ELEKTROTEHNIČKI ELEKTROTEHNIČKI MATERIJALIMATERIJALI

Ciljevi nastave je da studenti upoznaju:

- elektrotehničke materijale, - mehanička, kemijska i fizikalna svojstva elektrotehničkih materijala,- standarde, - pojmove i definicije vezane za tehnologiju elektrotehničkih materijala.

Nužno je da studenti ovladaju ispravnom primjenom istih.

U sklopu kolegija pruža se uvod u moderne tehnologije, poput LCD-a i nanotehnologije.

NAČIN PROVJERE ZNANJA STUDENATA:NAČIN PROVJERE ZNANJA STUDENATA:

Znanje studenata provjerava se tijekom nastave putem četiri kolokvija i 2 domaća rada (seminarska rada). Studenti moraju prijeći prag na svakom kolokviju. Studenti koji ne zadovolje na kolokvijima izlaze na ispit koji se sastoji od pismenog i usmenog dijela. Nakon izvršenih laboratorijskih vježbi polaže se kolokvij. Odrađene laboratorijske vježbe i nazočnost predavanjima uvjeti su za dobivanje drugog potpisa. U indeks se upisuju odvojeno ocjena iz vježbi (kolokvij) i predavanja (kolokviji i domaći radovi ili ispit). Svaki kolokvij ima 15 bodova, a domaći rad 10.uspješnost = zbroj bodova na svim kolokvijima x 4/3 + zbroj bodova domaćih radova

Uspješnost (bodovi) ocjena0 - 45 146 - 60 261 - 70 371 - 85 486 - 100 5

Literatura:1. I. Vujović, Elektrotehnički materijali i komponente, udžbenik s multimedijskim

sadržajem za 2. razred četverogodišnjih strukovnih škola u području elektrotehnike, Neodidacta d.o.o, Zagreb, 2010., 2 recenzenta, ISBN 987-953-

250-139-1 (Narudžbe na: http://letecaknjizara.com.hr/ proizvodi/udzbenici/4-god-

strukovne-skole-drugi-razred/)2. I. Kuzmanić, R. Vlašić, I. Vujović, Elektrotehnički materijali, Visoka pomorska

škola u Splitu, Split, 2001.3. I. Vujović, I. Kuzmanić, R. Vlašić, Elektrotehnički materijali - laboratorijske

vježbe, Pomorski fakultet, Split, 2004.4. I. Kuzmanić, I. Vujović, Elektrotehnički materijali (radni materijal) Visoka

pomorska škola u Splitu, Split,1999.5. Ž. Spasojević, Z. Popović, Elektrotehnički i elektronski materijali, Naučna

knjiga, Beograd, 1979. 6. V. Bek, Tehnologija elektromaterijala, Sveučilište u Zagrebu, Elektrotehnički

fakultet, Zagreb, 1991. 7.R. Vlašić, I. Kuzmanić, Elektrotehnički materijali -Laboratorijske vježbe (radni

materijal), Split, 1996.8. T. Luetić, Tehnologija elektrotehničkog materijala, Školska knjiga, Zagreb,

1983.9. V. Knapp, P. Colić, Uvod u električna i magnetska svojstva materijala, Školska

knjiga, Zagreb, 1990.

SAT PLAN1-2. 1.Uvod u predmet, način ocjenjivanja i izvođenja nastave, osnovni pojmovi

2. Elektrotehnički materijali: svojstva, definicije i podjela 2.1. Atomska struktura tvari 2.2. Agregatna stanja 2.3. Kristalične slagaline 2.4. Tehnološka, kemijska i fizikalna svojstva materijala 2.5. Ispitivanje i normiranje materijala 2.6. Podjela elektrotehničkih materijala

3-4. 3. Svojstva i primjena vodiča 3.1. Električna provodnost 3.2. Osnovna svojstva vodiča 3.3. Bakar 3.4. Legure bakra 3.5. Lemovi 3.6. Aluminij 3.7. Legure aluminija

5-6. 3.8. Željezo 3.9. Materijali za otpornike i žarne elemente 3.10. Materijali za električne kontakte 3.11. Materijali za termobimetale 3.12. Materijali za termoelemente 3.13. Materijali za rastalne osigurače 3.14. Materijali za provode kroz staklo 3.15. Materijali za posebne primjene 3.16. Supravodljivost i supravodiči

7-8. 3.16. Supravodljivost i supravodiči4. Svojstva i primjena poluvodiča 4.1. Podjela poluvodičkih materijala 4.2. Vođenje struje u poluvodičima

9-10. 4.3. Tipovi i spojevi poluvodiča 4.4. Pojave u poluvodičima 4.5. Materijali za poluvodičke diode 4.6. Materijali za tranzistore 4.7. Materijali za nelinearne otpornike 4.8. Fotoelektrični materijali 4.9. Fluorescentni materijali 4.10. Ugljični proizvodi

11-12. 5. Osnove tehnologije integriranih i tiskanih veza 5.1. Stupanj integracije monolitnih integriranih sklopova 5.2. Izrada monokristala 5.3. Integrirani sklopovi: podjela 5.4. Planarni proces 5.5. Hibridni integrirani sklopovi: tehnike tankog i debelog filma

13-14. 5.6. Nanotehnologija i molekularna elektronika15-16. 6. Svojstva i primjena izolacijskih i dielektričnih materijala

