ตัวอย่างการใช้วัสดุเซรามิกในงานวิศวกรรมไฟฟ้าและอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า

เซรามิกส์ - ผสมและได้รับการปฏิบัติเป็นพิเศษอย่างประณีตสารอนินทรีย์พื้นดิน - ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ วัสดุเซรามิกตัวแรกที่ได้รับอย่างแม่นยำโดยการเผาผงเนื่องจากวัสดุที่แข็งแรงทนความร้อนเฉื่อยต่อสื่อส่วนใหญ่มีการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำทนต่อรังสีสามารถทำงานในระยะยาวภายใต้สภาวะความชื้นตัวแปรอุณหภูมิและความดันของเซรามิก และนี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคุณสมบัติที่น่าทึ่งของเซรามิกส์

ในยุค 50 การใช้เฟอร์ไรต์ (คอมเพล็กซ์ออกไซด์บนพื้นฐานของเหล็กออกไซด์) เริ่มเติบโตขึ้นอย่างแข็งขันจากนั้นพวกเขาพยายามที่จะใช้เซรามิกที่เตรียมไว้เป็นพิเศษในตัวเก็บประจุตัวต้านทานตัวต้านทานอุณหภูมิสูงสำหรับการผลิตสารตั้งต้นแบบไมโคร . ต่อมาวัสดุเซรามิกที่มีคุณสมบัติที่ต้องการได้รับการพัฒนาและสร้างเป็นพิเศษ - ทิศทางทางวิทยาศาสตร์ใหม่ในด้านวัสดุศาสตร์ได้พัฒนาขึ้น

โครงสร้างสามเฟสของเซรามิกเกิดขึ้นจาก: ขั้นตอนผลึกแก้วและก๊าซ เฟสหลักคือผลึกมันเป็นโซลูชั่นที่มั่นคงหรือสารประกอบทางเคมีที่ระบุคุณสมบัติหลักของวัสดุที่เกิดขึ้น

เฟสน้ำเลี้ยงเป็นชั้นระหว่างผลึกหรืออนุภาคขนาดเล็กส่วนบุคคลที่ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ เฟสก๊าซอยู่ในรูขุมขนของวัสดุ การปรากฏตัวของรูขุมขนในสภาพที่มีความชื้นสูงมีผลกระทบต่อคุณภาพของเซรามิกส์

1. เทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์ชนิดโลหะทรานซิสเทอร์ผสมเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์ พวกเขามาพร้อมกับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวกของความต้านทานและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบของความต้านทาน (PTC หรือ NTC)

ส่วนประกอบดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับเซมิคอนดักเตอร์เซรามิกที่ทำโดยการเผาในอากาศโครงสร้างหลายเฟสของไนไตรด์เม็ดและออกไซด์ของโลหะ

การเผาจะดำเนินการที่อุณหภูมิประมาณ 1200 ° C ในกรณีนี้โลหะทรานซิชันคือ: นิกเกิล, แมกนีเซียม, โคบอลต์

การนำความร้อนที่เฉพาะเจาะจงของเทอร์มิสเตอร์ขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดออกซิเดชั่นและอุณหภูมิปัจจุบันของเซรามิกที่เกิดขึ้นและการเปลี่ยนแปลงการนำความร้อนเพิ่มเติมในทิศทางเดียวหรืออีกอันหนึ่งทำได้โดยการแนะนำ

เทอร์มิสเตอร์เล็ก ๆ พวกเขาทำในรูปแบบของลูกปัดดิสก์หรือกระบอกสูบที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.1 มม. ถึง 4 ซม. ด้วยสายนำ ลูกปัดจะถูกเชื่อมต่อกับสายแพลตตินัมจากนั้นลูกปัดจะถูกปกคลุมด้วยแก้วซึ่งถูกเผาที่อุณหภูมิ 300 ° C หรือลูกปัดถูกผนึกไว้ภายในหลอดแก้ว

ในกรณีของแผ่นดิสก์การเคลือบโลหะจะถูกนำไปใช้กับแผ่นดิสก์จากทั้งสองด้านซึ่งข้อสรุปจะถูกบัดกรี ชิ้นส่วนเซรามิกเหล่านี้มักพบได้ในแผงวงจรพิมพ์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากรวมทั้งในเซ็นเซอร์ความร้อน

