本
文
摘
要
题主的问题是:既然是电气人,为何要学化学?有点意思的问题!
电气技术有一个特点,不止是化学,事实上机械、电子、制图和计算机测控技术,都应当知晓并在一定程度上去掌握和熟练使用它们。
拿我自己的例子来说明吧:
第一个例子:腐蚀电路板
有一次,测控系统中的关键设备停运。检查发现,电路板被击穿,但要采购更换至少半个月,只能自己做。但要腐蚀一块敷铜绝缘板来做电路板,我的三氯化铁用完了,下订单去采购至少需要3天,而生产控制线急待恢复,就等着这块电路板了。怎么办?
恰好我手上有盐酸,废铁堆里有的是铁锈。于是拿着盐酸瓶和烧杯来到废铁堆,铲了一大堆铁锈放在烧杯中,然后倒入盐酸,并使得铁锈过量。这样就生成了氯化亚铁和三氯化铁的混合物,过滤后,用于腐蚀电路板,效果极佳。
这个反应的分子式应当是:Fe+Fe2O3+HCl→FeCl3+FeCl2+H2OFe+Fe_{2} O_{3} +HCl\rightarrow FeCl_{3} +FeCl_{2} +H_{2} O
(根据评论区的建议,在方程式的左边加入铁单质,似乎更为合理)。
这个例子当然特殊了一些。
纯的三氯化铁是棕色的,氯化亚铁是绿色的,我制备的溶液居然是棕绿色的,有点意思。不过,只是为了制作电路板,不去关心到底生成了什么。
第二个例子:铜排的表面处理
母线的表面处理有三种,分别是镀锡、镀银和裸铜。当我们将两种不同表面处理方法的铜排搭接在一起时,会有何种现象发生?
我们知道,当母线表面有水汽沾染时,铜排的表面会有Cu2+/CuCu^{2+} /Cu离子生成,它们之间的电极电位是0.342V;同理,镀锡铜排的表面也会有Sn2+/SnSn^{2+} /Sn,它们之间的电极电位是-0.138V。显见,若镀锡铜排与裸铜铜排搭接在一起,则铜将被还原,而锡将被氧化。于是镀锡层的导电性越来越差。
所以,不能把不同表面处理的铜排搭接在一起,这是一个原则。
在这里,我们再次遇见了化学。而且,此类问题可以说我们天天会遇见。
第三个例子:触头材料
我们知道,当出现电弧时,触头材料会因为高温熔融并生成电桥,于是就会出现材料的转移和烧蚀。这叫做触头材料的桥磨损。
试验表明,触头开断一次而损失的触头材料体积V与开断电流I之间的关系为:
V=KI3V=KI^{3}
这叫做三次方规则,其中的K与金属材料相关。
例如金是4.42×10−204.42\times 10^{-20} ,银是6.75×10−206.75\times 10^{-20} ,钯是6.32×10−206.32\times 10^{-20} ,等等。
为了限制触头材料的转移体积,采用的办法就是用补偿触头对。常用触头对是:
Ag-Pt对,Ag-Pd对,Ag-Pt/Ir对,Au-Pt对,Au-Pd对,Au-Pt/ir对。
这里道理很简单:因为不同金属材料形成的液桥直径不同,选用触头对后,实现触头正负转移的平衡。例如Au(金)做阳极,Pt(铂)做阴极,开始铂的液桥直径大,材料从阴极转向阳极。当阳极材料布满铂后,转移方向相反,材料又从阳极返回到阴极。这样的处理方法叫做触头材料的动态补偿技术。
事实上,触头材料与化学密切相关。例如金属触头的系列下的AgMeO系、AgNi系、AgC系、AgW系等等,还有非晶态触头系,以及超导触头材料YBA2Cu2O7YBA_{2} Cu_{2} O_{7} 等等。
所以,在我的工作中,一旦出现触头熔焊或者其它类似问题,我一定会首先关注触头材料。
第四个例子:绝缘体材料
所谓的绝缘材料是指那些用于隔离不同电位导体的材料,有时也称为电介质或绝缘介质。
根据用途的不同,在电器及其他电工设备中,绝缘材料还起着机械支承和固定、散热、冷却、灭弧、储能、防潮、防霉、防腐蚀、防辐照、保护导体等作用。绝缘材料种类很多,可分气体、液体、固体三大类。
常用的气体绝缘材料有空气、六氟化硫(SF6) 。
液体绝缘材料主要有矿物绝缘油、合成绝缘油两类。
