విద్యుత్ పదార్థాల వర్గీకరణ
మెటీరియల్ అనేది నిర్దిష్ట విధులను నిర్వహించడానికి రూపొందించబడిన నిర్దిష్ట కూర్పు, నిర్మాణం మరియు లక్షణాలతో కూడిన వస్తువు. మెటీరియల్స్ వివిధ సమిష్టి స్థితులను కలిగి ఉంటాయి: ఘన, ద్రవ, వాయువు లేదా ప్లాస్మా.
పదార్థాలచే నిర్వహించబడే విధులు విభిన్నమైనవి: కరెంట్ ప్రవాహాన్ని నిర్ధారించడం (వాహక పదార్థాలలో), యాంత్రిక భారం (నిర్మాణ పదార్థాలలో), ఇన్సులేషన్ అందించడం (విద్యుద్వాహక పదార్థాలలో), విద్యుత్ శక్తిని వేడిగా మార్చడం (నిరోధక పదార్థాలలో) . సాధారణంగా, పదార్థం అనేక విధులను కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, విద్యుద్వాహకము తప్పనిసరిగా ఒక రకమైన యాంత్రిక ఒత్తిడిని అనుభవిస్తుంది, అనగా ఇది నిర్మాణాత్మక పదార్థం.
మెటీరియల్స్ సైన్స్ - పదార్థాల కూర్పు, నిర్మాణం, లక్షణాలు, వివిధ ప్రభావాలలో ఉన్న పదార్థాల ప్రవర్తన: థర్మల్, ఎలక్ట్రికల్, అయస్కాంతం మొదలైనవి, అలాగే ఈ ప్రభావాలను కలిపినప్పుడు అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం.
ఎలక్ట్రికల్ మెటీరియల్స్ - ఇది ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ మరియు ఎనర్జీకి సంబంధించిన మెటీరియల్స్తో వ్యవహరించే మెటీరియల్ సైన్స్ యొక్క శాఖ, అనగా.ఎలక్ట్రికల్ పరికరాల రూపకల్పన, తయారీ మరియు ఆపరేషన్ కోసం అవసరమైన నిర్దిష్ట లక్షణాలతో కూడిన పదార్థాలు.
ఇంధన రంగంలో మెటీరియల్స్ కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. ఉదాహరణకు అధిక వోల్టేజ్ లైన్ల కోసం అవాహకాలు. చారిత్రాత్మకంగా, పింగాణీ ఇన్సులేటర్లతో బయటకు వచ్చిన మొదటిది. వారి ఉత్పత్తి యొక్క సాంకేతికత చాలా క్లిష్టమైనది మరియు మోజుకనుగుణమైనది. అవాహకాలు చాలా స్థూలంగా మరియు భారీగా ఉంటాయి. మేము గాజుతో పనిచేయడం నేర్చుకున్నాము - గాజు అవాహకాలు కనిపించాయి. అవి తేలికైనవి, చౌకైనవి మరియు రోగనిర్ధారణ చేయడం కొంత సులభం. చివరగా, ఇటీవలి ఆవిష్కరణలు సిలికాన్ రబ్బరు అవాహకాలు.
మొదటి రబ్బరు అవాహకాలు చాలా విజయవంతం కాలేదు. కాలక్రమేణా, మైక్రోక్రాక్లు వాటి ఉపరితలంపై ఏర్పడతాయి, దీనిలో ధూళి పేరుకుపోతుంది, వాహక జాడలు ఏర్పడతాయి, దాని తర్వాత ఇన్సులేటర్లు విచ్ఛిన్నమవుతాయి. బాహ్య వాతావరణ ప్రభావాల పరిస్థితులలో అధిక వోల్టేజ్ లైన్ల (OHL) యొక్క విద్యుత్ రంగంలో అవాహకాల యొక్క ప్రవర్తన యొక్క వివరణాత్మక అధ్యయనం వాతావరణ ప్రభావాలకు నిరోధకతను మెరుగుపరిచే అనేక సంకలితాలను ఎంచుకోవడం సాధ్యపడింది, కాలుష్యానికి నిరోధకత మరియు చర్య విద్యుత్ డిశ్చార్జెస్. ఫలితంగా, వివిధ ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ స్థాయిల కోసం ఇప్పుడు తేలికపాటి, మన్నికైన అవాహకాల యొక్క మొత్తం తరగతి సృష్టించబడింది.