ดูได้ที่เว็บไซต์ของเรา:

การใช้เทอร์มิสเตอร์ในเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ

วิธีการเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่เหมาะสม

อุปกรณ์และหลักการทำงานของเซ็นเซอร์ความชื้นเทอร์มิสเตอร์

2. องค์ประกอบความร้อน

องค์ประกอบความร้อนเซรามิกเป็นลวดตัวต้านทาน (ทังสเตน) ล้อมรอบด้วยเปลือกของวัสดุเซรามิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องทำความร้อนอินฟาเรดในอุตสาหกรรมที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและเฉื่อยต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทางเคมีผลิตขึ้นโดยเฉพาะ

เนื่องจากออกซิเจนถูกแยกออกจากเกลียวในองค์ประกอบเหล่านี้โลหะของเกลียวจึงไม่ออกซิไดซ์ระหว่างการใช้งานเครื่องทำความร้อนดังกล่าวมีความสามารถในการทำงานมานานหลายทศวรรษและเกลียวภายในยังคงเหมือนเดิม

ดูหัวข้อนี้:

องค์ประกอบความร้อนที่ทันสมัยมีการจัดอย่างไร?

เปรียบเทียบองค์ประกอบความร้อนและเครื่องทำความร้อนเซรามิก

อีกตัวอย่างหนึ่งของความสำเร็จในการใช้องค์ประกอบความร้อนเซรามิกในวิศวกรรมไฟฟ้าคือหัวแร้ง ที่นี่เครื่องทำความร้อนเซรามิกทำในรูปแบบของม้วนภายในซึ่งเป็นผงทังสเตนกระจายอย่างประณีตถูกนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพกับพื้นผิวเซรามิกบาง ๆ ซึ่งจะถูกรีดเป็นหลอดรอบแท่งอลูมิเนียมออกไซด์และอบในสื่อไฮโดรเจนที่อุณหภูมิประมาณ 1500 องศาเซลเซียส

องค์ประกอบมีความทนทานฉนวนของมันมีคุณภาพสูงและอายุการใช้งานยาวนาน องค์ประกอบมีร่องเทคโนโลยีที่เป็นลักษณะเฉพาะ

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวยึดเซรามิคดูที่นี่ - การออกแบบของหัวแร้งไฟฟ้าที่ทันสมัย

เซรามิกหัวแร้งอัตราความร้อน:

3. วาริสเตอร์

วาริสเตอร์มีความต้านทานแบบไม่เชิงเส้นที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเทอร์มินัลในลักษณะ I-V ของวาริสเตอร์มันค่อนข้างคล้ายกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ - ไดโอดซีเนอร์ bi-directional

เซมิคอนดักเตอร์ผลึกเซรามิกสำหรับวาริสเตอร์ทำจากสังกะสีออกไซด์ด้วยการเพิ่มบิสมัทแมกนีเซียมโคบอลต์และอื่น ๆ โดยการเผา มันสามารถกระจายพลังงานจำนวนมากในช่วงเวลาของการปกป้องวงจรจากไฟกระชากแม้ว่าฟ้าผ่าหรือโหลดอุปนัยที่ตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วเป็นแหล่งที่มาของการกระแทก

วาริสเตอร์เซรามิคที่มีรูปร่างและขนาดที่หลากหลาย - ให้บริการในเครือข่ายแรงดันไฟฟ้า AC และ DC, ในแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำและในพื้นที่อื่น ๆ ที่ใช้ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า ส่วนใหญ่มักจะพบวาริสเตอร์ในแผงวงจรพิมพ์ซึ่งเป็นการนำเสนอแบบดั้งเดิมในรูปแบบของดิสก์ที่มีสายไฟ

ตัวอย่างการใช้เซรามิกวาริสเตอร์ในเทคโนโลยี:

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบแยกส่วนเพื่อป้องกันสายไฟ

เครื่องป้องกันไฟกระชากสำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือน

ป้องกันไฟกระชากสำหรับอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำไฟฟ้า

