Электронные и полупроводниковые реле.

По своему устройству электронные и полупроводниковые реле аналогичны электронными полупроводниковым приборам. Они находятся в одном из двух состояний: проводящем (открытом) и непроводящем (закрытом).

Электронное реле имеет высокое входное сопротивление при отсутствии управляющего положительного сигнала на сетке и отрицательного напряжения смещения, закрывающего электронную лампу. При подаче достаточно большого положительного сеточного напряжения лампа открывается и через нее проходит необходимый ток, определяемый нагрузкой. При этом, однако, сопротивление лампы оказывается значительным, что является недостатком электронных реле.

Транзисторное реле по принципу действия аналогично электронному. Его достоинство — малое входное сопротивление в открытом состоянии, недостаток — сравнительно низ кое сопротивление в закрытом состоянии.

Весьма перспективно тиристорное реле. Его особенность заключается в том, что тиристор остается в открытом состоянии и после снятия управляющего сигнала. Для закрытия тиристора требуется отключить анодное напряжение.

Электронное реле времени используется вместо механического реле времени с часовым механизмом. Выдержка времени в этом реле создается цепью заряда конденсатора от источника постоянного напряжения. Обмотка промежуточного реле включена через электронную лампу (триод) к источнику постоянного тока. При замкнутом ключе конденсатор заряжен до напряжения, равного, при котором триод заперт. При размыкании ключа происходит разряд конденсатора через резистор с постоянной времени. Напряжение на сетке триода падает, а ток через него и обмотку реле увеличивается. В момент достижения тока реле срабатывает.

Бесконтактные реле имеют ряд недостатков: сравнительно небольшую комму тируемую мощность, меньшее, чем у контактных реле, отношение сопротивлений в разомкнутом и замкнутом состояниях. Они более чувствительны к перегрузкам, чем обычные реле. Поэтому их применяют с учетом конкретных технико-экономических и эксплуатационных условий.

 

Содержание дисциплины «Материаловедение»

1. Строение и свойства металлов (физические, механические и технологические). Основные методы и способы определения свойств металлов.

Металлы - простые вещества, обладающие свободными, не связанными с определенными атомами электронами, которые способны перемещаться по всему объему тела.

Из 92 элементов. Имеющихся в природе, около 80 элементов являются металлами. Металлами являются алюминий, железо, медь, никель, хром и т.д. Все металлы имеют общие характерные свойства: пластичность, высокую тепла - и электропроводность, специфический металлический блеск и т.д.

В изучение металлов огромный вклад внесли русские и советские ученые – Н.С. Курнаков, Н.В.Агеев, А.А. Байков и др.

Классификация металлов:

По степени очистки:

· Технически чистые (0,1 – 0,5 %)

· Химически чистые (0,01 …0,1 %)

· Сверхчистые или ультрачистые (менее 0,001%)

По внутреннему содержанию железа:

· Черные (железо и сплавы на основе железа)

· Цветные (не железные)

По физическим и химическим свойствам:

· Легкие (алюминий, магний, барий плюмбум…)

· Тяжелые (медь, цинк, свинец, ртуть…)

· Благородные (золото, серебро, платина)

· Тугоплавкие (мобилен, хром, цирконий..)

· Рассеянные (галлий, индий, тербий)

· Радиоактивные (франций, радон, полоний, актиний, уран)

· Редкоземельные (лантан, ванадий, скандий)

Металлы состоят из упорядоченно расположенных в пространстве положительно заряженных ионов, перемещающихся среди них электронов и небольшого количества нейтральных атомов.

Кристаллическое строение веществ характеризуется закономерным размещением атомов в пространстве с образованием кристаллической решетки.

У веществ в твердом состоянии строение кристаллическое или аморфное. В кристаллическом веществё атомы расположены по геометрически правильной схеме и на определенном расстоянии друг от друга, в аморфном же (стекле, канифоли) атомы расположены беспорядочно.

У всех металлов и их сплавов строение кристаллическое. На рис. 28 стр.58 показана микроструктура чистого железа.

Кристаллические зерна неопределенной формы не похожи на типичные кристаллы — многогранники, поэтому их называют кристаллитами, зернами или гранулами.. Однако строение кристаллитов. Столь же закономерно, как и у развитых кристаллов.