6.1. Podjela izolacijskih i dielektričnih materijala 6.2. Polarizacija 6.3. Dielektrični gubici 6.4. Dielektrična čvrstoća 6.5. Ostala fizikalna i kemijska svojstva 6.6. Plinoviti izolacijski materijali

17-18. 6.7. Tekući izolacijski materijali 6.8. Čvrsti izolacijski materijali 6.8.1. Anorganski materijali: tinjac, azbest, kvarc, staklo, keramike, tanki slojevi 6.8.2. Organski materijali: voskovi, bitumeni i asfalti, smole, kaučuk i guma,vlaknaste strukture, tekstilni materijali, lakovi, kitovi, ljepila 6.8.3. Silikoni

19-20. 6.9. Tekući kristali 6.10. LCD ekrani i tehnologija 6.11. Plazma TV-tehnologija

21-22. 7. Svojstva i primjena optoelektričnih materijala 7.1. Svjetlost: monokromatska, koherentna, nekoherentna 7.2. Optička svojstva materijala: boja, prozirnost, refleksija, lom, apsorpcija 7.3. Materijali za optoelektrične elemente 7.4. Optička vlakna i optički kabeli 7.5. Materijali za optička vlakna i kabele 7.6. Proizvodnja optičkih kabela 7.7. Instalacija optičkih kabela

23-24. 7.8. Testovi optičkih kabela8. Svojstva i primjena magnetskih materijala 8.1. Magnetska svojstva materijala 8.2. Dijamagnetski materijali 8.3. Paramagnetski materijali 8.4. Feromagnetski materijali 8.4.1. Curieva feromagnetska temperatura 8.4.2. Permeabilnost feromagnetskih materijala 8.4.3. Gubici usljed histereze i vrtložnih struja

25-26. 8.4.4. Magnetostrikcija 8.4.5. Mekomagnetski materijali 8.4.6. Tvrdomagnetski materijali 8.5. Antiferomagnetski materijali 8.6. Ferimagnetski materijali9. Magnetske i optičke memorije i sustavi pohrane podataka

27-28. 10. Degradacija materijala29-30. 11. Pakiranje i toplinsko upravljanje elektroničkim i elektrotehničkim

uređajima12. Sažetak kolegija

UVOD U TEHNOLOGIJU UVOD U TEHNOLOGIJU ELEKTROMATERIJALAELEKTROMATERIJALA

Tehnologija je nauka o načinima prerade sirovina u gotove proizvode.

Tehnologija elektromaterijala je grana tehnologije kojoj su područje razmatranja materijali iz kojih se izrađuju električni proizvodi i samielektrični proizvodi.

Tehnolozi nalaze rješenja koja su najpovoljnija, a ne najbolja. Npr. srebro je najbolji (standardni) vodič, ali se električni vodovi prave uglavnom od bakra ili aluminija, jer je srebro skuplje.

UVOD U TEHNOLOGIJU UVOD U TEHNOLOGIJU ELEKTROMATERIJALAELEKTROMATERIJALA

Klasifikacija materijala koji se rabe u elektrotehnici s obzirom na funkciju:

elektrotehnički materijali (omogućuju ostvarivanje osnovne zadaće električnih proizvoda),

konstrukcijski materijali (uobličavaju proizvod u jednu cjelinu prikladnu s funkcionalnoh i estetskog motrišta),

pomoćni materijali (obavljanje naizgled manje važnih zadaća, kao zaštita od korozije, podmazivanje, itd).

Materija je sastavljena od kemijskih elemenata– osnovnih postojanih supstanci koje serazlikuju po svojim svojstvima. Pojedinielementi su srodni po svojstvima.

Misao o srodnosti kemijskih elemenata povezaoje ruski kemičar Dimitrij Mendeljejev u zakon operiodičnosti kemijski elemenata. Objavio jeperiodni sustav elemenata 1871. godine.

ATOMSKA STRUKTURA TVARI

Svaki kemijski element ima svoj karakterističanatom. Atomi se udružuju u molekule, tvorećijednostavnije i složenije spojeve od kojih sesastoji cijeli materijalni svijet.

Ideja o nedjeljivosti atoma održala se sve do XX.stoljeća, kada je 1903. britanski fizičar ErnestRutherford utvrdio suprotno proučavajućiradioaktivnost.

ATOMSKA STRUKTURA TVARI

Prema Rutherfordovom modelu, atom se sastojiod pozitivno nabijene jezgre i elektrona (nositeljielementarnog negativnog naboja).

Naboj elektrona e = - 1,6021892 10-19 C

Masa elektrona me = 9,1059534 10-31 kg

Elektroni kruže oko jezgre.

Između elektrona i jezgre vladaju privlačneelektrične sile.

ATOMSKA STRUKTURA TVARI

Pitanje: ako se elektron giba, “troši” energiju. Da li to znači da će pasti u jezgru i neutralizirat se????!!!!!!!!

ATOMSKA STRUKTURA TVARI

Rutherfordov model atoma usavršio je Danac NielsBohr primjenivši kvantnu teoriju njemačkog fizičaraMax Plancka, prema kojemu se energija apsorbira iemitira isključivo u diskretnim iznosima – kvantima.

Prema Bohrovom modelu, elektroni kruže oko jezgre pokvantiziranim stazama (ljuskama) i tada ne zračeenergiju.

Sedam je staza po kojima se elektroni gibaju i svaka imasvoju energijsku razinu. Unutarnje staze su na nižoj, avanjske na višoj energijskoj razini.