4. พื้นผิวเซรามิกสำหรับวงจรรวม

ฉนวนพื้นผิวที่นำความร้อนสำหรับทรานซิสเตอร์ไม่เพียง แต่เป็นซิลิโคน แต่ยังเป็นเซรามิก ที่นิยมมากที่สุดคือพื้นผิวเซรามิกอะลูมินาพวกเขามีความแข็งแรงสูงทนความร้อนได้ดีทนต่อการเสียดสีทางกลและมีการสูญเสียอิเล็กทริก

พื้นผิวอลูมิเนียมไนไตรด์มีค่าการนำความร้อนสูงกว่าอะลูมินา 8 เท่า และเซอร์โคเนียมออกไซด์นั้นมีความแข็งแรงเชิงกลที่สูงขึ้น

5. ฉนวนเซรามิก

ลูกถ้วยเซรามิกที่ทำจากพอร์ซเลนด้วยไฟฟ้ามักใช้กันอย่างแพร่หลายในงานวิศวกรรมไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงไม่สามารถคิดได้หากไม่มีอุปกรณ์เหล่านี้ ลักษณะเฉพาะของเซรามิกประเภทนี้คือคุณสมบัติทางเทคโนโลยีช่วยให้คุณสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนและเกือบทุกขนาด ในเวลาเดียวกันช่วงอุณหภูมิเผาของพอร์ซเลนกว้างพอที่จะได้ความสม่ำเสมอที่ดีพอในกระบวนการเผาฉนวนในปริมาณทั้งหมดของผลิตภัณฑ์

ด้วยความกดดันที่เพิ่มขึ้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องเพิ่มขนาดของลูกถ้วยไฟฟ้าที่ทำจากพอร์ซเลนและความแข็งแรงและความต้านทานต่อการตกตะกอนเพียงแค่ทำให้มวลพอร์ซเลนที่ขาดไม่ได้สำหรับวิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูง 50% - ดินเหนียวและดินขาวพวกเขาให้ความเหนียวของพอร์ซเลนไฟฟ้ารวมทั้งความสามารถในการขึ้นรูปและความแข็งแรงในสถานะที่ชุบแข็ง วัสดุเฟลด์สปาร์เพิ่มลงในส่วนผสม - ขยายช่วงอุณหภูมิของการเผา

แม้ว่าวัสดุเซรามิกสมัยใหม่หลายชนิดจะมีคุณสมบัติเหนือกว่าพอร์ซเลนแบบ Electrotechnical ในบางแง่มุม แต่พอร์ซเลนในทางเทคโนโลยีไม่ต้องการวัตถุดิบราคาแพง แต่ก็ไม่จำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิการเผา

6. ตัวนำยิ่งยวด

ปรากฏการณ์ตัวนำยิ่งยวดที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุด (โดยเฉพาะใช้ใน cyclotrons) ถูกรับรู้โดยการส่งกระแสผ่านตัวนำยิ่งยวดโดยไม่มีการสูญเสียความร้อน เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าวข้างต้นได้ใช้ตัวนำยิ่งยวดแบบที่สองซึ่งมีลักษณะร่วมกันของทั้งตัวนำยิ่งยวดและสนามแม่เหล็กพร้อมกัน

เส้นใยบาง ๆ ของโลหะปกติเจาะตัวอย่างและแต่ละเส้นใยจะมีควอนตัมฟลักซ์แม่เหล็ก ที่อุณหภูมิต่ำในบริเวณที่มีจุดเดือดของไนโตรเจน (สูงกว่า -196 ° C) อีกครั้งจะต้องใช้เซรามิกที่มีระนาบทองแดง - ออกซิเจนแยกออกมาอย่างดี

บันทึกความเป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดเป็นของสารประกอบเซรามิก Hg - Ba - Ca - Cu - O (F) ที่ค้นพบในปี 2003 เนื่องจากที่ความดัน 400 kbar จะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดแม้ที่อุณหภูมิสูงถึง −107 ° C นี่เป็นอุณหภูมิที่สูงมากสำหรับการนำไฟฟ้ายิ่งยวด

ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้: ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและการใช้งาน