Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«Ульяновский электромеханический колледж»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины: “Электрические материалы”
для специальности: 2913 “Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий”
2010
Одобрена Составлена в соответствии
Цикловой комиссией с Государственными требованиями
к минимуму содержания и уровню
_____________ подготовки по специальности
«____»____________ 2010г ______________
«____»____________ 2010г
Автор: – преподаватель Ульяновского электромеханического колледжа.
Рецензенты:__________________________________________________________________________________________________________________________________
Пояснительная записка
Рабочая программа дисциплины «Электротехнические материалы» предусматривает изучение базовых характеристик электротехнических материалов, их классификации и области применения.
Учебная дисциплина «Электротехнические материалы» является общепрофессиональной. Преподавание дисциплины должно иметь практическую направленность и проводиться во взаимосвязи с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Для закрепления теоретических знаний и приобретение необходимых практических умений программой предусматривается проведение лабораторных и практических работ. Перед выполнением лабораторных работ студенты должны получить инструктаж по технике безопасности и охране труда.
Программой предусмотрено проведение одной контрольной работы.
При изложении материала необходимо соблюдать единство терминологии, обозначений единиц измерения в соответствии с действующими стандартами. Формы проведения занятий выбираются преподавателям исходя из дидактической цели, содержания материала.
В результате изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
- о роли дисциплины в профессиональной деятельности;
- о месте электротехнической отрасли в экономике страны;
знать:
- общую классификацию электротехнических материалов, их свойства, область
применения;
уметь:
- производить выбор электротехнических материалов для применения в
производстве.
Для лучшего усвоения учебного материала его изложение необходимо проводить с применением технических средств обучения, демонстрацией образцов материалов и изделий. Преподаватель должен систематически пополнять программный материал новейшими сведениями о достижениях и перспективах развития электротехнических материалов.
Итоговый контроль знаний студентов проводится в виде зачета, проводимого в счет часов, предусмотренных учебным планом и рабочей программой.
2 Тематический план
Наименование разделов и тем | Максим, учеб. нагрузка на студента | Кол-во аудиторных часов при очной форме обучения | Самостоятельная работа студента | ||
всего | Лабора торные работы | Практич еские занятия | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
ВВЕДЕНИЕ | 1 | 1 | |||
Раздел 1 ОСНОВЫ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ | 7 | 5 | 2 | ||
Тема 1.1 Строение и свойства металлов и сплавов | 1 | 1 | |||
Тема 1.2 Сплавы железа с углеродом | 4 | 2 | 2 | ||
Тема 1.3 Основы термической и химико-термической обработки металлов | 2 | 2 | |||
Раздел 2 ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ | 8 | 4 | 4 | ||
Тема 2.1 Общие свойства проводниковых материалов | 3 | 1 | 2 | ||
Тема 2.2 Проводниковые материалы высокой проводимости | 1 | 1 | |||
Тема 2.3 Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением | 3 | 1 | 2 | ||
Тема 2.4 Контакты, контактные материалы, припои и флюсы | 1 | 1 | |||
Раздел 3 ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ | 42 | 32 | 8 | 10 | |
Тема 3.1 Электрические характеристики диэлектриков | 2 | 2 | |||
Тема 3.2 Механические, тепловые и физико-химические характеристики диэлектриков | 5 | 1 | 2 | 2 | |
Тема 3.3 Газообразные диэлектрики | 5 | 1 | 2 | 2 | |
Тема 3.4 Жидкие диэлектрики | 6 | 6 | 6 | 2 | |
Тема 3.5 Твердые полимеризационные диэлектрики | 2 | 2 | |||
Тема 3.6 Твердые поликонденсационные диэлектрики | 2 | 2 | |||
Тема 3.7 Нагревостойкие полимерные диэлектрики | 2 | 2 | |||
Тема 3.8 Электроизоляционные резины | 2 | 2 | |||
Тема 3.9 Лаки, эмали, компаунды. | 2 | 2 | |||
Тема 3.10 Волокнистые электроизоляционные материалы | 2 | 2 | |||
Тема 3.11 Пластмассы | 2 | 2 | |||
Тема 3.12 Электроизоляционные слюды | 2 | 2 | |||
Тема 3.13 Электрокерамические и силикатные (неорганические) материалы | 7 | 1 | 2 | 4 | |
Контрольная работа | 1 | 1 | |||
Раздел 4 ПОЛУПРОВОДИНКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ | 2 | 2 | |||
Тема 4.1 Полупроводниковые материалы | 2 | 2 | |||
Раздел 5 ПРОВОДНИКОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ | 8 | 6 | 2 | 2 | |
Тема 5.1 Провода | 2 | 2 | |||
Тема 5.2 Кабели | 6 | 2 | 2 | 2 | |
Раздел 6 МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | 5 | 5 | |||
Тема 6.1 Основные характеристики магнитных материалов | 2 | 2 | |||
Тема 6.2 Металлические магнитно-мягкие и магнитно-твердые материалы | 2 | 2 | |||
Тема 6.3 Неметаллические магнитные материалы | 1 | 1 | |||
Всего по дисциплине | 75 | 55 | 10 | 20 |
3 Содержание дисциплины
ВВЕДЕНИЕ
Студент должен: иметь представление:
- о целях и задачах дисциплины «Электротехнические материалы», ее связи с
другими изучаемыми дисциплинами; характеристики разделов и порядок их изучения;
- о классификации электротехнических материалов, современных достижениях в
области производства электротехнических материалов.
