Физические свойства алюминия зависят от его чистоты

Основные свойства

Алюминий — химический элемент третей группы периодической системы Д.И. Менделеева.

Таблица физических свойств алюминия

Плотность , (кг/м3)	2,7
Температура плавления Тпл, °С	660
Температура кипения Ткип, °С	2 327
Скрытая теплота плавления, Дж/г	393,6
Теплопроводность l , Вт/м •град (при 20° С)	228
Теплоемкость Ср, Дж/(г · град) (при 0–100°С)	0,88
Коэффициент линейного расширения α × 10-6, 1/°С (пр°С)	24,3
Удельное электросопротивление ρ × 10-8, Ом× м (при 20°С)	2,7
Предел прочности σ в, МПа	40–60
Относительное удлинение δ , %	40–50
Твердость по Бринеллю НВ	25
Модуль нормальной упругости E , ГПа	70

Плотность алюминия

Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты:

Плотность алюминия при 20°С

Степень чистоты, %	99,25	99,40	99,75	99. 97	99,996	99.9998
Плотность при 20°С, г/см3	2,727	2,706	2,703	2,6996	2,6989	2,69808

Плотность расплавленного алюминия при 1000°С

Степень чистоты, %	99,25	99.40	99.75
Плотность, г/см3	2,311	2,291	2,289

Температура плавления и кипения.

В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает:

Зависимисть температуры плавления алюминия от чистоты

Степень чистоты, %	99,2	99,5	99,6	99,97	99,996
Температура плавления, °С	657	658	659,7	659,8	660,24

Теплопроводность алюминия

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты.

Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электро­литически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К).

Электропроводность алюминия

Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электро­проводности меди.

На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni.
Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии для электротехнической промышленности сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %.

Влияние примесей на электропроводность алюминия

Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия:

Влияние Fe : Si на электропроводность алюминия

Fe : Si	1,07	1,44	2,00	2,68	3,56
Удельное электросопротивление алюминия, ×10-2 мкОм·мм:
нагартованного	2,812	2,816	2,822	2,829	2,838
отожженного	2,769	2,771	2,778	2,783	2,788

Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)].

Отражательная способность

С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света.

Проводимость меди и алюминия таблица

Только два металла – медь и алюминий нашли широкое применение в качестве проводников электрического тока. Их использование в этом качестве обусловливается комплексом физических свойств самих металлов и их ценой.

Физические основы протекания электрического тока в проводниках

Как известно из физики, электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов в проводнике, под действием сил электрического поля.

При перемещении электрических зарядов в проводнике они подвергаются противодействию, которое оценивают величиной электрического сопротивления и которое измеряется в омах (Ом).

Электрическое сопротивление для цилиндрических проводников определяется формулой r= ρ *l/s , где r – электрическое сопротивление проводника, Ом, ρ – удельное электрическое сопротивление материала проводника, Ом*мм2/м, l – длина проводника, м, s – площадь поперечного сечения проводника, мм 2

Поэтому, в электротехнике, для изготовления проводов используются материалы с низким удельным сопротивлением (медь, алюминий, сталь).

Например: Удельное сопротивление меди – 0, 0175 ом*мм 2 /м, удельное сопротивление алюминия – 0, 0294 ом*мм 2 /м

Иногда вместо электрического сопротивления r употребляют обратную величину – проводимость g=1/r, а вместо удельного сопротивления – удельную проводимость γ=1/ ρ . Электрическая проводимость измеряется в сименсах (См).

При перемещении электрических зарядов в проводнике, электрическое сопротивление вызывает нагревание проводника. Это нагревание является вредным и, при эксплуатации проводника, должно быть ограничено, с учётом физических свойств проводника и класса изоляции.

Установившаяся температура проводника с током, зависит от плотности тока, которая определяется по формуле: δ=I/s, где δ – плотность тока, а/мм 2 , I — величина тока, а s — площадь поперечного сечения проводника, мм 2

Что же выгоднее применять в качестве электрических проводов — медь или алюминий?

При сравнительном рассмотрении тенденций роста стоимости алюминия и меди в течение ХХ и начала ХХ I веков, очевидно, что стоимость алюминия растёт медленнее, чем меди. Эта разница особенно видна в начале ХХ I века. С 2006 года стоимость меди на Лондонской бирже металлов доходила до 8500 долл/тонну, в то время как алюминия — 2500 долл/тонну. Это связано с усовершенствованием и увеличением производства алюминия, при доступном и недорогом сырье для производства кабельной продукции, которое, в стоимости конечного продукта, составляет 25%.