పోలిక కోసం, 1150 kV ఓవర్ హెడ్ లైన్ల కోసం సస్పెండ్ చేయబడిన ఇన్సులేటర్ల బరువు అనేక టన్నుల మద్దతు మరియు మొత్తాల మధ్య దూరంలోని వైర్ల బరువుతో పోల్చవచ్చు. ఇది ఇన్సులేటర్ల అదనపు సమాంతర తీగలను వ్యవస్థాపించడానికి బలవంతం చేస్తుంది, ఇది మద్దతుపై లోడ్ను పెంచుతుంది. దీనికి మరింత మన్నికైన ఉపయోగం అవసరం, అంటే మరింత భారీ మద్దతు. ఇది పదార్థాల వినియోగాన్ని పెంచుతుంది, మద్దతు యొక్క పెద్ద బరువు సంస్థాపన ఖర్చును గణనీయంగా పెంచుతుంది.సూచన కోసం, విద్యుత్ లైన్ను నిర్మించే ఖర్చులో 70% వరకు సంస్థాపన ఖర్చు అవుతుంది. ఒక నిర్మాణ మూలకం మొత్తం నిర్మాణాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో ఉదాహరణ చూపిస్తుంది.
ఈ విధంగా, విద్యుత్ పదార్థాలు (ETM) ప్రతిదాని యొక్క సాంకేతిక మరియు ఆర్థిక పనితీరును నిర్ణయించే వాటిలో ఒకటి శక్తి వ్యవస్థలు.
శక్తి పరిశ్రమలో ఉపయోగించే ప్రధాన పదార్థాలను అనేక తరగతులుగా విభజించవచ్చు - అవి వాహక పదార్థాలు, అయస్కాంత పదార్థాలు మరియు విద్యుద్వాహక పదార్థాలు.వాటి మధ్య సాధారణ విషయం ఏమిటంటే అవి వోల్టేజ్ పరిస్థితులలో పనిచేస్తాయి మరియు అందువల్ల విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంటాయి.
వైర్లు కోసం పదార్థాలు
వాహక పదార్థాలను మెటీరియల్స్ అంటారు, దీని ప్రధాన విద్యుత్ ఆస్తి విద్యుత్ వాహకత, ఇది ఇతర విద్యుత్ పదార్థాలతో పోలిస్తే ఎక్కువగా ఉచ్ఛరిస్తారు. సాంకేతికతలో వారి ఉపయోగం ప్రధానంగా ఈ ఆస్తి కారణంగా ఉంది, ఇది సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక నిర్దిష్ట విద్యుత్ వాహకతను నిర్ణయిస్తుంది.
ఘనపదార్థాలు మరియు ద్రవాలు మరియు సరైన పరిస్థితుల్లో, వాయువులను విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క కండక్టర్లుగా ఉపయోగించవచ్చు. ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్లో ఆచరణాత్మకంగా ఉపయోగించే అత్యంత ముఖ్యమైన ఘన వాహక పదార్థాలు లోహాలు మరియు వాటి మిశ్రమాలు.
ద్రవ కండక్టర్లలో కరిగిన లోహాలు మరియు వివిధ ఎలక్ట్రోలైట్లు ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, చాలా లోహాలకు, ద్రవీభవన స్థానం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు మైనస్ 39 ° C ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన పాదరసం మాత్రమే సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ద్రవ లోహ కండక్టర్గా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇతర లోహాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ద్రవ వాహకాలు.
లోహవాటితో సహా వాయువులు మరియు ఆవిరి తక్కువ విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క కండక్టర్లు కాదు.అయితే, ఫీల్డ్ బలం షాక్ మరియు ఫోటోయోనైజేషన్ ప్రారంభాన్ని నిర్ధారించే నిర్దిష్ట క్లిష్టమైన విలువను మించి ఉంటే, అప్పుడు వాయువు ఎలక్ట్రానిక్ మరియు అయానిక్ వాహకతతో కండక్టర్గా మారుతుంది. అత్యధిక అయనీకరణం చేయబడిన వాయువు, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను యూనిట్ వాల్యూమ్కు సానుకూల అయాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది, ఇది ప్లాస్మా అని పిలువబడే ఒక ప్రత్యేక వాహక మాధ్యమం.
ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ కోసం వాహక పదార్థాల యొక్క అతి ముఖ్యమైన లక్షణాలు వాటి విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ వాహకత, అలాగే థర్మల్ EMF ఉత్పత్తి చేసే సామర్థ్యం.