Раздел 1 ОСНОВЫ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ
В результате изучения раздела Студент должен: иметь представление:
- о современных способах получения чугуна и стали;
- о связи между структурой сплава и его механическими, физическими и
технологическими свойствами;
знать:
- классификацию чугунов и сталей по назначению и их применение в
электротехнических устройствах.
Тема 1.1 Строение и свойства металлов и сплавов
Понятие о металловедении. Структура металлов. Типы кристаллических решеток. Процесс кристаллизации чистых металлов и сплавов.
Классификация сплавов и их свойства. Связь между структурой сплава и его механическими, физическими и технологическими свойствами.
Тема 1.2 Сплавы железа с углеродом
Сплавы железа. Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны.
Обзор современных способов получения стали и чугуна.
Чугун: его свойства, влияние примесей на свойства чугуна. Серые и белые чугуны, их свойства и область применения.
Классификация стали по химическому составу, качеству и назначению.
Углеродистые стали, их применение.
Легированные стали с особыми свойствами: нержавеющие, жаропрочные и их применение.
Твердые стали, их свойства и применение.
Самостоятельная работа: изучение диаграммы состояния сплава железа с углеродом.
Тема 1.3 Основы термической и химико-термической обработки металлов
Понятие о термической обработке металлов, ее назначение. Основные виды термической обработки стали: отжиг, закалка, отпуск.
Химико-термическая обработка сталей: цементация, азотирование.
Понятие о коррозии металлов. Виды коррозии: химическая и электрохимическая. Способы борьбы с коррозией.
Раздел 2 ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В результате изучения раздела
Студент должен:
знать:
- требования, предъявляемые к проводниковым, контактным материалам, их
свойства, марки по ГОСТу и их применение;
- назначение припоев, флюсов, их марки;
уметь:
- производить выбор проводниковых материалов;
- производить выбор припоя и флюса.
Тема 2.1 Проводниковые материалы высокой проводимости
Проводниковая медь. Получение меди. Физические, механические и электрические свойства мягкой и твердой меди. Марки по ГОСТу. Применение меди. Сплавы меди: латуни, бронзы, их свойства и применение.
Алюминий. Получение алюминия. Физические, механические и электрические свойства мягкого и твердого алюминия. Марки алюминия по ГОСТу. Применение алюминия. Биметаллические и сталеалюминиевые провода, их свойства и применение. Серебро. Электрические свойства серебра. Применение.
Общие сведения о порошковой металлургии. Компоненты металлокерамических изделий, способы получения, применения.
Самостоятельная работа: изучение понятий о сверхпроводимости и сверхпроводниках.
Тема 2.2 Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
Вольфрам, манганин, константан, нихром, фехраль: свойства, марки по ГОСТу и применение в электрических приборах.
Тема 2.3 Контакты, контактные материалы, припои и флюсы
Определение контакта. Разновидности контактов: неподвижные, разрывные, скользящие. Устройство контактов и требования, предъявляемые к ним. Материалы и сплавы, применяемые для различных контактов.
Назначение припоев. Механические требования, предъявляемые к пайке и припоям. Классификация припоев по температуре плавления. Металлы и сплавы применяемые в пропоях. Маркировка припоев. Условия и факторы, влияющие на выбор марки припоя.
Флюсы. Назначение и требования, предъявляемые к ним, маркировка флюсов. Подбор флюса для пайки. Технология пайки, требования техники безопасности и санитарной гигиены.
Самостоятельная работа: понятие об электроугольных материалах и изделиях.