固体绝缘材料可分有机绝缘材料和无机绝缘材料。其中,有机固体绝缘材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用薄膜、复合制品和粘带、电工用层压制品等;无机固体绝缘材料主要包括有云母、玻璃、陶瓷及其制品。
绝缘材料的化学稳定性要好,固体绝缘材料应具备良好的抗腐蚀性和抗溶剂的稳定性,液体绝缘材料应具有良好的抗氧化特性。
这里与化学的关系已经不言自明了。
在事故分析中,绝缘材料的理化分析结论十分重要。
=================
对于从事于技术工作的人来说,可能最大的追求是发明创造。然而要发明,谈何容易。一方面要有项目和工程,另一方面自身的本领也要过硬。
不知是谁说,机会永远都是留给有心人的。由于我的综合能力较强,所以我也因此多次获得这种机会,并因此获得好几个发明专利。
我觉得,对于工程人员来说,他的素质就体现在知识的广度和深度上,以及综合设计能力和故障分析能力上。不管是机械、电气、化学,应当都知晓。虽然人都有自己的主业,但谈起其它领域的事情来,应当不陌生,至少能在阅读了一些必要的资料后,能够切入主题。
这里所指的都是工程问题,而非理论物理、理论化学之类的纯理论。
因此,读电气的人读好基本化学知识(大学化学、普通化学)是十分必要的。
看了许多评论,有点意思。
我把近日的一个售后服务邮件给大家看看,来体验一下实际情况:
Dear Patrick
XX工程中出现大面积低压电器电缆接头锈蚀,严重影响到系统的稳定工作。请问该采取何种措施?
请对解决方法给出详细原理性说明,以便和甲方及设计院沟通。
BR
XXX,12.12.2016
经过了解,得知该工程的安装公司安装电缆时,采用的是普通未镀锡的电缆接头。而ABB的低压电器,它的接头一般都是镀锡的。恰逢当地高温多雨,湿度较大,于是出现大面积的电缆接头电腐蚀,受损的都是开关电器的接头。
原理是什么?就是我的正文第二个例子。
解决的办法是什么?很简单,就是按国家对配电工程施工规范的要求,把电缆接头全换成镀锡的,由此彻底地解决问题。
至于文档如何写,这里就不在详述了。文档中当然离不开铜和锡的电极电位,以及相关的电化学反应方程式,还有开关电器接头的抗腐蚀措施讨论等等。
通过这个例子,我们看到电气人懂点化学知识,不管是工作还是个人工作能力,看来还是必须的。
=================
评论区中出现读机械和读化学的为何要读电气的问题,我来结合实际工作和大家说说:
我原先所在的国企是一家大型玻璃制造业,员工总数近5万人。玻璃制造属于化工业,因此企业内既有建材化工类学校毕业的工艺工程师,也有电气工程师和机械工程师。
当生产出现问题时,开技术研讨会总是以工艺为主,机械和电气为辅。
但是构建和维护整座工厂的DCS过程测控和供配电却是以电气工程师为主的,负责各种传感器,例如窑炉温度测量和控制、重油压力和温度测控、窑炉压强测控、烟道温度和压强测控、浮法线锡槽温度测控、玻璃带温度测控、玻璃切割装箱测控等等,都是依靠电气工程师和机械工程师,当然还有工人们。
当我们负责电气的工程师和负责工艺的工程师在一起工作时,能非常明显地感觉到他们对测控技术的无知,尽管各种工艺参数是他们确定的。工艺工程师自己也说,如果离开企业自己出去谋职业,电气和机械工程师要容易很多,薪资待遇也要好很多。
不过,这里谈的不是高级工艺师,他们都是十分厉害的人物,个个都是佼佼者。这些人对工艺、电气测控、机械样样通,都是行业专家。
工艺工程师说,其实这些电气测控技术学校里都读过,但已经忘的差不多了。在加上学校里读书时也不重视,没想到在企业工作中却如此重要。
所以读化工的学生们,一定不要忽视电工技术、传感器技术和测控技术(自动控制原理),还有机械原理等几门课,将来进入职场对自己是大有好处的。
另外,求职时最好到自己本专业单位去,这样才有被人重视的感觉,笑!
我在这家国企尽管做出了许多贡献,但我注定不会被重视的。反过来,我到ABB(电器制造业)工作,不用说在技术上当然居于主要地位。