Задание 1. Понятие о коррозии металлов. Виды коррозии: химическая и электрохимическая. Способы борьбы с коррозией
Коррозия – самопроизвольное окисление металлов, вредное для промышленной практики (уменьшающее долговечность изделий). Среда, в которой металл подвергается коррозии (корродирует), называется коррозионной или агрессивной. При этом образуются продукты коррозии: химические соединения, содержащие металл в окисленной форме.
Процесс коррозии представляют как коррозионную систему, состоящую из металла и коррозионной среды. Коррозионная среда содержит одно или несколько веществ, вступающих в реакцию с металлом. Она может быть жидкой и газообразной. Газообразная среда, окисляющая металл, называется окислительной газовой средой. Изменение в любой части коррозионной системы, вызванное коррозией, называется коррозионным эффектом. В результате коррозии образуются новые вещества, включающие окислы и соли корродирующего металла, это – продукты коррозии.
Видимые продукты атмосферной коррозии, состоящие в основном из гидратированных оксидов железа, называют ржавчиной, продукты газовой коррозии – окалиной. Количество металла, превращенного в продукты коррозии за определенное время, относят к коррозионным потерям.
Коррозионные процессы классифицируют по механизму взаимодействия металлов с внешней средой; по виду коррозионной среды и условиям протекания процесса; по характеру коррозионных разрушений; по видам дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.
По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.
Химическая коррозия – это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента среды протекают единовременно в одном акте. Продукты взаимодействия пространственно не разделены.
Электрохимическая коррозия – это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.
Методами защиты от коррозии являются легирование, защитные покрытия, электрохимическая защита, изменение свойств коррозионной среды, добавление ингибиторов коррозии.
Задание 2. Установочные и монтажные провода
Установочные провода применяют для распределения электрической энергии в силовых и осветительных сетях при неподвижной прокладке их внутри и вне помещений. Установочные провода выпускают с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами, которые могут быть однопроволочными и многопроволочными (гибкие).
Установочные провода могут иметь следующие виды изоляции из резины или гибких пластмасс (полиэтилен, пластикат поливинилхлоридный). У некоторых типов установочных проводов основная резиновая изоляция заключена в оплетку из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом.
В зависимости от вида и толщины изоляции установочные провода изготовляют на напряжения 380 и 660 В переменного тока.
Интервал рабочих температур проводов с резиновой изоляцией: от –40 до +65 °C и от –40 до +85 °C (резины на основе бутилкаучука), проводов с пластмассовой изоляцией: от –50 до +70 °C и проводов с изоляцией из кремний-органической резины: от –60 до +180 °C (провод РКГМ и др.).
Толщина резиновой изоляции установочных проводов на напряжение 380 В составляет 0,6–0,8 мм, на напряжение 660 В – 1,2–1,8 мм в зависимости от сечения жилы провода. Толщина изоляции из поливинилхлоридного пластиката и полиэтилена у проводов на напряжение 380 В составляет 0,6–1,6 мм, на напряжение 660 В – 0,8–1,8 мм в зависимости от сечения токопроводящей жилы.
Монтажные провода предназначаются для различного рода соединений в электрических аппаратах, приборах и других электротехнических устройствах. Токопроводящие жилы монтажных проводов и кабелей изготовляют лужеными из проводниковой меди.
Жилы могут быть однопроволочными – для фиксированного монтажа и многопроволочными – у проводов и кабелей для нефиксированного монтажа. Сечения жил у проводов от 0,05 до 2,5 мм2, а у монтажных кабелей от 0,35 до 1,5 мм2. Количество жил у кабеля от 1 до 52.
В монтажных проводах высокой нагревостойкости (200–250 °С) применяют никелированные медные жилы. Изоляция этих проводов состоит из фторопласта или фторопластовых лент в комбинации с оплеткой из стекловолокна. Наибольшее число марок монтажных проводов и кабелей предназначены для работы в интервале температур от –50 до +70 °С. Жилы этих проводов имеют гибкую влагостойкую пластмассовую изоляцию из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.
