Основные свойства проводников, полупроводников, изоляторов

Электроны атомов, находящиеся на внешних орбитах могут легко отделяться от атомов - становятся свободными. Атом, потерявший электроны называется положительным ионом, а атом, присоединивший электроны – отрицательным ионом.

Процесс образования ионов называется ионизацией.

Свойство вещества проводить электрический ток под действием электрического поля называется электропроводностью, которая зависит от концентрации свободных носителей зарядов.

Основным свойством проводников является их высокая электропроводность. Проводники делятся на два типа.

В проводниках первого типа, к которым преимущественно относятся металлы и их сплавы, электрический ток создается перемещением только электронов (электронная проводимость). Прохождение тока в них не сопровождается химическими изменениями материала проводника. Лучшие проводники – серебро, медь, алюминий.

Проводники второго типа (проводники с ионной проводимостью) представляют собой расплавы некоторых солей и водные растворы кислот, солей, щелочей и др. В расплавах и растворах независимо от прохождения тока происходит распад их нейтральных молекул на положительные и отрицательные ионы (электролитическая диссоциация). Положительными ионами являются ионы металлов и водород, а отрицательными – кислотные остатки и гидроксильная группа (ОН).

Диэлектриками (изоляторами) называются вещества, в которых при нормальных условиях имеется ничтожное количество свободных электрических зарядов, поэтому их электропроводностью можно пренебречь.

Полупроводники по своей электропроводности занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Их электропроводность сильно зависит от внешних условий: температуры, освещенности, электрических полей, примесей и т.д. Отличительные особенности полупроводников объясняются тем, что кроме электронной электропроводности, они обладают «дырочной» электропроводностью, которая обусловлена перемещением под действием электрического поля «дырок», незанятых валентными электронами атомов, что равноценно перемещению положительно заряженных частиц.

Назначения и требования, предъявляемые к защитной и коммутационной аппаратуре

Назначение - коммутация электрических цепей во всех эксплуатационных режимах: включения и отключения токов нагрузки, токов намагничивания трансформаторов и зарядных токов линий и шин, отключения токов КЗ, а также при изменениях схем электрических установок.

Каждый режим работы имеет свои особенности, определяемые параметрами электрической цепи, в которой установлен выключатель. Тяжелым режимом работы является отключение тока КЗ, когда выключатель подвергается воздействию значительных электроди­намических сил и высоких температур. Отключение сравнительно малых токов намагничивания и зарядных токов линий имеет свои особенности, связанные с возникновением опасных коммутационных перенапряжений, утяжеляющих работу выключателей.

Требования - во всех режимах работы, следующие:

1) надежное отключение любых токов в пределах номинальных значений;

2) быстродействие при отключении, т.е. гашение дуги в возможно меньший

промежуток времени, что вызывается необходимостью сохранения устойчивости параллельной работы станций при КЗ;

3) пригодность для автоматического повторного включения после отключения электрической цепи защитой;

4) взрыво - и пожаробезопасность;

5) удобство обслуживания.

Для оперативного обслуживания необходимо, чтобы каждый выключатель или его привод имел хорошо видимый и безотказно работающий указатель положения (" Включено ", " Отключено "). Если выключатель не имеет открытых контактов и его привод отделен стенкой от выключателя, то указатель должен быть и на выключателе, и на приводе.

На подстанциях применяют выключатели разных типов и конструкций. В них заложены различные принципы гашения дуги и используются различные дугогасящие среды (трансформаторное масло, сжатый воздух, элегаз, твердые газогенерирующие материалы и т.д.).