1.2. Описание материалов Проводниковые материалы

По применяемым проводниковым материалам обмоточные провода делятся на медные, алюминиевые и из сплавов сопротивления. Незначительная часть проводов выпускается с проводниками из биметаллов, драгоценных металлов и из специальных сплавов, в частности сверхпроводящих.

Основным проводниковым материалом, используемым для производства обмоточных проводов, является медь. По электрической проводимости медь превосходит все другие материалы, за исключением серебра, что позволяет обеспечивать минимальные габаритные размеры обмоток электрических машин; аппаратов и приборов.

Примеси оказывают неблагоприятное влияние на механические и электрические свойства меди, поэтому для производств эмалированных проводов используется медь марок М1, М0. Лучшими параметрами с точки зрения применения в производстве обмоточных проводов, и в первую очередь эмалированных проводов, обладает бескислородная медь, почти свободная от содержания кислорода. Бескислородная медь превосходит обычную по пластичности и обеспечивает получение проволоки с лучшим качеством поверхности.

Из медных слитков получают катанку. Существуют два метода получения медной катанки: традиционный – метод горячей прокатки. Сущность процесса прокатки заключается в последовательном уменьшении поперечного сечения и увеличения длины прокатываемой заготовки при её прохождении между несколькими парами валков, вращающихся в разные стороны; второй, более прогрессивный – метод непрерывного литья и прокатки.

Вторым по значению металлом в производстве обмоточных проводов является алюминий. Содержание его в земной коре составляет 7,5 %, а меди – около 0.01%, так что потенциально применение алюминия взамен меди будет расширяться.

Для производства обмоточных проводов применяется алюминий технической чистоты марок: А5Е и А7Е по ГОСТ 11069-74.

В табл. 8 приводятся основные параметры алюминия и меди.[5]

Таблица 8. Параметры меди и алюминия

Показатели	медь	алюминий
Плотность при 20 °С, кг/м3	8890	2700
Температура плавления, °С	1083	658
Удельное электрическое сопротивление при 20°С, Ом*м	17,24* 10-9	28*10-9
Временное сопротивление при растяжении, МПа (кгс/мм2):
Мягкого	200(20)	80(8)
Твёрдого	400(40)	160(16)
Относительное удлинение, %:
Мягкого	30	30-40
Твёрдого	0,6	1

Удельное сопротивление алюминия в 1,62 раза выше, чем у меди. Поэтому сечение алюминиевой проволоки с таким же электрическим сопротивлением, как и медной, должно быть в 1,62 раза, а диаметр – в 1,27 раза больше, чем медной проволоки. При этом алюминиевая проволока будет в 3 раза легче медной.

Кроме меди и алюминия, довольно широко применяются также сплавы высокого электрического сопротивления – манганин, константан и нихром. Провода из сплавов сопротивления необходимы для электроизмерительных и электронагревательных приборов, образцовых резисторов, реостатов.

Манганин – относится к группе медно-никелевых сплавов (ГОСТ 492-73) и содержит, кроме меди и никеля, марганец. Примерный состав манганина марки МНМц3-12: марганец – (11,5-13,5) %; никель (с кобальтом) - (2,5-3,5)%; остальное - медь.

Константан имеет те же компоненты, что и манганин, только содержатся они в других соотношениях, константан марки МНМц40-1,5: никель (с кобальтом) – (39-41) %; марганец – (1-2) %; остальное - медь.

Сплавы, имеющие общее название нихром, состоят из никеля, хрома и железа (ГОСТ 10994-74).

Основные параметры сплавов высокого сопротивления приведены в табл. 9.

Таблица 9. Параметры сплавов высокого сопротивления

Параметры	Манганин МНМц3-12	Константан МНМц40-1,5	Нихром Х20Н80
Плотность при 20 °С, кг/м3	8400	8900	8400
Температура плавления, °С	960	1250	1380-1420
Удельное электрическое сопротивление при 20 °С, Ом*м	(0,47-0,48)*10-9	(0,45-0,52)* 10-6	(1,041,15)* 10-6
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	450-500	450-650	620-680
Относительное удлинение при разрыве, %	25	15-20	20
Термо-ЭДС в паре с медью, мкВ/°С	1	40-50	_____
Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, °С-1	10*10-6	(-20 +60) *10-6	(100-104)* 10-6