વિદ્યુત સામગ્રીનું વર્ગીકરણ

સામગ્રી એ ચોક્કસ રચના, બંધારણ અને ગુણધર્મો ધરાવતો પદાર્થ છે, જે ચોક્કસ કાર્યો કરવા માટે રચાયેલ છે. સામગ્રીમાં વિવિધ એકંદર સ્થિતિઓ હોઈ શકે છે: ઘન, પ્રવાહી, ગેસ અથવા પ્લાઝ્મા.

સામગ્રી દ્વારા કરવામાં આવતા કાર્યો વિવિધ છે: પ્રવાહના પ્રવાહની ખાતરી કરવી (વાહક સામગ્રીમાં), યાંત્રિક લોડ હેઠળ ચોક્કસ આકાર જાળવવો (માળખાકીય સામગ્રીમાં), ઇન્સ્યુલેશન પ્રદાન કરવું (ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીમાં), વિદ્યુત ઊર્જાને ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરવી (પ્રતિરોધક સામગ્રીમાં) . સામાન્ય રીતે, સામગ્રીમાં ઘણા કાર્યો હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડાઇલેક્ટ્રિક આવશ્યકપણે અમુક પ્રકારના યાંત્રિક તાણનો અનુભવ કરે છે, એટલે કે, તે એક માળખાકીય સામગ્રી છે.

સામગ્રી વિજ્ઞાન - સામગ્રીની રચના, માળખું, ગુણધર્મો, વિવિધ પ્રભાવ હેઠળની સામગ્રીની વર્તણૂકના અભ્યાસ સાથે કામ કરતું વિજ્ઞાન: થર્મલ, ઇલેક્ટ્રિકલ, મેગ્નેટિક, વગેરે, તેમજ જ્યારે આ પ્રભાવોને જોડવામાં આવે છે.

વિદ્યુત સામગ્રી - આ સામગ્રી વિજ્ઞાનની એક શાખા છે જે વિદ્યુત ઇજનેરી અને ઉર્જા માટેની સામગ્રી સાથે વ્યવહાર કરે છે, એટલે કે.વિદ્યુત ઉપકરણોની ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને સંચાલન માટે જરૂરી વિશિષ્ટ ગુણધર્મો ધરાવતી સામગ્રી.

ઊર્જા ક્ષેત્રમાં સામગ્રી નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. ઉદાહરણ તરીકે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ રેખાઓ માટે ઇન્સ્યુલેટર. ઐતિહાસિક રીતે, પોર્સેલેઇન ઇન્સ્યુલેટર સાથે પ્રથમ બહાર આવે છે. તેમના ઉત્પાદનની તકનીક એકદમ જટિલ અને તરંગી છે. ઇન્સ્યુલેટર ભારે અને ભારે હોય છે. અમે કાચ સાથે કામ કરવાનું શીખ્યા - ગ્લાસ ઇન્સ્યુલેટર દેખાયા. તેઓ હળવા, સસ્તા અને નિદાન કરવા માટે કંઈક અંશે સરળ છે. છેલ્લે, તાજેતરની શોધ સિલિકોન રબર ઇન્સ્યુલેટર છે.

પ્રથમ રબર ઇન્સ્યુલેટર ખૂબ સફળ ન હતા. સમય જતાં, તેમની સપાટી પર માઇક્રોક્રેક્સ રચાય છે, જેમાં ગંદકી એકઠી થાય છે, વાહક નિશાનો રચાય છે, જેના પછી ઇન્સ્યુલેટર તૂટી જાય છે. બાહ્ય વાતાવરણીય પ્રભાવોની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાઇન (OHL) ના વાહકના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં ઇન્સ્યુલેટરની વર્તણૂકના વિગતવાર અભ્યાસથી વાતાવરણીય પ્રભાવો, પ્રદૂષણ સામે પ્રતિકાર અને ક્રિયાના પ્રતિકારમાં સુધારો કરતા ઘણા ઉમેરણો પસંદ કરવાનું શક્ય બન્યું. વિદ્યુત વિસર્જન. પરિણામે, હવે વિવિધ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ સ્તરો માટે હળવા, ટકાઉ ઇન્સ્યુલેટરનો એક સંપૂર્ણ વર્ગ બનાવવામાં આવ્યો છે.

