Проводниковые материалы

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Проводниковые материалыПроводниковые материалы, применяемые в электротех­нике, можно разделить на две группы. К первой группе относятся материалы с высокой удельной проводимостью, ко второй — материалы со сравнительно высоким удельным сопротивлением.

Материалы первой группы должны иметь: большую удельную проводимость, малый температурный коэффици­ент сопротивления, достаточную механическую прочность и устойчивость в отношении коррозии.

В зависимости от назначения материала к одним из пе­речисленных свойств предъявляются повышенные требова­ния, к другим, наоборот, пониженные. Так, например, для обмоток электрических машин механическая проч­ность может быть допущена более низкой, чем для контактных проводов, работающих на разрыв и исти­рание.
Чистые металлы обладают наибольшей проводимостью, так как любые примеси снижают проводимость.

МедьМедь получила наиболее широкое распростра­нение как проводниковый материал вследствие небольшого удельного сопротивления (ρ = 0,0175 ом•мм2/м), доста­точной механической прочности, хорошей обрабатываемости и достаточной стойкости к коррозии.

Прокаткой или волочением из меди можно получить проволоку, шины, полосы, например клиновидного сечения для коллекторных пластин и т. д.

Обычно применяется электролитическая медь, содержа­щая примесей не более 0,1 %. Различают твердую, неотожжен­ную медь марки МТ и мягкую, отожженную медь марки ММ.
Твердая медь применяется, например, для контактных проводов (электрическая тяга), коллекторных пластин (электрические машины) и т. д. Мягкая медь широко при­меняется для обмоточных проводов, из которых изготовляют­ся обмотки электрических машин, и различных электро­магнитных аппаратов и приборов.

Кроме чистой меди, применяются ее сплавы с другими металлами — бронзы, латунь.

Все бронзы имеют повышенную механическую прочность и повышенное удельное сопротивление.
Кадмиевая бронза (Cd — 0,9%) применяется для кол­лекторных пластин и троллейных проводов.
Бериллиевая бронза (Вl—2,2%) применяется для токове­дущих пружин, скользящих контактов, щеткодержателей.
Латунь (Zn — 30%) широко применяется для изготов­ления деталей в электроаппарато- и приборостроении.
Алюминий наряду с медью получил широчайшее применение, несмотря на то, что обладает худшими электрическими (ρ = 0,0295 оммм2/м) и механическими свойствами. Чистый алюминий — мягкий, обладает малой механической прочностью. По твердости различают мягкий алюминий отожженный марки AM и твердый неотожжен­ный марки AT.
При применении алюминиевых проводов, взамен мед­ных, при одинаковом сопротивлении и одинаковой длине алюминиевые провода будут иметь сечение на 60% больше медных, а вес будет составлять 48% медных.
Для проводов линий электропередач применяются алю­миниевые сплавы, например алдрей, содержащий 1—1,5% (примесей Mg, Si, Fe), обладающий достаточной механиче­ской прочностью и хорошей проводимостью (ρ = 0,032 ом ммг1м).

Применяются также сталеалюминиевые провода, у ко­торых поверх внутренних стальных проволок расположен наружные алюминиевые сталь (железо) обладает значительным удельным сопротивлением (р =0,13 ом•мм21м) и малой стойкостью по отношению к коррозии. Поэтому сталь применяется для проводов воздушных линий только при передаче малой мощности, так как в этом случае сечение проводов определяется не электрическим сопротивлением, а их механической проч­ностью. Для защиты от коррозии применяется цинковое покрытие (оцинкованные провода).

Ко второй группе проводниковых материалов относятся материалы с высоким удельным сопротивлением. Это преимущественно сплавы: никель—хром—железо (нихром);железо—хром—алюминий (фехраль) и др. Они применяются для изготовления обмоток нагревательных при­боров, аппаратов, реостатов. Они выдерживают высокие температуры нагрева (порядка 1 000° С). Высокое удельное сопротивление их обеспечивает возможность получения коротких и компактных обмоток.

Манганин — сплав меди 86%, марганца 12% и никеля 2%. Он обладает высоким удельным сопротивле­нием и малым температурным коэффициентом (порядка 1•105 Мград), вследствие чего применяется для изготовле­ния шунтов, добавочных сопротивлений и образцовых катушек сопротивлений.

Припой и флюсы. Припой это сплав для пайки, которая применяется для получения электрического соединения с малым сопротивлением.

Припой должен иметь температуру плавления значи­тельно более низкую, чем металл соединяемых деталей (про­водов), для того чтобы при нагревании он плавился, а ме­талл соединяемых деталей оставался твердым. Припой покрывает поверхность соединяемых деталей и заполняет зазоры между ними. Припой диффундирует в металл дета­лей, в результате промежуточный слой и соединяемые детали после остывания образуют одно целое.

Применяются мягкие оловянно-свинцовые припои, со­держащие олова от 18 до 90%, и твердые медно-цинковые с содержанием меди от 36 до 55%. Для пайки алюминиевых проводов применяют цинко-оловянистый припой, содержащий цинка 56%, олова 42% и меди 2%, или цинко-алюминиевый, содержащий цинка 80%, алюминия 12% и меди 8%.

Для получения прочного и надежного соединения при­поя с материалом соединяемых деталей применяют вспомогательные вещества — флюсы. Основное назначение их растворить и удалить окислы и загрязнения с поверхностей спаиваемых участков.

В качестве флюсов применяется преимущественно кани­фоль.
При пайке алюминиевых проводов применяется флюс, состоящий из 100 весовых частей денатурированного спирта и 20 весовых частей канифоли.
Электротехнический уголь. Основой электротехнического угля являются разновидности угле­рода — графит и уголь. Они размельчаются и вместе с до­бавочными компонентами, например медным порошком, свя­зываются при помощи каменноугольных пеков и смол, фор­мируются и подвергаются термической обработке.
Электротехнический уголь применяется для изготовле­ния щеток к электрическим машинам, угольных электродов для печей, сварки, электролитических ванн, непроволочных сопротивлений, деталей электровакуумных приборов, гальванических элементов и т. д.
Статья на тему Проводниковые материалы