19308

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Общие сведения Важнейшими применяемыми в электротехнике твердыми проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы. Из металлических проводниковых материалов могут быть выделены металлы высокой про...

Русский

2013-07-11

52 KB

142 чел.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Общие сведения

Важнейшими применяемыми в электротехнике твердыми проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы. Из металлических проводниковых материалов могут быть выделены металлы высокой проводимости, имеющие удельное сопротивление при нормальной температуре не более 0,1 мкОм м, и сплавы высокого сопротивления с при нормальной температуре не менее 0 3 мкОм м. Металлы высокой проводимости используют для проводов, токопроводящих жил кабелей, обмоток электрических машин и трансформаторов и т. п. Сплавы высокого сопротивления применяют при изготовлении резисторов, электронагревательных элементов и. т. п.

Особый интерес представляют  материалы, обладающие очень малым удельм сЪняотивленнем при весьма низких (криогенных) температурах — сверхпроводники и криопроводники.

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы, а также различные электролиты. Для большинства металлов температура плавления высока; только ртуть, а также некоторые специальные сплавы (например сплавы системы индий — галлий) могут быть использованы в качестве жидких проводников при нормальной температуре.

Механические свойства проводников

Механические свойства характеризуются пределом прочности при растяжении , относительным удлинением при разрыве, хрупкостью, твердостью и другими параметрами. Механические свойства металлических проводников в весьма большой степени зависят от механической и термической обработки, от наличия примесей и т. п.

МЕТАЛЛЫ ВЫСОКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

К наиболее распространенным металлам высокой проводимости относятся медь и алюминий.

Медь

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

малое удельное сопротивление (из всех металлов только серебро имеет  несколько меньшее, чем медь;

достаточно высокая механическая прочность;

удовлетворительная коррозионная  стойкость (медь окисляется на воздухе даже в условиях высокой влажности значительно медленнее, чем, например, железо; интенсивное окисление меди происходит только при повышенных температурах).

хорошая обрабатываемость; медь прокатывается в листы и ленты и протягивается в проволоку;

относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. Медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно подвергается электролитической очистке. Полученные  в результате электролиза катодные пластины меди переплавляют в болванки массой 80—90 кг, которые прокатывают и протягивают, создавая изделия требующегося поперечного сечения.

При изготовлении проволоки болванки сначала подвергают горячей прокатке в катанку диаметром 6,5—7,2 мм, которую затем протягивают без подогрева, получая проволоку нужных диаметров. В качестве проводникового материала используют медь марок Ml и МО. Медь марки Ml содержит 99,9% Си, а в общем количестве примесей (0,1 °о) кислорода должно быть не более 0,08%. Наличие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки МО, в которой содержится не более 0,05% примесей, в том числе не свыше 0,02% кислорода. Из меди марки МО может быть изготовлена особо тонкая проволока (до диаметра 0,01 мм).

При холодной протяжке получают твердую (твердотянутую) медь (МТ), которая благодаря наклепу имеет высокий предел прочности при растяжении, если удлинение мало, а также твердость и упругость; при изгибе проволока из твердой меди несколько пружинит.

Если же медь подвергнуть отжигу, т. е. нагреву до нескольких сотен градусов с последующим охлаждением, то получится мягкая (отожженная) медь (ММ), которая сравнительно пластична, имеет пониженную твердость и небольшую прочность, но весьма большое удлинение при разрыве. Изменение механических свойств при отжиге выражено сильнее, чем изменение р. Электропроводность меди весьма чувствительна к наличию примесей (Рис *).

Рисунок . Влияние различных примесей (в процентах по массе) на удельную проводимость у меди (значение у для чистой меди принято за J00%)

Твердую медь употребляют там, где надо обеспечить высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию: для контактных проводов, для шин распределительных устройств, для коллекторных пластин электрических машин и пр.

Мягкую медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечения применяют главным образом в виде токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность (отсутствие «пружинения» при изгибе), а прочность не имеет существенного значения.

Медь — сравнительно дорогой и дефицитный материал. Поэтому она должна расходоваться весьма экономно. Отходы меди на электротехнических предприятиях необходимо собирать; и важно не смешивать их с другими металлами, а также с менее чистой (не электротехнической) медью, чтобы можно было их переплавить и вновь использовать в этом качестве. Медь как проводниковый материал в ряде случаев заменяют другими металлами, чаще всего алюминием.

В отдельных случаях помимо чистой меди в качестве проводникового материала применяют ее сплавы с небольшим содержанием легирующих примесей: Sn, Si, P, Be, Cr, Mg, Ca и др. Такие сплавы, называемые бронзами, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь. Бронзы широко применяют для изготовления токопроводящих пружин и т. п. Введение в медь кадмия при сравнительно малом снижении удельной проводимости  дает существенное повышение механической прочности и твердости. Кадмиевую бронзу применяют для контактных проводов и коллекторных пластин особо ответственного назначения. Еще большей механической прочностью обладает бериллиевая бронза (стр до 1350 МПа).