સરખામણી માટે, 1150 kV ઓવરહેડ લાઇન માટે સસ્પેન્ડેડ ઇન્સ્યુલેટરનું વજન ટેકો વચ્ચેના અંતરમાં વાયરના વજન સાથે અને કેટલાંક ટન જેટલું હોય છે. આ ઇન્સ્યુલેટરની વધારાની સમાંતર સ્ટ્રિંગ્સના ઇન્સ્ટોલેશનને દબાણ કરે છે, જે સપોર્ટ પરનો ભાર વધારે છે. તેને વધુ ટકાઉ ઉપયોગની જરૂર છે, જેનો અર્થ છે કે વધુ મોટા સપોર્ટ. આ સામગ્રીના વપરાશમાં વધારો કરે છે, સપોર્ટનું મોટું વજન ઇન્સ્ટોલેશનની કિંમતમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.સંદર્ભ માટે, ઇન્સ્ટોલેશનની કિંમત પાવર લાઇન બનાવવાની કિંમતના 70% સુધી છે. ઉદાહરણ બતાવે છે કે કેવી રીતે એક માળખાકીય તત્વ સમગ્ર માળખાને અસર કરે છે.

આમ, ઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી (ETM) દરેકની ટેકનિકલ અને આર્થિક કામગીરીના નિર્ણાયકો પૈકી એક છે પાવર સિસ્ટમ્સ.

ઊર્જા ઉદ્યોગમાં વપરાતી મુખ્ય સામગ્રીને કેટલાક વર્ગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે - તે વાહક સામગ્રી, ચુંબકીય સામગ્રી અને ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી છે. તેમની વચ્ચેની સામાન્ય બાબત એ છે કે તેઓ વોલ્ટેજની સ્થિતિમાં કામ કરે છે, અને તેથી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં.

વાયર માટે સામગ્રી

વાહક સામગ્રીને એવી સામગ્રી કહેવામાં આવે છે જેની મુખ્ય વિદ્યુત મિલકત વિદ્યુત વાહકતા છે, જે અન્ય વિદ્યુત સામગ્રીની તુલનામાં ખૂબ ઉચ્ચારણ છે. ટેક્નોલોજીમાં તેમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે આ ગુણધર્મને કારણે છે, જે સામાન્ય તાપમાને ઉચ્ચ વિશિષ્ટ વિદ્યુત વાહકતા નક્કી કરે છે.

ઘન અને પ્રવાહી બંને અને, યોગ્ય સ્થિતિમાં, વાયુઓનો ઉપયોગ વિદ્યુત પ્રવાહના વાહક તરીકે થઈ શકે છે. વિદ્યુત ઇજનેરીમાં વ્યવહારીક રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઘન વાહક સામગ્રી ધાતુઓ અને તેમના એલોય છે.

પ્રવાહી વાહકમાં પીગળેલી ધાતુઓ અને વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, મોટાભાગની ધાતુઓ માટે, ગલનબિંદુ ઊંચું હોય છે, અને માત્ર પારો, જેનો ગલનબિંદુ લગભગ માઈનસ 39 ° સે હોય છે, તેનો ઉપયોગ સામાન્ય તાપમાને પ્રવાહી ધાતુના વાહક તરીકે થઈ શકે છે. અન્ય ધાતુઓ એલિવેટેડ તાપમાને પ્રવાહી વાહક છે.

ધાતુ સહિત વાયુઓ અને વરાળ ઓછી વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિના વાહક નથી.જો કે, જો ક્ષેત્રની શક્તિ ચોક્કસ નિર્ણાયક મૂલ્ય કરતાં વધી જાય જે આંચકા અને ફોટોયોનાઇઝેશનની શરૂઆતને સુનિશ્ચિત કરે છે, તો પછી ગેસ ઇલેક્ટ્રોનિક અને આયનીય વાહકતા સાથે વાહક બની શકે છે. એકમ જથ્થા દીઠ ધન આયનોની સંખ્યા જેટલી ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ધરાવતો અત્યંત આયોનાઇઝ્ડ ગેસ, પ્લાઝ્મા નામનું વિશિષ્ટ વાહક માધ્યમ છે.