Раздел 3 ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В результате изучения раздела
Студент должен:
знать:
- свойства изоляционных масел, их применение;
- применение полимерных диэлектриков, лаков, эмалей, слоистых, волокнистых и
минеральных диэлектриков;
- свойства и применение резины;
- область применение элекрофарфора;
- уметь:
- - различать по внешним признакам и применять в конкретных электротехнических устройствах широко распространенные диэлектрики.
Тема 3.1 Электрические характеристики диэлектриков
- Электропроводимость и факторы, способствующие объемной и поверхностной проводимости. Удельное сопротивление, единицы измерения.
- Диэлектрическая проницаемость. Поляризация диэлектриков и ее разновидности.
- Тангенс угла диэлектрических потерь. Векторная диаграмма распределения токов в диэлектриках.
- Электрическая прочность диэлектрических материалов. Электрический и тепловой пробой.
Тема 3.2 Механические, тепловые и физико-химические характеристики диэлектриков
- Механические характеристики: прочность при растяжении, сжатии и изгибе. Ударная вязкость. Вибропрочность.
- Тепловые характеристики: температура плавления, вспышки и размягчения материалов, теплостойкость, морозостойкость, температурные коэффициенты.
- Физико-химические характеристики: кислотное число, влагостойкость, химическая стойкость материалов, радиационная стойкость, тропическая стойкость.
- Лабораторная работа №1 «Испытание электроизоляционного материала на растяжение»
- Самостоятельная работа: подготовка к лабораторной работе: изучить механические свойства диэлектриков, подготовить форму отчета.
Тема 3.3 Газообразные диэлектрики
- Роль газообразных диэлектриков в электротехнических устройствах. Основные электрические характеристики газов. Электропроводимость газов. Вольт-амперная характеристика. Пробой газов в однородном и неоднородном электрическом поле. Применение газообразных диэлектриков (воздух, азот, водород) в электротехнических установках.
- Лабораторная работа №2 «Определение электрической прочности газообразных диэлектриков»
Тема 3.4 Жидкие диэлектрики
- Физико-химическая сущность проводимости и пробоя жидких диэлектриков. Нефтяные электроизоляционные масла, технология их получения. Классификация, электрические характеристики. Трансформаторные, кабельные и конденсаторные масла, их применение. Методы очистки масел от воды и их сушка.
- Синтетические жидкие диэлектрики; свойства и применение совола, совтола.
- Лабораторная работа №3 « Определение электрической прочности жидких диэлектриков»
- Самостоятельная работа: подготовка к лабораторной работе: повторить свойства трансформаторного масла, подготовить форму отчета.
Тема 3.5 Твердые полимеризацилонные диэлектрики
- Значение полимеров в промышленности. Основные определения и свойства полимеров. Сущность полимеризации.
- Полистерол, полиэтилен, полиуретан, поливинилхлорид, поливинилхлоридный пластикат: исходные материалы и технология получения; электрические, тепловые и механические характеристики, применение.
Тема 3.6 Твердые поликонденсационные диэлектрики
- Фенолформальдегидные, эпоксидные диэлектрики. Получение, свойства, применение в электроизоляционной технике.
- Природные смолы и битумы, их применение.
Тема 3.7 Нагревостойкие полимерные диэлектрики
- Кремнийорганичекие полиамидные диэлектрики и фторопласты, их получение и применение. Физико-химические, тепловые и электрические характеристики.
Тема 3.8 Электроизоляционные резины
- Натуральный и синтетический каучук. Технология процесса вулканизации. Состав резины, влияние составляющих на электрические, механические и тепловые свойства. Применение резины в электротехнической промышленности.
Тема 3.9 Лаки, эмали, компаунды
- Понятие о лаках. Состав и классификация лаков, требования, предъявляемые к лакам, область применение.
- Эмали: состав и свойства. Роль пигментов. Классификация эмалей, их применение.
- Понятие о компаундах. Классификация и назначение компаундов. Термопластичные и термореактивные компаунды. Применение компаундов в электротехнике.
Тема 3.10 Волокнистые электроизоляционные материалы
- Виды волокон, применяемых в электротехнике: природные, синтетические, искусственные.
- Породы древесины и требования, предъявляемые к ним. Обработка и применение.
- Электроизоляционные бумаги и картоны. Технология получения, разновидности, применение.
- Технология получения фибры и ее применение. Текстильные электроизоляционные материалы. Гибкие электроизоляционные материалы: лакоткани, лакированные трубки.
