता है।संदर्भ के लिए, स्थापना की लागत बिजली लाइन के निर्माण की लागत का 70% तक है। उदाहरण दिखाता है कि कैसे एक संरचनात्मक तत्व समग्र रूप से संरचना को प्रभावित करता है।

इस प्रकार, विद्युत सामग्री (ईटीएम) प्रत्येक के तकनीकी और आर्थिक प्रदर्शन के निर्धारकों में से एक हैं पावर सिस्टम्स.

ऊर्जा उद्योग में उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्रियों को कई वर्गों में विभाजित किया जा सकता है - वे प्रवाहकीय सामग्री, चुंबकीय सामग्री और ढांकता हुआ सामग्री हैं। उनके बीच सामान्य बात यह है कि वे वोल्टेज की स्थिति में काम करते हैं, और इसलिए एक विद्युत क्षेत्र में।

तारों के लिए सामग्री

प्रवाहकीय सामग्री उन सामग्रियों को कहा जाता है जिनकी मुख्य विद्युत संपत्ति विद्युत चालकता होती है, जो अन्य विद्युत सामग्रियों की तुलना में अत्यधिक स्पष्ट होती है। प्रौद्योगिकी में उनका उपयोग मुख्य रूप से इस गुण के कारण होता है, जो सामान्य तापमान पर उच्च विशिष्ट विद्युत चालकता निर्धारित करता है।

ठोस और तरल दोनों और, सही परिस्थितियों में, गैसों को विद्युत प्रवाह के संवाहक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में व्यावहारिक रूप से उपयोग की जाने वाली सबसे महत्वपूर्ण ठोस संवाहक सामग्री धातु और उनकी मिश्र धातु हैं।

तरल कंडक्टर में पिघला हुआ धातु और विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स शामिल हैं। हालाँकि, अधिकांश धातुओं के लिए, गलनांक अधिक होता है, और केवल पारा, जिसका गलनांक लगभग शून्य से 39 ° C होता है, को सामान्य तापमान पर तरल धातु कंडक्टर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। अन्य धातुएं ऊंचे तापमान पर तरल संवाहक होती हैं।

धात्विक सहित गैसें और वाष्प, कम विद्युत क्षेत्र की शक्ति के संवाहक नहीं हैं।हालांकि, अगर क्षेत्र की ताकत एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाती है जो सदमे और फोटोआयनीकरण की शुरुआत सुनिश्चित करती है, तो गैस इलेक्ट्रॉनिक और आयनिक चालकता के साथ कंडक्टर बन सकती है। एक अत्यधिक आयनीकृत गैस, प्रति इकाई आयतन में धनात्मक आयनों की संख्या के बराबर इलेक्ट्रॉनों की संख्या के साथ, एक विशेष प्रवाहकीय माध्यम है जिसे प्लाज्मा कहा जाता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के लिए प्रवाहकीय सामग्रियों के सबसे महत्वपूर्ण गुण उनकी विद्युत और तापीय चालकता हैं, साथ ही थर्मल ईएमएफ उत्पन्न करने की क्षमता भी है।

विद्युत चालकता किसी पदार्थ की विद्युत प्रवाह संचालित करने की क्षमता को दर्शाती है (देखें - पदार्थों की विद्युत चालकता). धातुओं में वर्तमान मार्ग का तंत्र एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण होता है।

सेमीकंडक्टर सामग्री

सेमीकंडक्टर सामग्री वे हैं जो प्रवाहकीय और ढांकता हुआ सामग्री के बीच अपनी विशिष्ट चालकता में मध्यवर्ती हैं और जिनकी विशिष्ट संपत्ति एकाग्रता और प्रकार की अशुद्धियों या अन्य दोषों के साथ-साथ बाहरी ऊर्जा प्रभावों पर अधिकांश मामलों में विशिष्ट चालकता की अत्यंत मजबूत निर्भरता है। (तापमान, चमक, आदि)। एनएस।)

सेमीकंडक्टर में इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवाहकीय पदार्थों का एक बड़ा समूह शामिल होता है, जिनकी प्रतिरोधकता सामान्य तापमान पर कंडक्टरों की तुलना में अधिक होती है, लेकिन डाइलेक्ट्रिक्स की तुलना में कम होती है और 10-4 से 1010 ओम • सेमी तक होती है। ऊर्जा में, अर्धचालकों का सीधे उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन अर्धचालकों पर आधारित इलेक्ट्रॉनिक घटकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह स्टेशनों, सबस्टेशनों, प्रेषण कार्यालयों, सेवाओं आदि पर कोई भी इलेक्ट्रॉनिक्स है। रेक्टिफायर, एम्पलीफायर, जनरेटर, कन्वर्टर्स।सिलिकॉन कार्बाइड पर आधारित अर्धचालक भी उत्पादित किए जाते हैं गैर रेखीय वृद्धि बन्दी बिजली लाइनों में (सर्ज अरेस्टर)।

ढांकता हुआ सामग्री

ढांकता हुआ पदार्थ उन सामग्रियों को कहा जाता है जिनका मुख्य विद्युत गुण ध्रुवीकरण करने की क्षमता है और जहां इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का अस्तित्व संभव है। वास्तविक (तकनीकी) ढांकता हुआ आदर्श तक पहुंचता है, इसकी विशिष्ट चालकता कम होती है और विद्युत ऊर्जा के अपव्यय और गर्मी की रिहाई से संबंधित विलंबित ध्रुवीकरण तंत्र कमजोर होता है।

बाहरी में पेश किए जाने पर ढांकता हुआ ध्रुवीकरण इसमें उपस्थिति कहलाता है विद्युत क्षेत्र ढांकता हुआ अणुओं को बनाने वाले चार्ज कणों के विस्थापन के कारण एक मैक्रोस्कोपिक आंतरिक विद्युत क्षेत्र। जिस ढांकता हुआ क्षेत्र में ऐसा क्षेत्र उत्पन्न हुआ है उसे ध्रुवीकृत कहा जाता है।

चुंबकीय सामग्री

चुंबकीय सामग्री वे हैं जो उस क्षेत्र के साथ सीधे संपर्क द्वारा चुंबकीय क्षेत्र में काम करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। चुंबकीय सामग्री को कमजोर चुंबकीय और दृढ़ता से चुंबकीय में विभाजित किया गया है। Diamagnets और Paramagnets को कमजोर चुंबकीय के रूप में वर्गीकृत किया गया है। मजबूत चुंबकीय - फेरोमैग्नेट्स, जो बदले में चुंबकीय रूप से नरम और चुंबकीय रूप से कठोर हो सकते हैं।

कंपोजिट मटेरियल

समग्र सामग्री कई घटकों से बनी सामग्री होती है जो विभिन्न कार्य करती हैं और घटकों के बीच इंटरफेस होते हैं।