ATOMSKA STRUKTURA TVARI

Ljuske (od najniže prema višim) su: K, L, M, N, O, P, Q.

Ljuska K je popunjena s 2 elektronaLjuska L je popunjena s 8 elektronaLjuska M je popunjena s 18 elektronaLjuska N je popunjena s 32 elektronaLjuska O je popunjena s 50 elektronaLjuska P je popunjena s 72 elektronaLjuska Q je popunjena s 98 elektrona

Općenito, ljuska je popunjena s 2n 2 elektrona, gdje nbroj ljuske.

Komentari

Virtuelna emisija fotona - ilustrirana u JAVA appletu

Dualna priroda svjetlosti i čestica - neka svojstva koja posjeduju svjetlost ili elementarne čestice su svojstva čestica, a neka valova. Govori se o njihovoj dualnoj prirodi.

Samo 7 ljuski, jer još nema elemenata s više elektrona do sada u periodnom sustavu.

To je 2 + 18 + 32 + 50 + 72 + 98 = 272 elektrona.

KomentariAtom je u principu “prazan”. Udaljenosti pojedinih nabijenih čestica su nekoliko desetaka tisuća veće od vlastitih dimenzija. Fizikalana i kemijska svojstva određena su elektronima u vanjskoj ljuski. Četiri su osnovne sile u prirodi:Četiri su osnovne sile u prirodi:- gravitacijska,- gravitacijska,- elektromagnetska,- elektromagnetska,- slaba nuklearna sila,- slaba nuklearna sila,- jaka nuklearna sila.- jaka nuklearna sila.

Postoje razne teorije, ali danas se nastoji dokazati ona o tome da Postoje razne teorije, ali danas se nastoji dokazati ona o tome da je samo jedna sila.je samo jedna sila.

Fundamentalna istraživanja današnjice razbijaju elementarne Fundamentalna istraživanja današnjice razbijaju elementarne čestice u mnoštvo sitnijih. Tako se protoni i neutroni sastoje od po čestice u mnoštvo sitnijih. Tako se protoni i neutroni sastoje od po tri kvarka, a među njima djeluju gluoni kao nositelji sile.tri kvarka, a među njima djeluju gluoni kao nositelji sile.

ATOMSKA STRUKTURA TVARIElektroni se gibaju po stazama koje mogu biti kružne ielitične, te ujedno rotiraju oko sebe – to je spin elektrona.

Elektron se giba oko jezgre kao val i njegova staza možebiti samo cjelobrojni umnožak njegovih valnih duljina, .

Kada atom prima energiju, njegov elektron može prijećis neke od unutarnjih staza prema nekoj od vanjskih.Apsorbirani kvant energije tada iznosi:

E = h = En - Em

m<n, n = 2, 3, 4, …h = 6,626176 10-34Js Planckova konstanta - frekvencija (c = )En – energijska razina više stazeEm – energijska razina niže staze

KomentariS obzirom na spin, sve se te čestice mogu razvrstati u dvije skupine: bozone i fermione. Čestice koje imaju cjelobrojni spin, s kutnim momentom 0, 1, 2, itd. u jedinicama reducirane Planckove konstante h/2, nazivaju se bozonima (foton je bozon). Čestice koje imaju polucjelobrojni spin (1/2, 3/2, 5/2, itd.) nazivaju se fermionima (elektroni, neutroni, protoni, npr.). Imena su dobili po funkcijama koje opisuju njihove raspodjele po energijskim stanjima: Bose - Einsteinova (Satyendra Nath Bose, 1894-1974, indijski matematičar i fizičar; Albert Einstein, 1879-1955, njemački fizičar, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1921. godine) raspodjela i Fermi – Diracova (Enrico Fermi, 1901-1954, talijanski fizičar, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1938. godine; Paul Adrien Maurice Dirac, 1902-1984, engleski fizičar, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1933. godine) raspodjela.

Kvantni brojevi, periodni sustav elemenataMOGUĆE KOMBINACIJE KVANTNIH BROJEVA ZA PRVE ČETIRI LJUSKE

LjuskaGlavnikvantnibroj

Sporednikvantni broj

Magnetski kvantni brojPodljuska

Broj kombinacijakvantnih brojeva(uključujući spinskikvantni broj)

K 1 0 0 1s 2

L 201

0–10 + 1

2s2p

86

2

M 3012

0–10 + 1–2 – 10 + 2

3s3p3d

18

10

6

2

N 4

0123

0–10 + 1

–2 –10 + 1 + 2– 3 – 2 – 10 +1 + 2 + 3

4s4p4d4f

32

14

10

6

2

Ljuske se popunjavaju sljedećim redom: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p...

Primjeri:vodik, H: 1s1

helij, He: 1s2

litij, Li: 1s2 2s1…

Inertni element je onaj kojem je zadnja ljuska puna. To je zadnji stupac periodnog sustava. Svi ti elementi su plinovi, te se zovu plemenitim. Prema Paulijevom principu u atomu se ne mogu nalaziti dva elektrona s 4 jednaka kvantna broja.

PERIODNI SUSTAV ELEMENATA

IZOTOPIIzotopi su atomi istog kemijskog elementa različite atomske težine. Da bi dva atoma imala ista kemijska svojstva, moraju imati isti broj elektrona u zadnjoj ljusci. Ako im je ukupan broj elektrona jednak, onda je riječ o istom kemijskom elementu.