- Минеральные диэлектрики: асбест и асбоцемент, их свойства, характеристики, применение.
Тема 3.11 Пластмассы
- Понятие о пластмассах. Технология получения, состав и классификация. Свойства и область применения. Слоистые пластмассы, их получение и применение.
Тема 3.12 Электроизоляционные слюды
- Слюда и ее разновидности, состав.
- Изоляционные материалы на основе слюды: миканиты, микаленты. Электрические, механические и тепловые характеристики. Применение в электротехнике.
Тема 3.13 Электрокерамические и силикатные (неорганические) материалы
- Состав стекла, способы получения, характеристики. Применение изделий из силикатных и кварцевых стекол в электротехнической промышленности.
- Классификация электрокерамических материалов. Электротехнический фарфор. Компоненты фарфора. Технология изготовления керамических изделий. Основные электрические и механические характеристики фарфора.
Стеатит. Состав стеатитовых масс. Конденсаторная керамика.
Лабораторная работа №4 « Определение электрической прочности твердых диэлектриков» Самостоятельная работа: подготовка к лабораторной работе: повторить виды пробоя твердых диэлектриков, подготовить форму отчета. Контрольная работа
Раздел 4 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В результате изучения раздела
Студент должен:
знать:
- основные характеристики и применение полупроводниковых материалов.
Тема 4.1 Полупроводниковые материалы
Классификация, основные характеристики и применение кремния, германия, селена.
Раздел 5 ПРОВДНИКОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
В результате изучения раздела
Студент должен:
знать:
- назначение, маркировку, материалы токоведущих проводов и кабелей;
- функциональное назначение элементов изоляции.
Тема 5.1 Провода
Область применение и классификация. Обмоточные провода, их виды. Маркировка, материалы токоведущих жил. Разновидности изолирующих материалов, применяемых для обмоточных проводов.
Установочные провода. Назначение, маркировка и сортимент. Изолирующие материалы, применяемые для установочных проводов.
Монтажные провода. Назначение, маркировка, применение. Изолирующие материалы, применяемые для монтажных проводов. Провода для воздушных линий электропередач.
Тема 5.2 Кабели
Силовые кабели. Классификация силовых кабелей по числу жил, роду оболочки, роду изоляции, конструкции, защитной оболочке и назначению. Маркировка силовых кабелей.
Контрольные кабели: конструктивное исполнение, маркировка. Специальные кабели, их классификация и маркировка. Самостоятельная работа:
- ознакомиться с технологией изготовления проводов и кабелей;
- подготовка к лабораторной работе.
Практическая работа №5 «Изучение маркировки кабелей и проводов»
Раздел 6 МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В результате изучения раздела
Студент должен:
знать:
- состав, магнитные свойства, применение магнитных материалов;
- марки электротехнической стали;
- уметь:
- - по петле гистерезиса определять магнитно-мягкие и магнитно-твердые материалы.
Тема 6.1 Основные характеристики магнитных материалов
- Основные характеристики магнитных материалов "и процессы протекающие в них под действием магнитного поля. Область применения магнитных материалов в электротехнике и требования, предъявляемые к ним.
- Понятие о потерях в стали. Способы уменьшения потерь.
- Классификация магнитных материалов по их магнитным свойствам.
Тема 6.2 Металлические магнитно-мягкие и магнитно-твердые материалы
- Техническое максимально-чистое железо, его магнитные характеристики.
- Электротехническая сталь: состав, основные характеристики.
- Магнитно-мягкие сплавы: пермаллой, альсиферы. Их состав, магнитные характеристики, применение.
- Металлические магнитно-твердые материалы.
- Легированные стали, их состав и магнитные характеристики.
- Тройные сплавы, их состав и магнитные характеристики.
- Холодно-катанные и горяче-катанные электротехнические стали, их особенности и различия.
Тема 6.3 Неметаллические магнитные материалы
- Ферриты: свойства, состав, структура. Технология изготовления изделий из ферритов. Магнитные характеристики ферритов. Классификация ферритов.
4 Литература
4.1 Основная
4.1.1 Конструкционные и электротехнические материалы, под ред. В.А. Филикова.
-М.,ВШ, 1990 г.
4.1.2 Технология металлов и конструкционные материалы под ред.
- М, «Машиностроение», 1989 г.
4.2 Дополнительная
4.2.1 ГОСТ . Материалы диэлектрические. Термины и определения.
4.2.2 ГОСТ . Материалы проводниковые. Термины и определения.
4.2.3 Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок.
Главгосэнерго надзор России, 1994 г.