Для меди – ситуация иная. Медные рудные запасы ухудшаются, содержание меди руде падает, новые месторождения бедны металлом и сложнее в его извлечении. Кроме того, эти месторождения географически более труднодоступны. Поэтому, затраты на сырьё в стоимости конечного продукта, составляют более 50 % и ещё растут.

Эти тенденции не изменяются, так же, как и сравнительная динамика цен, а изменения не предвидятся. Всё это говорит в пользу использования алюминия.

Научное открытие сверхпроводимости и её промышленное применение пока ещё недостижимы для мировой практики. В свете того, что электрическая проводимость алюминия ниже, чем у меди, сечение алюминиевого провода и, следовательно его объём, должны быть больше чем у медного, причём диаметр алюминиевого провода, для той же плотности тока, должен быть больше чем медного на 25 %.

Однако, увеличение объёма, а следовательно массы алюминиевого провода, нивелируется невысокой плотностью металла (2,7 т/м 3 — алюминий, 8,9 т/м 3 — медь). Поэтому масса алюминиевого провода, для той же плотности тока, в три раза меньше чем медного.

Однако выигрыша по массе, при применении алюминиевого провода вместо медного, из-за требований СНИПа, нет. Например, масса меди в проложенных проводах и кабелях, в панелях современной трёхкомнатной квартиры, составляет 10 кг. Масса трехжильного кабеля длиной в 1000 метров кабеля ВВГ (медь) сечением 1,5 мм 2 составляет 93 кг, а масса эквивалентного ему кабеля АВВГ (алюминий) сечением 2,5 мм 2 составляет 101 кг. Выгода от применения алюминиевых проводов получается из-за гораздо меньших цен на алюминий.

При существующих на сегодня ценах, применение алюминиевых проводов в несколько раз выгоднее, чем медных!

Для высоковольтных линий и для подвесных кабельных систем алюминий используется уже давно. Но в изолированных проводах увеличение диаметра жилы требует увеличения расхода кабельного ПВХ пластиката, цена которого (1800 долл/тонну) приближается к цене алюминия. Чем тоньше жила провода, тем больше сравнительные затраты на электроизоляцию, а выгоды от перехода с меди на алюминий – ниже. Однако, при текущих ценах, экономия всё равно получается значительной!

Проектировщики, архитекторы, электрики должны преодолеть предвзятость по отношению к применению алюминиевых проводов при новом строительстве. Это позволит применять выгодный, но трудоёмкий алюминий при разводках в панелях и в подводах к точкам внешней нагрузки (розетки и выключатели), что даст значительную экономию.

Алюминиевые обмоточные провода, могут с заметной выгодой, применяться в производстве маломощных трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин.

Всё это определит огромный спрос на алюминий на мировом рынке и использование «крылатого металла» на земле.

А что вы думаете по этому поводу? Оставьте свой комментарий к статье!

Использование полезной работы электрического тока, уже является чем-то обыденным, незаменимым и само собой разумеющимся. Действительно, с тех пор, когда были получены первые токи от первой батарейки, великим ученым Алессандро Вольтом, в далеком 1800 году, прошло всего-то два столетия. Однако теперь сеть проводов, электрических соединений буквально пронизывает все и вся на поверхности земли и в наших домах. Если всю эту сеть нескончаемых проводов представить себе со стороны, то это будет подобно нервной или кровеносной системе в нашем организме. Роль всех этих проводов для современного общества, пожалуй, не менее значима, чем функция одной из вышеупомянутых систем живого организма. Что же, раз это так важно и серьезно, то при выборе проводов и кабелей, для создания нашей собственной коммуникативной электрической сети стоит подходить с особым вниманием и придирчивостью. Дабы она работала стабильно, без сбоев и отказов. Что же в себя включает данный выбор проводов и кабелей? Во-первых, это определиться с применяемым для проводки материалом, будь то медь или алюминий. Во-вторых, определиться с количеством жил в проводнике, 2 или 3. В-третьих, необходимо подобрать сечения жил исходя из тока, которые будет проходить по проводам, то есть исходя из мощности нагрузки. В-четвертых, выбрать провод исходя из расчетного значения, ближайшее большее сечение по типоряду относительного расчетного. О мелочах и того можно говорить намного больше сказанного, поэтому пока остановимся на этом, и попытаемся все же раскрыть тему нашей статьи о расчете и выборе провода или кабеля исходя из мощности нагрузки.

Чем отличается кабель от провода

Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Не смотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется.
Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.

Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию. Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.