Atom je kao cjelina električki neutralan, a iz toga slijedi da mora imati isti broj protona kao i elektrona. Ako atomi istog kemijskog elementa imaju različite mase, onda je uzrok jedino u broju neutrona.

Neki izotopi su stabilni, a neki nisu. Teorijski mogu postojati sve kombinacije broja neutrona s određenim brojem protona, ali u praksi svaki kemijski element ima mali broj stabilnih izotopa. Za npr. helij su najčešći izotopi s 1 ili 2 neutrona i 2 protona.

+

E le k tro n sk i o m o ta č

Jez g ra

A to m v o d ik aiz o to p tr ic i jtz v. su p er te k i v o d ik

- š

+

A to m v o d ik ao sn o v n i iz o to p

Je z g ra

E le k tro n sk i o m o ta č

M O L E K U L A V O D E

+

+ Jezgra

+

M O L E K U L A T E V O D EŠ K E

+ J e z g ra

+

+

M O L E K U L A S U P E R T E V O D EŠ K E

+ J e z g ra

+

+

+Jez g ra

E le k tro n sk i o m o ta č

A to m v o d ik aiz o to p - d e u te r ijtz v. te šk i v o d ik

+ +

Je d n a o d re a k c ija n a S u n c u

+ +

++

H e lij - 4

D e u te r ijD e u te r ij S u d a r p r i e n e rg ija m a v e ć im o d o d b o jn e e le k tro s ta tsk e

AGREGATNA STANJA

ČVRSTOČVRSTO PLINOVITO

TEKUĆE

Stalan oblik i volumen. Ako su čestice povezane nepravilno, govori se o amorfnim tvarima (staklo, smola, plastične mase...). Ako su čestice raspoređene pravilno, govori se o kristalima.

Oblik i obujam su nestalni.

Obujam je stalan, a oblik nestalan.

SUBLIMACIJA

KRISTALIZACIJA

KONDENZACIJA

ISPARAVANJEKRISTALIZACIJA

TALJENJE

Na vrlo visokim temperaturama inonizirani plin, koji je dobar vodič elektriciteta, izvrgava se utjecaju jakog magnetskog polja.U takvim uvjetima spominje se i četvrto agregatno stanje: PLAZMA. Ona je značajna u pokusima s nuklearnom fuzijom, procesom koji se odvija na zvijezdama.

TALIŠTE - temperatura pri kojoj se čvsto tijelo počinje talitVRELIŠTE - temperatura pri kojoj tekuća tvar burno prelazi u plinovito stanjeKAPLJIŠTE (ROSIŠTE) - temperatura na kojoj tvar prelazi iz plinovitog u tekuće stanje

KRISTALI

KRISTALITeseralni ili kubični sustav obuhvaća kristale koji imaju tri međusobno okomite i jednako duge osi. Imaju oblik oktaedra ili heksaedra (kocke).

Tetragonski sustav obuhvaća one kristale koji imaju tri međusobno okomite osi, od kojih su dvije jednake i leže u vodoravnoj ravnini, a treća, dulja ili kraća, os stoji okomito (tetragonska bipiramida ili tetragonska prizma).

Rompski sustav obuhvaća one kristale koji imaju tri osi nejednake duljine i koje se sijeku pod pravim kutom (rompska piramida, rompska prizma: baze su im rombovi).

Monoklinski sustav obuhvaća one kristale koji imaju tri osi nejednake duljine. Dvije od njih su međusobno okomite, a treća je kosa (monoklinska bipiramida, monoklinska prizma).

Triklinski sustav obuhvaća kristale koji imaju tri nejednake i međusobno nagnute osi (triklinska bipiramida, triklinska prizma).

Heksagonski sustav obuhvaća kristale koji imaju četiri osi. Tri su jednake duljine, sijeku se pod kutom od 60 i leže u jednoj ravnini, dok je četvrta os, koja je dulja ili kraća, okomita na ostale osi (heksagonska bipiramida, heksagonska prizma).

KRISTALI

Neki metali kristaliziraju u dvije ili više kristaličnih slagalina. Tako ugljik na visokoj temperaturi i visokom tlaku kristalizira kao dijamant, a pri normalnim uvjetima kao grafit. Ta se pojava naziva polimorfijom. Polimorfne promjene najčešće dovode do promjene obujma, a kod metala su povratne. Alotropnim se promjenama nazivaju takve povratne promjene koje nastaju promjenom temperature.

Kod kristala osobine mogu, ali i ne moraju, biti podjednako izražene u pravcima njihovih kristalografskih osi. Kada su osobine podjednako izražene u pravcima svih kristalografskih osi za kristale se kaže da su izotropni. U suprotnom, kristali su anizotropni.

TEHNOLOGIJSKA, KEMIJSKA I FIZIKALNA SVOJSTVA MATERIJALA

Fizikalna svojstva su: - opća (gustoća, vrelište, talište, viskoznost, radioaktivnost...),- mehanička (elastičnost, plastičnost, čvrstoća, tvrdoća, krhkost, žilavost...),- toplinska (topl. rastezanje, topl. kapacitet, topl. provodnost...),- električna (el. provodnost, dielektričnost, otpornost...),- magnetska (permeabilnost, koercitivnost, remanencija...),- optička (boja, prozirnost, refleksija, lom, apsorpcija...).

