电工材料物理基础.ppt

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1、电工材料基础绪论电气电子技术的发展和电工材料电工材料的分类导电材料（铜、铝等低电阻率材料）绝缘材料（瓷、云母等高电阻率有机材料）半导体材料（硅、锗、砷等材料）磁性材料（铁氧体、硅钢片、非晶态合金等）电工新材料（超导体、压电陶瓷等）2绪论电工材料学科的研究方向复合材料的研究，把现有材料有效组合，即材料复合技术分子和原子技术，即利用分子和原子技术改善材料的性能，或者开发出新材料电工材料相关学科电磁学、量子物理学、固体物理学、电子电路、半导体技术、电介质绝缘技术和磁性物质等3绪论学习本课程的目的和要求在了解电工材料学科基础理论的基础上，熟悉电工学科常用材料的种类和性能，在实际工作中能够正确选用电工

2、材料，同时为今后专门从事电工材料学科的研究奠定基础。4第1章电工材料物理基础5材料的物理性能是电气工程的重要基础之一。半个世纪以来电气电子技术的进步离不开新材料和新元器件的出现，材料的高性能化和新型材料的开发受到格外重视。材料的性能取决于组成物质的原子性质和原子结构。原子与原子是怎么结合的？电子、原子和分子之间是怎样的关系？为什么有的物质容易通过电流？金属中形成电流的电子是从哪里来的？第一节概述6电工材料的分类导电材料：铜、铝金属材料、绝缘材料：非导电材料，瓷和有机材料半导体材料：硅、锗、砷磁性材料：铁氧体、硅钢片、非晶态合金电工新材料：第一节概述7学习本课程的目标学习本课程的主要目的，是通

3、过学习后能正确选用各种电工设备所需的材料。正确选用材料，就必须对各种电工材料的物理、化学性能以及与其材料结构之间的关系有所了解，即通常说的材料宏观性能与微观纠构之间的关系，并通过一些典型的使用实例，掌握应用技术中的一些理沦。只有这样，才能使电工材料得到合理使用，从而保证电工设备的可靠工作及经济性。第一节概述8由于电工材料种类非常多，本课积不能逐一介绍，所以只能选择在结构上、性能上有代表性的，并在工程上又是应用较多的材料作一介绍。各种材料之所以具有不同的性质，是由于其内部结构不同所致，所以学习本课程首先要了解物质结构。第一节概述9第二节原子结构10原子核原子是由位于原子中心带正电的原子核和核外

4、带负电的电子所组成。原子核则由质子和中子组成，中子不带电，每个质子带一个单位正电荷。原子核所带正电荷和核外所电子所带的负电荷之和相等，所以整个原于呈电中性。电子质量很轻仅为9.109610-81kg，质子的质量为1.672610-27kg，约为电子质量的1836倍，中子的质量与质子相同。原子含有相同的质子数而中子数不同的同一种元素,称为同位素。第二节原子结构11第二节原子结构电子及其运动规律1213（1）对电力需求的激增不同的输电电压等级组成的输电网有不同的输电能力。在规划未来的电网电压等级时，通常用自然功率来粗略地比较其的输电能力。自然功率--在输电线路末端接上相当于的波阻抗负荷时，线

5、路所输送的功率。其中L0是输电线路的单位长度的串联电感，C0是线路单位长度的电容。自然功率P0≈U2/ZC。提高电压等级的主要原因（2）电力的远距离输送14提高电压的效益降低线路损耗节省线路走廊降低线路造价长距离输电可联接地域网，有利于电力调度降低工作电流和系统短路电流，利于系统运行和降低设备造价例：输送750万千伏安容量的电力345kV电压等级，需要七条双回线，走廊宽度为221.5m1200kV电压等级，仅需一条单回线，走廊宽度为91.5m15世界各国在选择345kV和500kV以上的更高电压等级时，都经过了广泛的调查和分析比较，并进行了大量的计算得出结论：对于330kV（345kV）电网

6、，选用750kV（765kV），平均输电距离300km及以上；对于500kV电网，选用1000kV（1100kV），平均输送距离500km及以上。目前，已经形成两个超高压-特高压电网电压等级系列：330（345）kV--750kV；500kV–1000（1100）kV。16新发展特高压输电各国发展特高压输电的原因不尽相同俄罗斯有可能在2020年左右建设1800～2000kV线路直流输电、紧凑型输电及灵活输电直流输电的优越性值得重视我国第一条220kV紧凑型试验线路从北京安定到河北廊坊，长26公里，于1994年9月投入试运行其它的输电方式如超导输电、低温输电、无线输电、多相输电等也在研究中17

7、特高压输电技术研究的基本结论经过各国特高压技术的研究和试验，技术问题已不是特高压输电发展的限制性因素。发展特高压电网在经济上是有吸引力的。特高压电网出现和发展的进程由大容量输电的需求所决定，主要取决于用电负荷的增长情况。18二、中国电力工业的现状与发展电压等级已建成交流500kV、330kV、220kV、110kV、35kV及直流500kV电压等级，西北正在建设750kV线路，规划建设百万伏级交流和±750