46. Алюминий.

Физические свойства: температура плавления 657 °С, плотность 2,7 г/см³ (в 3,3 раза меньше, чем у меди). Чистый алюминий — металл голубоватого цвета, алюминий с примесями имеет белый цвет. Электропроводность неотожженного алюминия меньше, чем отожженного. При 20 °С ρ отожженного алюминия равно 2,6·10^{- 8} Ом·м и 2,8·10^{- 8} Ом·м при содержании Al не менее 99,997 % и 99,5 % соответственно. При температуре плавления Т_пл = 657 °С величина ρ возрастает приблизительно на один порядок. Особенности температурной зависимости электропроводности алюминия: при 20 °С электропроводность алюминия меньше, чем электропроводность меди, но при Т менее 80 К, наоборот, γ_Al больше γ_Cu; алюминий в отличие от меди имеет сверхпроводимость при Т_с меньше 1,2 К Зависимость удельной электропроводности γ алюминия от содержания примесей (% масс.):

1 − Ni; 2 − Fe; 3 −Cu; 4 − Ag; 5 − Ti; 6 −Mn

Алюминий практически не реагирует с водой и серой, но реагирует с серной кислотой. К достоинствам алюминия относятся: высокая электропроводность и теплопроводность (218 Вт/(м·К)); высокая стойкость к окислению; низкая плотность, в 3,3 раза меньше, чем у меди (масса медного провода будет в два раза выше, чем масса алюминиевого при одном и том же сопротивлении, но диаметр алюминиевого провода будет в 1,3 раза больше, чем диаметр медного провода); легко подвергается анодированию (используется для создания оксидных конденсаторов и цветных покрытий на алюминиевых конструкциях в строительстве); недефицитность. Недостатки алюминия: низкая механическая прочность; алюминий нельзя подвергнуть пайке и сварке обычными способами (с помощью оловянно-свинцовых припоев); алюминиевые провода требуют большого количества электрической изоляции, (при одном и том же токе диаметр алюминиевого провода в 1,3 раза больше медного). Применение алюминия: для монтажных проводов; для силовых электрических кабелей; для изготовления оксидных конденсаторов; для изготовления CD- и DVD-дисков; в ЛЭП в композиции со стальным проводом.

46. Факторы, влияющие на диэлектрические потери в диэлектрике. Температура. Диэлектрические потери, обусловленные сквозной проводимостью, прямо пропорциональны удельной активной электропроводности, значение которой возрастает с ростом температуры, следовательно, и _tgδ_скв также возрастает (кривая 1). Дипольно-релаксационные потери будут иметь максимум (кривая 2), поскольку при низкой температуре вязкость вещества велика и велики силы трения, препятствующие ориентации диполей. С ростом температуры вязкость диэлектрика понижается, а подвижность диполей возрастает, а, следовательно, возрастают и диэлектрические потери. При высоких температурах вязкость становится столь низкой, что практически не препятствует ориентации диполей, поэтому потери падают. Если диэлектрики обладают обоими видами потерь, то для них зависимость tgδ от температуры является суммой зависимостей 1 и 2 и выражены кривой 3. Частота электрического поля. С ростом частоты потери, обусловленные сквозной проводимостью уменьшаются (кривая 1), а дипольно-релаксационные потери имеют максимум (кривая 2). С ростом частоты эти потери сначала возрастают, так как диполи должны все интенсивнее ориентироваться по полю, но, в конце концов, они не будут успевать поворачиваться и потери начнут уменьшаться. Напряжение. С ростом напряжения tgδ незначительно возрастает, вплоть до самого пробоя, что происходит из-за увеличения электропроводности.

Ионизационные потери имеют место в диэлектриках, содержащих газовые включения, из-за их ионизации (при напряжении, превышающем напряжение возникновения частичных разрядов) потери начинают возрастать раньше и развиваются интенсивнее. 1 — содержащих газовые включения; 2 — не содержащих газовые включения

Если диэлектрик не имеет газовых включений и работает при напряжении далеком от пробивного значения, то его tgδ от напряжения практически не зависит. Влажность. Влажность резко усиливает потери в диэлектрике из-за увеличения токов сквозной проводимости, поэтому диэлектрик перед эксплуатацией обязательно подвергается сушке и дегазации. Электротепловое старение. В процессе эксплуатации все материалы подвержены электротепловому старению, а образование продуктов разрушения диэлектрика приводит к увеличению его потерь. Единственными диэлектриками, в которых отсутствует увеличение потерь в процессе эксплуатации — целлюлозная бумага и картон. В них tgδ в сухом состоянии не меняется вплоть до разрушения материала. Увеличение потерь пропитанной целлюлозы связано с потерями жидкого диэлектрика.