Латунь (сплав меди с цинком) обладает достаточно высоким относительным удлинением при повышенном пределе прочности на растяжение по сравнению с чистой медью. Это дает латуни технологические преимущества при обработке штамповкой, глубокой вытяжкой и т. п. Латунь применяют в электротехнике для изготовления различных токопроводящих деталей.

§ 2.2. Алюминий

Алюминий — важнейший представитель так называемых легких металлов, т. е. металлов с плотностью менее 5000 кг/м3: плотность литого алюминия около 2600, прокатанного — 2700 кг/м3. Алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди. Удельное сопротивление р алюминия примерно в 1,63 раза больше р меди. Поэтому замена меди алюминием не всегда возможна, особенно в радиоэлектронике. Однако если сравнить по массе два отрезка алюминиевого и медного проводов одной и той же длины и одного и того же сопротивления, то окажется, что алюминиевый провод хотя и толще медного, но легче его приблизительно в 2 раза. Поэтому для изготовления проводов одной и той же проводимости на единицу длины алюминий выгоднее меди в том случае, если тонна алюминия дороже тонны меди не более чем в два раза. Важно и то, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий марки А1, содержащий не более 0,5% примесей. Еще более чистый алюминий марки АВ0О (не более 0,03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты AB0000 содержит не более 0,004°о примесей.

Прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответствующим операциям для меди. Из алюминия может прокатываться тонкая (до б—7 мкм) фольга, применяемая в качестве обкладок в бумажных и пленочных конденсаторах.

Алюминий на воздухе активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением (§20.14). Эта пленка предохранения; алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и сильно затрудняет пайку алюминия обычными способами. Для пайки алюминия применяют специальные пасты — припои или используют ультразвуковые паяльники.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25061. Культура - це багатогранна проблема історичного розвитку 33 KB
  Уже в цьому змісті терміна мова виразила важливу особливість єдність культури людини її діяльності. Світ культури будьякий його предмет чи явище сприймаються не як наслідок природних сил а як результат зусиль самих людей спрямованих на удосконалення обробіток перетворення того що дано безпосередньо природою. Відомо багато визначень культури. Виділяють дві форми культури: матеріальну і духовну а в рамках духовної культури політичну наукову естетичну професійну та інші форми.
25063. Мистецтво 42.5 KB
  Розвиток мистецтва як елемента духовної культури обумовлюється як загальними закономірностями буття людини й людства так і естетичнохудожніми закономірностями естетичнохудожніми поглядами ідеалами й традиціями. Таким чином критерієм мистецтва є здатність викликати відгук у інших людей. Твори мистецтва почали створювати ще в доісторичні часи проте деякі автори схильні вважати мистецтвом тільки професійну діяльність людей мистецтва в сучасних країнах Заходу. Література про власне концепції мистецтва надзвичайно обширна.
25064. Спілкування як комунікація. 37 KB
  Суб'єктами спілкування можуть бути як індивід так і група. Ціль спілкування це те ради чого у людини виникає даний вид активності. Цілі спілкування є засобом задоволення багатьох різноманітних потреб: соціальних культурних пізнавальних творчих естетичних потреб інтелектуального зростання етичного розвитку і ряду інших.
25065. Що таке моральність 39.5 KB
  Вони насамперед виражені в поняттях добра і зла. Відповідність людських дій і вчинків категоріям добра і зла становить основу моральних відносин у суспільстві. Систему усвідомлених норм традицій правил поведінки почуттів та уявлень що віддзеркалюютіп:я через розуміння добра і зла які є наслідком усього суспільноісторичного досвіду людства ми й називаємо моральною культурою суспільства. Вона витворюється непомітно але завжди реалізується самим людським життям мірою в ньому добра і зла.
25066. Наука як феноменом культури 39.5 KB
  Поняття наука і культура не тотожні. Поняття культура значно ширше адже наука не враховує всіх сфер матеріальної і духовної культури наприклад таких як мистецтво моральні теорії і погляди. Наука є феноменом культури.
25067. Различие между Востоком и Западом 36 KB
  О чертах отличающих культуры Запада и Востока друг от друга можно говорить лишь с большей или меньшей долей условности. Вовторых восточная культура неоднородна в гораздо большей степени чем западная; она охватывает три разных культурных мира китайский индобуддийский арабомусульманский в которых доминируют различные религии тогда как культура Запада объединяется одной религией христианством. Причины обусловившие особенности культур Запада и Востока связаны с разницей климатических исторических и социальноэкономических...
25068. Реформація в освіті 46.5 KB
  Одним з основних завдань реформування освіти незалежна держава визначила відродження і подальшу розбудову національної системи освіти її орієнтацію на задоволення потреб народу України національнокультурних та національноосвітніх прав і запитів усіх громадян незалежно від їх етнічної приналежності. Концептуальні засади реформи освіти в Україні були визначені державною національною програмою Освіта Україна ХХІ століття спрямованою на досягнення якісно нового стану навчання і виховання українських громадян що відповідатиме сучасному...
25069. Елітарна культура 33 KB
  Для масової культури характерним є загальнодоступність легкість сприйняття спрощеність розважальність.