విద్యుత్ వాహకత అనేది విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించే పదార్ధం యొక్క సామర్థ్యాన్ని వర్ణిస్తుంది (చూడండి - పదార్థాల విద్యుత్ వాహకత) విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక కారణంగా లోహాలలో ప్రస్తుత ప్రకరణము యొక్క యంత్రాంగం.
సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు
సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్ అంటే వాహక మరియు విద్యుద్వాహక పదార్థాల మధ్య వాటి నిర్దిష్ట వాహకతలో మధ్యస్థంగా ఉంటాయి మరియు దీని ప్రత్యేక లక్షణం ఏకాగ్రత మరియు రకం మలినాలు లేదా ఇతర లోపాలపై, అలాగే చాలా సందర్భాలలో బాహ్య శక్తి ప్రభావాలపై నిర్దిష్ట వాహకత యొక్క అత్యంత బలమైన ఆధారపడటం. (ఉష్ణోగ్రత, ప్రకాశం మొదలైనవి). NS.).
సెమీకండక్టర్లలో ఎలక్ట్రానిక్ కండక్టివ్ పదార్ధాల యొక్క పెద్ద సమూహం ఉంటుంది, దీని నిరోధకత సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కండక్టర్ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది కానీ డైలెక్ట్రిక్స్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు 10-4 నుండి 1010 ఓం • సెం.మీ వరకు ఉంటుంది. శక్తిలో, సెమీకండక్టర్స్ నేరుగా ఉపయోగించబడవు, కానీ సెమీకండక్టర్ల ఆధారంగా ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఇది స్టేషన్లు, సబ్స్టేషన్లు, డిస్పాచ్ ఆఫీసులు, సేవలు మొదలైన వాటిలో ఏదైనా ఎలక్ట్రానిక్స్. రెక్టిఫైయర్లు, యాంప్లిఫైయర్లు, జనరేటర్లు, కన్వర్టర్లు.సిలికాన్ కార్బైడ్ ఆధారంగా సెమీకండక్టర్లు కూడా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి నాన్-లీనియర్ సర్జ్ అరెస్టర్లు విద్యుత్ లైన్లలో (ఉప్పెన అరెస్టర్లు).
విద్యుద్వాహక పదార్థాలు
విద్యుద్వాహక పదార్థాలను మెటీరియల్స్ అంటారు, దీని ప్రధాన విద్యుత్ లక్షణం ధ్రువణ సామర్థ్యం మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫీల్డ్ ఉనికి సాధ్యమయ్యే చోట. నిజమైన (సాంకేతిక) విద్యుద్వాహకము ఆదర్శానికి చేరుకుంటుంది, దాని నిర్దిష్ట వాహకత తక్కువగా ఉంటుంది మరియు విద్యుత్ శక్తి యొక్క వెదజల్లడం మరియు వేడి విడుదలకు సంబంధించిన ఆలస్యం ధ్రువణ విధానాలు బలహీనపడతాయి.
విద్యుద్వాహక ధ్రువణాన్ని బాహ్యంగా ప్రవేశపెట్టినప్పుడు దానిలో ప్రదర్శన అంటారు విద్యుత్ క్షేత్రం విద్యుద్వాహక అణువులను తయారు చేసే చార్జ్డ్ కణాల స్థానభ్రంశం కారణంగా స్థూల అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం. అటువంటి క్షేత్రం ఉద్భవించిన విద్యుద్వాహకాన్ని ధ్రువణ అంటారు.
అయస్కాంత పదార్థాలు
అయస్కాంత పదార్థాలు ఆ క్షేత్రంతో ప్రత్యక్ష పరస్పర చర్య ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రంలో పనిచేయడానికి రూపొందించబడినవి. అయస్కాంత పదార్థాలు బలహీనంగా అయస్కాంత మరియు బలంగా అయస్కాంతంగా విభజించబడ్డాయి. డయామాగ్నెట్స్ మరియు పారా అయస్కాంతాలు బలహీనమైన అయస్కాంతంగా వర్గీకరించబడ్డాయి. బలమైన అయస్కాంతం - ఫెర్రో అయస్కాంతాలు, ఇవి అయస్కాంతపరంగా మృదువుగా మరియు అయస్కాంతపరంగా కఠినంగా ఉంటాయి.
మిశ్రమ పదార్థాలు
మిశ్రమ పదార్థాలు వివిధ విధులను నిర్వర్తించే అనేక భాగాలతో కూడిన పదార్థాలు మరియు భాగాల మధ్య ఇంటర్ఫేస్లు ఉన్నాయి.