Važnija kemijska svojstva su:- otpornost prema koroziji,- otpornost prema kiselinama,- otpornost prema lužinama,- otpornost prema zapaljivosti i (u novije vijeme)- toksičnost .

Važnija tehnologijska svojstva su:- sposobnost lijevanja,- kovnost,- zavarljivost,- rezljivost,- otpornost prema habanju,- sposobnost oblikovanja u hladnom stanju,- toplinska čvrstoća,- toplinska stabilnost.

ELASTIČNOST - svojstvo materijala da se oblikuje djelovanjem sile i vrati u prvobitni oblik kada se opterećenje ukloniPLASTIČNOST - svojstvo materijala da se trajno oblikuje djelovanjem sile

TEHNOLOGIJSKA, KEMIJSKA I FIZIKALNA SVOJSTVA MATERIJALA

Deformacije krutih tijela su:

TEHNOLOGIJSKA, KEMIJSKA I FIZIKALNA SVOJSTVA MATERIJALAHOMOGENOST - svojstvo tvari da je po cijeloj svojoj masi jedinstvene građe (strukture) i karakteristika. Miješanjem homogenih tvari, uvijek se dobija jednaka tvar, jednakih karakteristika.HETEROGENE tvari predstavljaju smjesu različitih homogenih tvariod kojih svaka unutar smjese zadržava svoja karakteristična svojstva.

ČVRSTOĆA - otpornost kojom se čvrsta tijela suprostavljaju odvajanju svojih djelovaTVRDOĆA - otpornost prema prodiranju nekog drugog predmeta. Po postupku određivanja, razlikuju se: tvrdoća po Brinellu, Mohsu, Rockwellu i Vickersu.Prema Mohsovoj skali, tvrdoća se označava brojevima 1 - 10:1 - talk2 - slankamen3 - vapnenac4 - fluorit5 - apatit6 - glinenac7 - kremen8 - topaz9 - korund10 - dijamant

Neka svojstva tvari:KRHKOST - svojstvo tvari da se slomi bez promjene oblikaŽILAVOST - bitno mijenjanje oblika prije loma, suprotno od krhkostiTOPLINSKO RASTEZANJE - povećanje obujma pri porastu temperatureTOPL. KAPACITET - količina topline potrebna za zagrijavanje neke tvariOTPORNOST PREMA HABANJU - otpornost prema nenamjernom skidanju čestica materijala s površine nekog predmeta (npr. trenjem)

PODJELA ELEKTROTEHNIČKIH MATERIJALA

Kod većine vodiča vrsta veze u kristalnoj rešetki je METALNA. Metal se može smatrati sustavom koji je izgrađen od pozitivnih iona okruženih slobodnim elektronima koji se oko njih kreću. Elektrostatska sila drži metal na okupu.Kod izolatora i poluvodiča, veze su IONSKE i KOVALENTNE.Ionska veza nastaje kad se spajaju atomi I i II stupca periodnog sustava (Li, K, Na, Mg...), koji otpuštanjem jednog elektrona postaju pozitivni kationi, s atomima VI i VII stupca, koji primanjem elektrona postaju anioni.Kovalentnu vezu ostvaruju neutralni atomi nemetala. Svaki atom posudi elektron drugome i oni postanu zajednički oblikujući zajedničku orbitu. Ovakvi materijali su uglavnom izolatori.

Diskretnim energijskim razinama, svojstvenim atomima, određene su dopuštene energije elektrona u atomima. Kad atomi čine kristal, diskretne energijske razine postaju energijski pojasi (zone). Između pojasa dopuštenih energija nalaze se pojasi zabranjenih energija. Ovisno o obliku tih pojasa, ovisi da li je materijal/tijelo vodič, poluvodič ili izolator.

KomentarKod materijala koji se vezuju metalnom vezom atomi su smješteni u čvorovima kristalne rešetke, a valentni elektroni slabo su vezani uz jezgru, te se slobodno gibaju po kristalu. Ti su slobodni elektroni uzrok velike provodnosti metala. Kod ionske veze, čiji je tipični predstavnik natrijev klorid, NaCl, neki elektroni vanjske ljuske jednog elementa prelaze na atome drugog elementa. Na primjeru natrijeva klorida: natrij daje elektron kloru i postaje pozitivni ion Na+, a klor prima taj elektron i postaje negativni ion Cl-, te se međusobno privlače električnom (Coulombovom) silom. Sada svaki od ova dva elementa ima popunjene ljuske. Materijali koji se tvore opisanim načinom vrlo slabo vode električnu struju, posebno na nižim temperaturama. Kod kovalentne veze ostvaruju se sile kristalne veze dijeljenjem valentnih elektrona između susjednih atoma, tako da ti elektroni postaju zajednički. Na taj način tvore veze važni materijali u elektronici: germanij i silicij. Materijali s kovalentnim kristalima loši su vodiči električne struje.