Задание 3. Роль газообразных диэлектриков в электротехнических установках. Основные электрические характеристики газов. Вольтамперная характеристика газообразных диэлектриков
К газообразным диэлектрикам относятся все газы и воздух, представляющий собой смесь газов и паров воды. Многие газы используют в качестве диэлектриков в газонаполненных конденсаторах, воздушных выключателях высокого напряжения и в других электротехнических устройствах.
В числе газообразных диэлектриков, прежде всего, нужно упомянуть воздух, который помимо нашей воли входит в состав всех электротехнических устройств и оказывает свое влияние на их работу.
Например, в работе линий электропередач воздух является основным диэлектриком и образует единственную изоляцию между оголенными проводами. Некоторые элементы конструкции ЛЭП, например расстояние между токонесущими проводами, можно определить, только зная диэлектрические свойства газа.
Преимуществами газов перед остальными видами электроизоляционных материалов являются высокое удельное электрическое сопротивление, малый тангенс угла диэлектрических потерь. Наиболее же ценным свойством газов является их способность восстанавливать электрическую прочность после разряда.
Основные характеристики газов, как диэлектриков, это диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая прочность. Кроме того, зачастую важны теплофизические характеристики, в первую очередь теплопроводность.
Значение диэлектрической проницаемости газов близко к 1. Электропроводность газов обычно не хуже 10-13 См/м, причем, как было показано во второй лекции, основным фактором вызывающим проводимость в не очень сильных полях, является ионизирующее излучение.
Электрическая прочность у газов, сравнительно с прочностью жидкостей и твердых диэлектриков, невелика и сильно зависит как от внешних условий, так и от природы газа.
Теплопроводность газов также невелика по сравнению с теплопроводностью твердых тел и жидкостей.
Задание 4. Общая характеристика магнитных материалов. Основные свойства магнитных материалов
Магнитными материалами называют материалы, основным свойством которых является способность намагничиваться под влиянием внешнего магнитного поля. Некоторые из них сохраняют свою намагниченность и после прекращения воздействия магнитного поля. К магнитным материалам относятся материалы на основе чистого железа, никеля, кобальта и их сплавов.
В соответствии с магнитными свойствами все материалы делятся на следующие группы: диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные.
Диамагнетизм наблюдается во всех веществах и связан тем, что внешнее магнитное поле оказывает влияние на орбитальное движение электронов, вследствие чего индуцируется магнитный момент, направленный навстречу внешнему полю. После снятия внешнего магнитного поля индуцированный магнитный момент диамагнетика исчезает. Магнитная восприимчивость диамагнетиков кd (отрицательная) по абсолютному значению очень мала; она не зависит ни от температуры, ни от напряженности магнитного поля. Диамагнетик выталкивается из магнитного поля. К диамагнитным веществам, состоящие из атомов с полностью заполненными электронными оболочками: инертные газы, водород, медь, цинк, свинец. Магнитный момент их атомов равен нулю.
Парамагнитные вещества отличаются тем, что состоят из атомов с не полностью заполненными оболочками, т.е. обладающих магнитными моментами. Но такие атомы находятся друг от друга достаточно далеко, так, что взаимодействие между ними отсутствует. Поэтому у парамагнетиков магнитные моменты атомов ориентируются в направлении внешнего магнитного поля и усиливают его.
Ферромагнитные вещества содержат атомы, обладающие магнитным моментом (незаполненные электронные оболочки), однако расстояние между ними не так велико, как в парамагнетиках, в результате чего между атомами возникает взаимодействие, которое называется обменным. В результате такого взаимодействия энергетически выгодной в зависимости от расстояния становится параллельная ориентация магнитная моментов соседних атомов (ферромагнетизм) либо антипараллельная (антиферромагнетизм).
