- •5 Показ наиболее характерных, технически и экономически обоснованных случаев применения электротехнических материалов в практике.
- •Обозначение основных величин, принятые в книге.
- •Раздел I. Основы металловедения.
- •§1. Строение и свойство металлов.
- •§ 2. Железо и его сплавы.
- •§ 3. Классификация и маркировка углеродистой стали и чугунов.
- •§ 4. Классификация чугунов.
- •§ 5. Легированные стали.
- •§ 6. Термическая и химико-термическая обработка металлов.
- •§ 7. Диффузионная металлизация.
- •§ 8. Коррозии металлов и сплавов. Понятие о коррозии, ее виды.
- •§ 9. Цветные металлы и сплавы. Общие понятия о цветных металлах и сплавах. Медь и ее сплавы.
- •Проводниковые материалы и изделия.
- •§ 10. Классификация проводниковых материалов.
- •§11. Проводниковая медь и ее свойства.
- •§ 12. Проводниковые сплавы на основе меди (бронзы и латуни).
- •§13. Проводниковый алюминий и его свойства.
- •§ 14. Проводниковые железо и сталь.
- •§ 15. Свинец и его свойства.
- •§ 16. Благородные металлы, применяемые в электротехнике.
- •§ 17. Тугоплавкие металлы применяемые в электротехнике.
- •§ 18. Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением.
- •§19.Проводниковые сплавы высокого сопротивления на основе меди и никеля.
- •§ 20. Жаростойкие проводниковые сплавы.
- •§ 21. Свойства сверхпроводников.
- •§ 22. Электроугольные материалы и изделия.
- •§ 23. Основные свойства электроугольных изделий.
- •§ 24. Экранные материалы.
- •§ 25. Проводниковые изделия.
- •§ 26. Монтажные провода.
- •Установочные провода
- •§ 27. Контрольные кабели.
- •§ 28.Силовые кабели с резиновой изоляцией.
- •§29. Кабели с бумажной изоляцией.
- •Раздел III
- •§30. Поляризация диэлектриков.
- •§ 31. Потери энергии в диэлектриках.
- •§ 32. Пробой диэлектриков.
- •§ 33. Способы измерения электрических характеристик диэлектриков.
- •§ 34. Тепловые характеристики и способы их измерения.
- •§ 35. Физико-химические характеристики электроизоляционных материалов.
- •§ 36. Влажностные свойства диэлектриков.
- •§ 37. Газообразные диэлектрики. Значение газообразных диэлектриков.
- •1 В состав воздуха входят: Таблица 22
- •§ 38. Жидкие диэлектрики. Классификация и назначение жидких диэлектриков.
- •§ 39. Синтетические жидкие диэлектрики.
- •§ 40. Твердые органические диэлектрики . Основные понятия о высокополимерных материалах.
- •§ 41. Полимеризационные органические диэлектрики.
- •§ 42. Поликонденсационные органические диэлектрики.
- •§ 43. Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики.
- •§ 44. Пленочные электроизоляционные материалы.
- •§ 45. Воскообразные диэлектрики
- •§ 46. Электроизоляционные резины.
- •§ 47. Электроизоляционные лаки.
- •§ 48. Основные сведения о волокнистых электроизоляционных материалах.
- •§ 49. Древесина и ее свойства.
- •§ 50. Волокнистые диэлектрики.
- •§ 51. Текстильные электроизоляционные материалы.
- •§ 52. Электроизоляционная слюда и материалы на ее основе.
- •§ 53. Миканиты.
- •§ 54. Микафолий, микалента.
- •§ 55. Слюдинитовые электроизоляционные материалы.
- •§ 56. Электрокерамические материалы.
- •§ 57. Изоляторная керамика.
- •§ 58. Фарфоровые изоляторы.
- •§ 59. Стекло и стеклянные изоляторы.
- •§ 60. Основные характеристики изоляторов.
- •§ 61. Конденсаторные керамические материалы.
- •§ 62. Сегнетокерамика.
- •§ 63. Минеральные диэлектрики.
- •Раздел IV
- •§ 64. Электропроводность полупроводников
- •§ 65. Основные характеристики и свойства
- •§ 66. Полупроводниковые материалы и изделия.
- •§ 67. Основные полупроводниковые изделия.
- •Раздел V
- •§ 68. Основные характеристики магнитных материалов.
- •§ 69. Классификация магнитных материалов.
- •§ 70. Влияние химического состава и технологии на
- •§ 71. Магнитно -мягкие материалы.
- •§ 72. Магнитно-мягкие сплавы
- •§ 73. Ферриты.
- •§ 74. Основные свойства магнитно-твердых материалов.
- •§ 75. Магнитные стали.
- •§ 76. Магнитно-твердые сплавы.
- •§ 77. Магнитно-твердые ферриты.
- •Раздел VI. Способы обработки материалов.
- •§ 78. Сварка металлов.
- •§ 79. Классификация способов сварки.
- •§ 80. Обработка давлением.
- •§ 81. Литье и литейное производство.
- •Виды литья.
- •Специальные виды литья.
- •§ 82. Паяние.