વિદ્યુત ઇજનેરી માટે વાહક સામગ્રીના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો તેમની વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા તેમજ થર્મલ ઇએમએફ પેદા કરવાની ક્ષમતા છે.

વિદ્યુત વાહકતા પદાર્થની વિદ્યુત પ્રવાહ ચલાવવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે (જુઓ - પદાર્થોની વિદ્યુત વાહકતા). ધાતુઓમાં વર્તમાન માર્ગની પદ્ધતિ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને કારણે છે.

સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી

સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીઓ એવી છે જે વાહક અને ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી વચ્ચે તેમની ચોક્કસ વાહકતામાં મધ્યવર્તી હોય છે અને જેની વિશિષ્ટ મિલકત અશુદ્ધિઓના પ્રકાર અને અન્ય ખામીઓ તેમજ બાહ્ય ઊર્જા પ્રભાવો પરના મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં ચોક્કસ વાહકતા પર અત્યંત મજબૂત અવલંબન છે. (તાપમાન, તેજ, ​​વગેરે). એનએસ.).

સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઇલેક્ટ્રોનિકલી વાહક પદાર્થોના મોટા જૂથનો સમાવેશ થાય છે જેની પ્રતિકારકતા સામાન્ય તાપમાને વાહક કરતા વધારે હોય છે પરંતુ ડાઇલેક્ટ્રિક્સ કરતા ઓછી હોય છે અને તે 10-4 થી 1010 ઓહ્મ • સે.મી. ઊર્જામાં, સેમિકન્ડક્ટરનો સીધો ઉપયોગ થતો નથી, પરંતુ સેમિકન્ડક્ટર પર આધારિત ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. આ સ્ટેશનો, સબસ્ટેશનો, ડિસ્પેચ ઑફિસો, સેવાઓ વગેરે પર કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ છે. રેક્ટિફાયર, એમ્પ્લીફાયર, જનરેટર, કન્વર્ટર.સિલિકોન કાર્બાઇડ પર આધારિત સેમિકન્ડક્ટર પણ બનાવવામાં આવે છે બિન-રેખીય વધારો ધરપકડકર્તાઓ પાવર લાઇનમાં (સર્જ એરેસ્ટર્સ).

ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી

ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીને એવી સામગ્રી કહેવામાં આવે છે જેની મુખ્ય વિદ્યુત મિલકત ધ્રુવીકરણ કરવાની ક્ષમતા છે અને જ્યાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ શક્ય છે. વાસ્તવિક (તકનીકી) ડાઇલેક્ટ્રિક આદર્શ સુધી પહોંચે છે, તેની ચોક્કસ વાહકતા જેટલી ઓછી હોય છે અને વિદ્યુત ઊર્જાના વિસર્જન અને ગરમીના પ્રકાશન સાથે સંબંધિત વિલંબિત ધ્રુવીકરણ પદ્ધતિઓ નબળી પડે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક ધ્રુવીકરણને બાહ્યમાં દાખલ કરવામાં આવે ત્યારે તેમાં દેખાવ કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ડાઇલેક્ટ્રિક પરમાણુઓ બનાવતા ચાર્જ થયેલા કણોના વિસ્થાપનને કારણે મેક્રોસ્કોપિક આંતરિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર. ડાઇલેક્ટ્રિક જેમાં આવા ક્ષેત્ર ઉદભવ્યા છે તેને ધ્રુવીકરણ કહેવામાં આવે છે.

ચુંબકીય સામગ્રી

ચુંબકીય સામગ્રી તે ક્ષેત્ર સાથે સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કામ કરવા માટે રચાયેલ છે. ચુંબકીય સામગ્રીને નબળા ચુંબકીય અને મજબૂત ચુંબકીયમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ડાયમેગ્નેટ અને પેરામેગ્નેટને નબળા ચુંબકીય તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. મજબૂત ચુંબકીય - ફેરોમેગ્નેટ, જે બદલામાં ચુંબકીય રીતે નરમ અને ચુંબકીય રીતે સખત હોઈ શકે છે.

સંયુક્ત સામગ્રી

કમ્પોઝિટ મટિરિયલ એ ઘણા ઘટકોની બનેલી સામગ્રી છે જે વિવિધ કાર્યો કરે છે અને ઘટકો વચ્ચે ઇન્ટરફેસ હોય છે.