PODJELA ELEKTROTEHNIČKIH MATERIJALA

Podjela tvari prema električnim svojstvima:

1-valentni pojas

3-vodljivi pojas

2- zabranjeni pojas

ISPITIVANJE I NORMIRANJE MATERIJALA

Da se što točnije odrede svojstva materijala, nužna su ispitivanja.Temeljna vrsta ispitivanja su ispitivanja prema standardima koji su točno propisani.Zbog velikih mogućnosti različitih ispitivanja, nužne su jednoobrazne metode i uvjeti prilikom ispitivanja.O normama i standardima u Hrvatskoj, brine se DZNM - Državni zavod za normizaciju i mjeriteljstvo. Uspostavljene su i hrvatske norme (HRN).U Njemačkoj se time bavi DIN (Deutsches Institut für Normung)

ORGANIZACIJE ZA STANDARDIZACIJUStandard je dokument usvojen koncenzusom i odobren od odgovarajućeg tijela, koji pruža, za običnu i ponovljenu upotrebu, pravila, vodilje i svojstva za aktivnosti ili njihove rezultate, s ciljem postignuća optimalnog stupnja reda u datom kontekstu.

Standardi mogu postati obveza ako se administrativnim djelovanjem to postigne. Služe za usporedbu proizvoda kako bi se moglo znati što je povoljnija kupnja. Kao dodatak standardima postoje mnogi sustavni standardi i terminologija standarda.

Najznačajnija međunarodna tijela za standardizaciju su ISO (International Standardization Organization) i IEC (International Electrotechnical Commission). ISO se bavi općenitim standardima, a IEC sa standardima iz područja elektrotehnike i elektronike.

Značajne su još i: CENELEC (Comite European de Normalisation Electrotechnique), ITU (International Telecomunication Union)...

STANDARDIStandardi se izdaju kako bi se postavile minimalne razine sigurnosti za

električnu opremu. Sigurnosne standarde mogu izdati priznati laboratoriji za ispitivanje ili agencije kao što su UL, CSA, VDE ili druge specijalizirane agencije kao što su ANSI, IEC, itd.

Sigurnosni standard je pisani dokument koji sadrži ukupnost zahtjeva za određenu kategoriju proizvoda, a ti se zahtjevi koriste kao temelj određivanja prihvatljivosti jednog proizvoda za dalju procjenu testiranje i odobrenje.

Sigurnosni standard sastoji se od slijedećih glavnih dijelova: uvod (predgovor), svrha i ciljevi, opći zahtjevi, testovi, označavanje i upute.

STANDARDI

Uvod pruža informacije o primjenjivosti standarda (najnoviji datum izdavanja, najnoviji datum povlačenja suprotnih standarda). Kod svake procjene moramo koristiti posljednje izdanje standarda kako bi izbjegli potrebu ponavljanja postupka procjene i/ili izdavanja odobrenja nakon kratkog vremenskog razdoblja.

Uvod nabraja područja na koja se standard odnosi (npr. električni udar, energetske opasnosti, itd.). Unutar sigurnosnog standarda susrećemo slijedeće izraze:

mora znači obvezno, treba znači preporučuje se, ali nije obvezno, može znači dozvoljeno je.

Kao što je definirano od strane ISO- a, pet standarda su dokumenti koji se odnose na standarde kvalitete menadžmenta. Pojedinačno, oni su:

1. ISO 9000: Standardi osiguranja kvalitete menadžmenta - vodič za selekciju i upotrebu. Ovaj standard se koristi kao smjernica za olakšavanje odluka u odnosu na selekciju i upotrebu drugih standarda u seriji ISO 9000.

2. ISO 9001: Kvalitetni sistemi – model za osiguranje kvalitete dizajna/razvoja, proizvodnje, instaliranja i usluga. Ovo je najopsežniji ISO standard, koji se koristi kod prilagodavanja specificiranim zahtjevima koje treba osigurati dobavljac za vrijeme nekoliko faza dizajna, razvoja, proizvodnje, instaliranja i usluga.

3. ISO 9002: Kvalitetni sistemi – model za osiguranje kvalitete u proizvodnji i instalaciji. Ovaj se standard koristi kada prilagodavanje specificiranim standardima treba osigurati dobavljac za vrijeme proizvodnje i instalacije.

4. ISO 9003: Kvalitetni sistemi – model za osiguranje kvalitete u konacnoj inspekciji i testu. Ovaj se standard koristi kod prilagodavanja specificiranim standardima koje treba osigurati dobavljac samo u konacnoj inspekciji i testu.

5. ISO 9004: Kvalitetni menadžment i elementi kvalitetnog sistema. Ovaj standard se koristi kao model za razvoj i prilagodbu sistema kvalitetnog menadžmenta. Temeljni elementi sistema kvalitetnog menadžmenta su vec opisani. Veliki je naglasak na udovoljavanju potreba kupaca. Od ovih definicija, ISO kaže da su samo ISO 9001,9002 i 9003 ugovorni po prirodi i mogu biti potrebni u dogovoru pri kupnji. ISO 9000 i 9004 su smjernice, za ISO 9000 koji služi kao indeks cijeloj seriji ISO 9000 i ISO 9004 služi kao okvir za razvoj kvalitetnih i službeno odobrenih sistema.

NAČELA SIGURNOSTI ELEKTRONIČNE OPREME

Sigurnosti opreme odnosi se na svojstva ugrađene u određenu opremu kako bi se spriječila nezgoda. Nezgoda može biti posljedica jedne ili više opasnosti koje se mogu javiti za vrijeme ugrađivanja ili uporabe u normalnim ili izvanrednim uvjetima djelovanja opreme. Osnovno načelo sigurnosti je da sigurnosne mjere moraju biti uključene još u fazi projektiranja opreme, što se nastavlja kroz proizvodnju, isporuku, instaliranje i djelovanje opreme.

Pri projektiranju moraju se identificirati sve potencijalne opasnosti te ispraviti i/ili eliminirati bez utjecaja na izvedbu opreme i uz što manje novčane izdatke.