- •§ 83. Флюсы.
- •§ 84. Паяльные лампы.
- •§ 85. Инструменты для паяния. Виды паянных соединений.
- •§ 86. Паяние мягкими припоями.
- •§ 87. Лужение.
- •§ 88. Паяние твердыми припоями.
§13. Проводниковый алюминий и его свойства.
Алюминий относится к группе легких металлов. Плотность алюминия равна 2,7 г/см 3, т.е. алюминий в 3,3 раза легче меди.
Доступность, сравнительно высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии позволили широко применить алюминий в электротехнике. Недостатками алюминия является невысокая механическая прочность при разрыве (σ = 7,5-18 кг/мм2) и повышенная мягкость.
Алюминий — металл серебристо-белого цвета. Температура плавления алюминия 658°С, а температурный коэффициент расширения равен 24*10-6 1/°С, т.е. в 1,5 раза больше, чем у меди. Алюминий стоек к атмосферной коррозии, так как на воздухе он очень быстро покрывается тонкой пленкой окисла (А1203), которая надежно защищает металл от проникновения кислорода, поэтому голые (неизолированные) алюминиевые провода могут длительно работать на открытом воздухе. Оксидная пленка на алюминиевых проводах обладает значительным электрическим сопротивлением, поэтому в местах соединения алюминиевых проводов могут образовываться большие переходные сопротивления. Зачистку мест соединения алюминиевых проводов (шины) обычно производят под слоем вазелина, во избежание окисления их на воздухе.
При увлажнении мест соединений алюминиевых проводов с приводами из других металлов (медных, железных и др.) могут образовываться гальванические пары (гальванические- элементы) с заметной электродвижущей силой. При этом алюминиевый провод будет разрушаться местными токами. Чтобы избежать образования гальванических пар, места соединений алюминиевых проводов с проводами из других металлов должны тщательно защищаться от влаги (лакированием и другими способами).
Из реагентов, разрушающе действующих на алюминий, следует отметить хлор, пары азотной, серной, соляной, уксусной, муравьиной и некоторых других кислот, а также щелочи и ртуть. Чем выше химическая чистота алюминия, тем он лучше сопротивляется коррозии. Поэтому для защитных оболочек кабелей (взамен свинца) применяют особо чистые сорта алюминия, содержащие примесей не более 0,03 - 0,07% (марки алюминия АВОО и АВО). Эти же сорта проводникового алюминия идут для изготовления электродов в электролитических конденсаторах. Для изготовления алюминиевой фольги и обмоточных проводов малых диаметров (0,05—0,08 мм) применяют проводниковый алюминий марки АОО с содержанием чистого металла не менее 99,7%. Для изготовления большинства проводниковых изделий (проволока, провода и др.) применяют алюминий марок АО и А1 с содержанием чистого металла не менее 99,6% (АО) и 99,5% (А1).
Из проводникового алюминия изготовляют волочением и прокаткой проводниковые изделия — проволоку и шины. Алюминиевую проволоку выпускают двух марок: AM (мягкая, отожженная) и AT (твердая, неотожженная). Проволока выпускается диаметром от 0,6 до 5 мм. Из алюминия изготовляют также специальные сорта проволоки диаметром до 0,05 мм. Алюминиевые шины получают сечением от 3x10 мм2 до 20x120 мм2. Свойства изделий из мягкого (отожженного) алюминия (марка AM) характеризуются следующими данными: удельный вес 2,67 г/см 3; предел прочности при разрыве σ = 7,5-8,0 кГ/мм; относительное удлинение lр —10÷20%; удельное сопротивление ρ = 0,0292-0,0295 Ом·мм2/м. У изделий из твердых сортов алюминия (марка AT): удельный вес 2,7 г/см3; σр=15-18 кГ/мм2; lр=1/3%. Температурный коэффициент электрического сопротивления для мягких и твердых сортов алюминия принимается равным α =+0.00402 1/°С.
Поскольку удельное сопротивление алюминия в 1,68 раза больше удельного сопротивления меди, то при одинаковой длине сечение алюминиевого провода должно быть в 1,68 раза больше по сравнению с медным проводом при одной и той же величине общего сопротивления. Если же сравнить вес алюминиевого и медного проводов одной и той же длины и одинакового электрического сопротивления, то алюминиевый провод все же будет иметь меньший вес — почти в два раза по сравнению с медным проводом.
Проводниковые изделия (проволока, шины) из мягкого алюминия выпускают преимущественно изолированными в виде обмоточных и монтажных проводов. Провода из твердого алюминия применяют, как правило, неизолированными — для кабелей воздушных линий электропередачи и шин для электрических аппаратов и распределительных устройств.
Алюминиевые провода соединяют друг с другом горячей и холодной сваркой, а также пайкой с применением специальных припоев и флюсов. Холодная сварка производится в специальных устройствах, в которых торцовые поверхности соединяемых проводов соприкасаются друг с другом при удельном давлении 10000-12000кГ/см2. При этом происходит процесс проникновения (диффузия) кристаллов из одного провода в другой. В результате этого провода надежно соединяются друг с другом.