При затвердевании атомы металлов образуют геометрически правильные системы, называемые кристаллическими решетками. Порядок расположения атомов в решетке может быть различным. Многие важнейшие металлы образуют решетки, простейшие (элементарные) ячейки которых представляют форму центрированного куба (а - и б -железо, хром, молибден, вольфрам, ванадий, марганец), куба с центрированными гранями (у -железо, алюминий, медь, никель, свинец) или гексагональную, как у шестигранной призмы, ячейку (магний, циик, а -титан, а -кобальт).

Элементарная ячейка повторяется непрерывно в трех измерениях, образуя Кристаллическую решетку, поэтому положение атомов в элементарной ячейке определяет структуру всего кристалла. Элементарная ячейка центрированного куба состоит из девяти атомов, из которых восемь расположены по вершинам куба, а девятый — в его центре.

• Для характеристики кристаллической решетки (атомной структуры кристалла) применяют пространнственную решетку, которая является геометрической схемой Кристаллическая решетка состоит из точек (узлов), закономерно расположенных в пространстве.

Кристаллические решетки у металлов и сплавов могут быть одинаковыми. Различают несколько типов решеток:

§ Объемно – центрированные кубические (железо, хром, молибден)

§ Гранецентрированные кубические решетки (медь, алюминий, свинец)

§ Гексагональную плотноупакованную (цинк, магний, кобальт)

 

 

Свойства металлов:

Физические (зависящие от внутреннего строения):

§ Плотность (величина, равная отношению массы вещества к занимаемому объему)

§ Теплопроводность (способность передавать тепловой поток)

§ Электропроводность (способность пропускать электрический ток)

§ Морозостойкость

Механические (способность сопротивляться деформациям и разрушению под действием внешних нагрузок):

§ Прочность (способность воспринимать, не разрушаясь, различные виды нагрузок, вызывающие внутреннее напряжение и деформацию)

§ Твердость (способность сопротивляться пластической деформации или хрупкому разрушению при местном воздействии)

§ Пластичность (способность тела получать остаточное изменение формы и размеров без разрушения сплошности)

§ Вязкость (способность поглощать работу внешних сил за счет пластической деформации)

Технологические (способность подвергаться различным видам технологической обработки /давлением, резанием, сваркой/):

§ Изгиб

§ Сваривание

§ Загиб

§ Сплющивание

Методы определения твердости металлов:

1. Метод Бринелля Метод предложен шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (1849—1925) в 1900 году, и стал первым широко используемым и стандартизированным методом определения твёрдости в материаловедении. Этот метод относится к методам вдавливания. Испытание проводится следующим образом: вначале подводят образец к индентору, затем вдавливают индентор в образец с плавно нарастающей нагрузкой в течение 2-8 с, после достижения максимальной величины, нагрузка на индентор выдерживается в определенном интервале времени (обычно 10-15 с для сталей). Затем снимают приложенную нагрузку, отводят образец от индентора и измеряют диаметр получившегося отпечатка. В качестве инденторов используются шарики из твердого сплава диаметром 1; 2,5; 5 и 10 мм.

2. Ме́тод Рокве́лла является методом проверки твёрдости материалов. Из-за своей простоты этот метод является наиболее распространённым и основан на проникновении твёрдого наконечника (конуса) в материал и измерении глубины проникновения. Наиболее широко используются два типа индентеров: шарик из карбида вольфрама диаметром 1/16 дюйма (1,5875 мм) или такой же шарик из закаленной стали и конический алмазный наконечник с углом при вершине 120°. Возможные нагрузки — 60, 100 и 150 кгс. Величина твёрдости определяется как относительная разница в глубине проникновения индентора при приложении основной и предварительной (10 кгс) нагрузки. Для обозначения твёрдости, определённой по методу Роквелла, используется символ HR, к которому добавляется буква, указывающая на шкалу по которой проводились испытания (HRA, HRB, HRC).

3. Метод Виккерса — метод измерения твёрдости металлов и сплавов по Виккерсу. Регламентируется ГОСТ 2999-75 и ISO 6507.

Сущность метода заключается во вдавливании в испытуемый материал правильной четырёхгранной алмазной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями.Твердость по Виккерсу вычисляется путём деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка. Метод Виккерса позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.

Применение металлов

· Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

· Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

· Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.