NAČELA SIGURNOSTI ELEKTRONIČNE OPREME

S obzirom na sigurnost, pri projektiranju se mogu uočiti četiri važna koraka:

1. identificiranje svih mogućih opasnosti u normalnim uvjetima rada i u svim predvidljivim uvjetima kvara,

2. projektiranje sigurnosnih mjera koje će se ugraditi u opremu,3. određivanje sigurnosnih naprava koje se ne mogu ugraditi u opremu,

što vodi do procesa projektiranja zaštitne opreme,4. izrada sigurnosnih uputa, uputa za instaliranje, označavanje,

upozorenja itd., kako bi se obuhvatile sve opasnosti identificirane za vrijeme koraka 1. i 3.

U svim gore navedenim koracima odgovornost za postignut stupanj sigurnosti opreme leži na proizvođaču. Važno je razumjeti kako je kroz uporabni vijek opreme za njezin način rada odgovoran samo proizvođač.

NAČELA SIGURNOSTI ELEKTRONIČNE OPREME

Opasnosti povezane uz sigurnost električne opreme su:- električni udar,- mehaničke opasnosti,- toplina, - vatra,- vlaga,- opasnosti hrđanja,- radijacija, - toksičnost,- opasnosti zvučnog i ultrazvučnog tlaka,- opasnosti eksplozije i implozije,- opasnosti ljudskog faktora,- ergonomske opasnosti.

NAČELA SIGURNOSTI ELEKTRONIČNE OPREME

Kako bi se osigurala prihvatljiva razina sigurnosti opreme potrebno je već pri projektiranju primjeniti odgovarajuća državna pravila i norme i/ili zahtjeve jednog ili više industrijskih standarda. Dvije su kategorije osoba koje se u normalnim uvjetima bave električnom opremom: operateri (djelatnici koji rade s određenom opremom) i osoblje koje je uposleno na održavanju opreme. Osoblje za održavanje opreme mora posjedovati odgovarajuću tehničku obuku i iskustvo te je stoga svjesno opasnosti kojoj je izloženo kod obavljanja zadataka i upoznato je s mjerama za smanjivanje opasnosti prema njima samima i drugim osobama.

OVJERA PROIZVODAKako bi osigurala sigurnost, zaštitu okoline i zaštitu potrošača Europska

zajednica (EU) je donijela Upute novog pristupa za industrijske proizvode. Te upute utvrđuju zahtjeve koje proizvođači elektroničke opreme moraju ispuniti kako bi dobili oznaku CE (u skladu s europskim zahtjevima) na svojim proizvodima. Kakve su to upute? U suštini te upute su serija pravila koje države članice i proizvođači moraju slijediti kako bi dokazali da su proizvodi sigurni za uporabu. Poštovanjem uputa proizvođač može dobiti pravo da na svoj proizvod stavi oznaku CE. U ovom trenutku postoji nekoliko stotina uputa, ali samo otprilike 20 su upute za CE označavanje.

CE označavanje je način kojim EU regulira i ujednačava tehničke i regulacijske standarde u svezi sa sigurnošću, zdravljem i zaštitom okoline. To ujednačavanje znači da proizvođači moraju dobiti samo jedno odobrenje za sve zemlje u EU i EFTA (Europsko udruženje slobodne trgovine), osim Švicarske.

OVJERA PROIZVODAOsobe odgovorne za plasman naprave na tržište moraju biti ovlaštene u državi članici

EU. Sva pojedinačna električna i elektronička oprema mora imati oznaku CE kako bi se mogla prodavati unutar EU. Prototipovi se ne moraju označavati CE, ali moraju biti sigurni. Elektronički dijelovi ne moraju biti označeni. Oznaka CE je ključ za ulazak na europsko tržište i ključ za slobodno kretanje robe unutar EU. Neeuropski proizvođači nemaju automatsko pravu stavljanja svojih proizvoda na europsko tržište.

• Oznaka CE nije oznaka sigurnosti, kakvoće ili ovjere; to je izjava proizvođača da su ispunjeni svi promjenjivi zahtjevi iz uputa koji se odnose na taj proizvod. To je pravno obvezujuća izjava. Na proizvođaču je odgovornost osigurati usklađenost za zahtjevima. Oznaka CE dodjeljuje se nakon izjave proizvođača koja se temelji na testovima obavljenima radi usklađivanja sa određenim zahtjevom ili na temelju uvjerenja koje je izdalo ovlaštena europska organizacija, a u svezi sa kategorijom proizvoda (medicina telekomunikacije, EMC, itd.) Veliki broj naputaka EU zahtjeva od proizvođača da imaju ovlašten sistem kakvoće koji je u skladu sa ISO 9000. Dokumentirani sistem kakvoće značajan je put prema CE oznaci. Ovlaštene organizacije i stručna tijela određuje vlada zemlje članice EU u kojoj su smješteni i oni su uključeni u popis organizacija kompetentnih za provođenje navedenih testova.

