44. Проводниковые материалы высокой проводимости. Свойства, применение, достоинства и недостатки.

Материалы этой группы должны иметь минимальное удельное сопротивление ,достаточно высокие механические свойства и коррозионную стойкость и легко обрабатываться. Наиболее распространенными из этих материалов в электро и радиотехнике являются медь, алюминий, серебро ,их сплавы, а так же стали.

Медь

Широкое применение меди обусловлено ее высокой электропроводностью, хорошей теплопроводностью, химостойкостью, ковкостью, вязкостью, высокими механическими свойствами. Медь часто встречается в самородном состоянии. Легко подвергается механической обработке, т.к. обладает высокой пластичностью. Добывают медь из оксидных и сульфидных руд. Их обжигают, плавят и получают черновую медь, которую подвергают рафинированию электролитическим методом. Для этого из черновой меди изготовляют аноды и проводят электролиз CuSO4.

Чистая медь, которая применяется в электро- и радиотехнике, по содержанию примесей разделяется на марки МО и М1. МО содержит 99,95% меди, М1 – 99,90%. Эти марки обладают свойствами:

· плотность – 8,9.103 кг/м3;

· температура плавления – 1083 °С;

· удельное сопротивление r - 1,7241.10-8 Ом×м;

· механическая прочность – высокая;

· обрабатываемость – хорошая.

Алюминий

Стоит на II месте после Cu по применению в электро- и радиотехнике.

Плотность Al в 3,5 меньше плотности Cu и равна примерно (2,6 ¸ 2,7) 103 кг/м3, удельное сопротивление r в 1,68 раза больше, чем у Cu, r = 2,85 10-8 Ом×м. Примеси (Ti, Mn, Cu, Ag, Mg) в алюминии снижают электропроводность (примерно на 10%).

Для электротехники и радиотехники применяют алюминий с содержанием примесей не более 0,5%; для изготовления алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов не более 0,05%.

Тепловые свойства алюминия

Температура, °С:

Плавления – 660 - 657;

кипения - 2300 - 2500;

отжига - 350 - 400;

литья - 700 - 750.

Алюминий легко окисляется на воздухе.

Железо и стали

Стали, используемые в основном в качестве конструкционного материала и магнитного материала в сердечниках трансформаторов, обладают более высоким удельным сопротивлением r по сравнению с медью, около 10.10‾8 Ом×м. В качестве проводникового материала применяют сталь, с содержанием углерода 0,1 ¸ 0,15 % с r в 6–7 раз больше, чем у меди. Ее используют для проводов воздушных линий передач небольших мощностей на короткие расстояния. Для предохранения от коррозии провода и изделия из стали покрывают цинком.

Свинец

Мягкий, пластичный, мало прочный металл, с низкой вибростойкостью. Температура плавления 327 °С. Удельное сопротивление r = 2, 4, 1 мкОм×м при температурах t = 0, 200, 350 °С, соответственно.

Свинец ядовит. Антикоррозийность высокая. Применяют в качестве защитных оболочек в кабельной промышленности, плавких предохранителей, пластин свинцовых аккумуляторов, поглотителей рентгеновских лучей и радиоактивных излучений. По мере возможности вытесняется полихлорвинилом.

Олово

Чистое олово обладает крупнокристаллической структурой. При изгибе слышен треск от трения кристаллов, что определяет чистоту металла. Температура плавления 232 °С.

Благодаря мягкости и вязкости из него изготовляют фольгу. Высокая антикоррозийность позволяет использовать для защитных покрытий лужением или гальванизацией. Входит в состав бронз. Применяют при пайке.

45. Проводниковые материалы высокого сопротивления. Свойства, применение, достоинства и недостатки.

Сплавами высокого сопротивления называют проводниковые материалы, у которых значения ρ в н. у. не менее 0,3 мкОм·м. Их применяют при изготовлении

электроизмерительных приборов, резисторов, реостатов и электронагревательных устройств.

При использовании сплавов в электроизмерительной технике от них требуется высокое ρ. Среди большого количества материалов для указанных целей наиболее часто используют сплавы на медной основе – манганин и константан, а также хромоникелевые и железо-хромоалюминиевые сплавы.

Манганин – сплав на медной основе для электроизмерительных приборов и резисторов. Отличается желтоватым оттенком, хорошо вытягивается.

Для получения высокой стабильности сопротивления во времени манганин подвергают специальной термической обработке – отжигу при 350 – 550°С в вакууме.

Константан – сплав меди и никеля. Хорошо поддается обработке; его можно протягивать в проволоку и прокатывать в ленту тех же размеров, что и из манганина.

Константан применяют для изготовления реостатов и электронагревательных элементов в тех случаях, когда рабочая температура не превышает 400 – 450°С.

Константан с успехом применяют для изготовления термопар, которые служат для измерения температуры, если температура не превышает нескольких сотен градусов.

Хромоникелевые сплавы (нихромы) используют для изготовления нагревательных элементов электрических печей, плиток, паяльников и т. д. Из этих сплавов изготавливаю проволоку диаметром 0,02 мм и

более и ленту сечением 0,1·1,0 мм и более.

Сплавы для термопар.

Хотя многие неметаллические материалы (в первую очередь полупроводники) имеют большие потенциальные возможности для успешного применения в термоэлектрической термометрии, технология их изготовления недостаточно совершенна. Поэтому подавляющее большинство термопар изготавливают из

металлических компонентов.

Наиболее часто применяют следующие сплавы:

1) копель (56% Сu и 44% Ni1);

2)алюмель (95% Ni, остальные – Al, Si и Mn);

3) хромель (90% Ni и 10% Сr); 4) платинородий (90% Pt и 10% Rh).

Термопары применяют для измерения следующих температур: платинородий – платина до 1600°С; медь

– константан и медь – копель до 350°С;

железо – константан, железо – копель и хромель – копель до 600°С;

хромель – алюмель до 900 – 1000°С.

В процессе длительной эксплуатации может наблюдаться постепенное изменение удельной термо-э.д.с. Причинами нестабильности являются загрязнения примесями из окружающей среды, летучесть компонентов,

окисление проволок, резкие перегибы и деформации, которые вносят внутренние напряжения и создают

физическую неоднородность. Наиболее высокой точностью, стабильностью и во производимостью обладают платинородиевые термопары, несмотря на малую удельную термо-э.д.с. Это объясняют химической инертностью материала и возможностью получать его с высокой степенью чистоты.

46. Контактные материалы.

Эл. Контактом называют поверхность соприкосновения токоведущих частей от эл. тех устр, а также контсрукц приспособления обеспечивающих этот контакт Принцип работы Скользящие контакты( один двигается а другой неподвижен) Требования: минимальный коэфф трения, стойкость к стиранию, высокое напряжение образование дуги. Для скользящих контактов часто используют контактные пары из металлического и графитсодержащего материалов, а также проводниковые бронзы, латуни (сплавы меди и цинка), твердую медь и медь, легированную серебром (для коллекторных пластин) и др. материалы.

Неподвижные контакты( болтовые, винтовые, сварные, паяные)

Требование: высокая механическая прочность, минимальное переходное сопротивление, стойкость к коррозии. Контактную поверхность покрывают медью, кадмий, олово, серебро)

Разрывные контакты(выключатель) Передача размыкания и зам цепи. Требование: стойкость к электр эрозии, коррозии, стойк к действию ударных и сжимовых нагруз., высокие теплофизич св-ва.

(вольфрам, молибден, золото, серебро,платина, тврд медь, сплавы на основе этих же ме)