Металлы и сплавы высокой проводимости

Виды проводниковых материалов

Проводниковые материалы разделяют на следующие группы:

· металлы и сплавы высокой проводимости;

· сплавы с повышенным электрическим сопротивлением;

· контактные материалы;

· сверхпроводники и криопроводники;

· припои;

· сплавы для термопар;

· неметаллические проводниковые материалы.

Применяются для изготовления:

§ неизолированных токоведущих и контактных проводов;

§ токопроводяших жил установочных, монтажных и обмоточных проводов;

§ токоведущих жил кабелей.

К материалам предъявляются следующие требования:

· малое электрическое сопротивление;

· достаточная прочность и пластичность обеспечения технологичности в процессе изготовления проволоки;

· высокая коррозионная стойкость;

· хорошая свариваемость;

· возможность получения неразъемных соединений пайкой.

Практическое применение получили химически и технически чистые металлы: Ag, Cu, Au, Al, W, Zn, Fe, Sn и др. (рис. 14.5).

Рис. 14.5. Удельное сопротивление химически чистых металлов

Медь и медные сплавы

Свойства меди: металл красноватого цвета, t _пл = 1083ºС, плотность – 8,9 г/см³, содержание в земной коре – 0,01%, Высокая электро- и теплопроводность, высокая прочность, пластичность, коррозионная стойкость, легко перерабатывается в проволоку диаметром до 0.01 мм, прокатывается в листы, ленты, фольгу толщиной до 0.005 мм, хорошо паяется.

Характерной особенностью меди является склонность к «водородной болезни». В присутствии водорода при повышенных температурах протекает реакция:

Сu₂O + H₂ → H₂O(пар) + Сu;

Водяной пар в порах медных изделий создает высокое давление, что приводит к их растрескиванию. Для предотвращения «водородной болезни» применяют безкислородную медь.

Марки меди приведены в табл. 14.1.

Таблица 14.1

Марки меди

Марка	Содержание Сu, %	Примеси	Примечание
М00, М00б М0, М0б	99,99 99,95	Bi, Pb	Медь высокой чистоты
М1 М2 М3 М4	99,9 99,7 99,5 99,0	Медь технической чистоты. Индекс «б» - безкислородная медь

Марки медной проволоки:

МТ – твердая, твердотянутая или нагартованная; получают в процессе холодной прокатки или волочением. В результате «наклепа» имеет повышенную прочность и удельное сопротивление, пониженную пластичность. Применяемся для изготовления подвесных токоведущих и контактных проводов, коллекторных пластин.

ММ – мягкая проволока; получают в процессе рекристализационного отжига при t = 600ºС. По сравнению с МТ имеет повышенную пластичность, более низкие прочность и удельное сопротивление. Применяется для изготовления обмоточных проводов.

В электроэнергетике широко применяют медные электротехнические сплавы, имеющие более высокую прочность и износостойкость по сравнению с медью: латуни (Л68, ЛС 59 – 1) и бронзы (БрК1, БрБ2, БрОФ 6,5 – 0,15).

Алюминий и алюминиевые сплавы

Свойства алюминия: металл серебристо-белого цвета, t _пл = 660ºС, плотность – 2,7 г/см³, содержание в земной коре – 8,8%, высокая удельная прочность, пластичность, коррозионная стойкость, хорошо перерабатывается в проволоку, ленту, фольгу, дешевле меди.

Характерные особенности алюминия:

· на воздухе покрывается прочной и плотной оксидной пленкой с относительно высоким сопротивлением (ρ > 10⁴ Омм); пленка затрудняет пайку, уменьшает гибкость проволоки, интенсивно поглощает влагу; однако может выполнять роль межвитковой изоляции, имеет U_пр = 250 В.

· со многими металлами алюминий образует гальваническую пару, где является анодом и в паре интенсивно подвергается коррозии. Для предотвращения коррозии соединения покрывают лаками, эмалями, герметиками.

· при одинаковых длине и сопротивлении алюминиевый провод по сравнению с медным имеет в 1,3 раза больший диаметр и в два раза меньшие массу и стоимость.

Марки алюминия произведены в табл. 14.2.

Таблица 14.2.

Марки алюминия

Марка	Содержание Al, %	Примеси	Примечание
А999	99,999	Fe, Si	Особой чистоты
А995 А99 А97 А95	99,995 99,99 99,97 99,95	Высокой чистоты
А85 А7, А7Е А6, А6Е А5, А5Е   А0, А, АЕ	99,85 99,7 99,6 99,5 …… 99,0	Технической чистоты. Индекс «Е» - алюминий электротехнического назначения (ρv ≤ 2,8·10^-8 Ом·м, С ≤ 0,05%, Мn ≤0,01%, Мg ≤ 0,02%)

Марки алюминиевой электротехнической проволоки:

- АТП – твердая повышенной твердости; АТ - твердая; АПТ - полутвердая; АМ – мягкая.

Проволоку изготавливают из электротехнического алюминия А7Е, А6Е, А5Е, АЕ, применяют для изготовления токоведущих и обмоточных проводов и кабелей.

Алюминий марки А97 применяется для изготовления конденсаторной фольги.

Для изготовления холоднотянутой электротехнической проволоки широко применяют алюминиевые деформируемые сплавы: АМц, АМг2, дюралюмины (Д1П, Д16П, Д18, В95). Состав дюралюминов: Cu – до 4,5%, Mg - до 1,5%, Mn – до 0,6%, Al – остальное.

Железо

Наиболее доступный и дешевый проводниковый материал. Для изготовления рельсов электрического транспорта (метро, трамвай) применяют низкоуглеродистые стали обыкновенного качества (Ст1,Ст2,Ст3) и качественные углеродистые стали (сталь 10, сталь 15).

Биметаллические провода

При большом расстоянии между опорами применяют комбинированные биметаллические токоведущие провода. Для высокоскоростных электрифицированных железных дорог применяют биметаллические контактные провода. В этих проводах стальной сердечник воспринимает механические нагрузки, а алюминий является основным проводниковым материалом.

Дата добавления: 2017-01-13