OVJERA PROIZVODA

Procjena usklađenosti s uvjetima jednog proizvoda ili grupe proizvoda može, ali i ne mora zahtijevati ovjeru ovlaštenog tijela, prema tome kako je određeno u odnosnoj normi. Lista ovlaštenih tijela, zadataka i odgovornosti koje su im dodijeljene te njihov jedinstven identifikacijski broj od četiri znamenke objavljuje se zajedno sa svim promjenama u Službenom listu (OJ) Europske zajednice. Ako je kao dio postupka procjene usklađenosti potrebno provesti ovjeru proizvoda, proizvođač može izabrati bilo koje od ovlaštenih tijela u bilo kojoj zemlji članici Europske zajednice. Ovlaštena tijela su i moraju ostati treće strane, neovisne o svojim klijentima i drugim zainteresiranim stranama.

OVJERA PROIZVODAPostupak dodjeljivanja CE oznake počinje sa pitanjem koje se

upute odnose na proizvod kojeg se razmatra. Kada je riječ o električnoj opremi možemo primijeniti neke ili sve od slijedećih uputa:

• naputak o niskom naponu 73/23/EEC, nadopunjen naputkom 93/465/EEC,

• EMC naputak 89/336/EEC, nadopunjen naputkom 92/31/EEC,• aktivne ugradbene medicinske naprave 90/385/EEC,• naputak o opremi telekomunikacijskih terminala 91/263/EEC,• naputak o medicinskim napravama 93/42/EEC,• naputak o satelitskoj opremi zemaljske stanice 93/97/EEC,• naputak o eksplozivnim atmosferama 94/9/EEC,• naputak o in vitro medicinskim napravama 98/79/EEC.

OVJERA PROIZVODA

LISTED

Oznaka CENELEC ENEC

Oznaka "UL" klasifikacije

Oznaka "UL" popisivanja

Oznaka "CE"

Oznaka Keymark

OVJERA PROIZVODANakon potpisivanja deklaracije o usklađenosti proizvođač svom

proizvodu dodaje "CE" oznaku. CE oznaka mora imati okomitu dimenziju ne manju od 5 mm i mora biti jasno izložena, čitljiva i neizbrisiva.

Alternativa stavljanju oznake CE na proizvod je prema naputcima LVD i EMC mogućnost da se oznaka stavi na pakovanje ili spise koji se nalaze uz opremu (upute za uporabu ili garantni list).

Underwriters Laboratories Inc. (UL) je vodeća organizacija ovjere sigurnosti proizvoda treće strane u SAD. UL oznaka daje se za popisivanje, klasifikaciju i priznavanje proizvoda. UL popisivanje znači da je UL testirao i procijenio primjerke proizvoda i odlučio kako je proizvod u skladu sa UL standardima sigurnosti (proizvodi koji nose oznaku UL za Kanadu testirani su i procijenjeni prema primjerenim kanadskim standardima za sigurnost).

OVJERA PROIZVODA• UL klasifikacija znači da je UL testirao i procijenio primjerak

proizvoda u pogledu određenih svojstava proizvoda, s obzirom na određen opseg opasnosti ili primjerenost uporabe pod ograničenim ili posebnim okolnostima. UL klasificira proizvod prema primjenjivim UL zahtjevima i sigurnosnim standardima kao i prema standardima drugih nacionalnih i međunarodnih organizacija kao što je NFPA, ASTM, ISO i IEC.

• UL priznavanje pokriva procjenu sastavnih dijelova ili materijala (npr. plastika, itd.) koji će se koristiti u završenom proizvodu ili sistemu. Te komponente su proizvodi koji su nedovršene konstrukcije, imaju ograničene sposobnosti rada ili su na drugi način namijenjene samo za ugradnju u druge završene proizvode koji mogu spadati pod UL popis ili klasifikaciju.

OVJERA PROIZVODA• Za sve sastavne dijelove razmatraju se "uvjeti prihvatljivosti" s

obzirom na uključivanje tih komponenti u krajnji proizvod. UL-ov Popis priznatih komponenti (Žuta knjiga) sadrži priznanje različitih komponenti. Taj popis je izvor kojim se služe projektanti proizvoda, proizvođači krajnjih proizvoda i druge osobe kako bi mogli izabrati (vrlo rano u razdoblju razvoja proizvoda) odgovarajuće komponente koje ispunjavaju njihove specifične potrebe.

• Recipročna shema ovjere može se utvrditi kada se ovjera o ispunjavanju uvjeta (ili dozvola za označavanje proizvoda znakom ovjere) dodjeljuje u jednoj od zemalja sudionica, a priznaje se i u drugoj državi koja učestvuje u toj recipročnoj shemi. Te sheme mogu biti utvrđene na regionalnom nivou ili na međunarodnoj razini. Nabrojiti ćemo neke primjere regionalnih shema:

OVJERA PROIZVODA• sporazum CENELEC HAR je sporazum o uporabi sheme

označavanja za električne kabele i veze koji ispunjavaju usklađene specifikacije,

• sistem CELENEC komisije za elektroničke komponente (CECC) prema kojem učesnici moraju prihvatiti ovjerene elektroničke komponente proizvedene prema toj shemi i bez daljeg testiranja,

• oznaka CENELEC ENEC (ovjera elektrotehnike prema europskim normama) je dragovoljna oznaka sigurnosti koju izdaje 20 ovlaštenih europskih organa i koja se koristi za opremu informacijske tehnologije i poslovnu električnu opremu, transformatore i proizvode za osvjetljavanje.

• Keymark, oznaka CEN (Europskog odbora za standardizaciju) / CENELEC europska oznaka, dragovoljna registrirana oznaka proizvoda ovjere treće strane kojom se prikazuje usuglašenost sa EN – ovim europskim standardima.