Какой провод, кабель выбрать для прокладки проводки (моножилу или многожильный)

При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой. Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу. Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди. В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше. Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.

Выбираем провод (кабель) из меди или алюминия (документ ПЭУ)

В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот. Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться. Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…». (До 2001 г. по имеющемуся заделу строительства допускается использование проводов и кабелей с алюминиевыми жилами) Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал. Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт.
Так что еще раз повторимся – только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.

Сколько примерно потребляют бытовые приборы, и как это отразиться на выборе, расчете сечения кабеля

Итак, мы уже определились с маркировкой кабеля, что это должна быть моножила, также с тем, что это должна быть медь, да и про подводимую мощность кабеля мы тоже «заикнулись» не просто так. Ведь именно исходя из показателя проводимой мощности, будет рассчитываться провод, кабель на его применяемое сечение. Здесь все логично, прежде чем что-то рассчитать, надо исходить из начальных условий задачи. Этому нас научили еще в школе, исходные данные определяют основные пути решения. Что же, тоже самое можно сказать про расчет сечения медного провода, для расчета его сечения необходимо знать с какими токами или мощностями он будет работать. А для того чтобы нам знать токи и мощности, мы сразу должны знать, что именно будет подключено в нашей квартире, где лампочка, а где телевизор. Где компьютер, а куда мы включим зарядное устройство для телефона. Нет, конечно, со временем исходя из жизненных обстоятельств, что-то может поменяться, но нет кардинально, то есть примерная суммарная потребляемая мощность для всех наших помещений останется прежняя. Лучше всего сделать так, нарисовать план квартиры и там расставить и развешать все электроприборы, которые вам встретятся и которые запланированы. Скажем так.

Здесь неплохо было сориентироваться, сколько какой прибор потребляет. Именно для этого мы и приведем для вас таблицу ниже.

Онлайн калькулятор для определения силы тока по потребляемой мощности
Потребляемая мощность, Вт:
Напряжение питания, В:

Подытожим данный абзац, мы должны представлять какие токи, мощности подводимые проводами и кабелями, должны быть обеспечены, для того, чтобы рассчитать необходимое нам сечение и выбрать подходящее. Об этом как раз далее.

Как рассчитать диаметр (сечение) провода (кабеля) исходя из силы тока, потребляемой мощности (медный и алюминиевый)

Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.
Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда. Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.
Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток это направленное движение частиц. Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока. Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.
Не смотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.
Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.

Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке

С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)

Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных. Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.
А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.

Как рассчитать зависимость диаметра токопроводящей жилы (провода, кабеля) от его сечения (площади)

Этот абзац больше относится к курсу школы по геометрии алгебре, когда необходимо найти площадь круга исходя из его диаметра. Именно такая задача стоит перед тем, кто хочет перевести диаметр в сечение. Делается это очень просто.

Сечение равно по формуле – S=0,7853*D 2, где D и есть диаметр окружности, а S это площадь. Также справедливо будет утверждение S=ПИ*R 2 , где R – радиус

Общепринятые сечения медных проводов для проводки в квартире по сечению

Мы с вами много говорили о наименованиях, о материалах, об индивидуальных особенностях и даже о температуре, но упустили из вида жизненные обстоятельства. Так если вы нанимаете электрика для того, чтобы он провел вам проводку в комнатах вашей квартиры или дома, то обычно принимаются следующие значения. Для освещения сечения провода берется в 1,5 мм 2, а для розеток в 2,5 мм 2.
Если проводка предназначена для подключения бойлеров, нагревателей, плит, то здесь уже рассчитывается сечение провода (кабеля) индивидуально.

Выбор сечения провода исходя из количества коммуникаций в доме (квартире) (типовые схемы проводки)

О чем еще хотелось сказать, так это о том, что лучше использовать несколько независимых линий питания для каждого из помещений в комнате или квартире. Тем самым вы не будете применять провод с сечением 10 мм 2 для всей квартиры, приброшенный во все комнаты, от которого идут отводы. Такой провод будет приходить на вводный автомат, а затем от него, в соответствии с мощностью потребляемой нагрузки будут разведены выбранные сечения проводов, для каждого из помещений.

Типовая принципиальная схема электропроводки для квартиры или дома с электрической плитой (с указанием сечения кабеля для электроприборов)

Подводя итог о выборе сечения провода (кабеля) в зависимости от силы тока (мощности)

Если вы прочитали всю нашу статью, и все наши выкладки, то наверняка уже осознали насколько сложно и одновременно просто выбрать алюминиевый или медный провод, по сечению исходя из токовой нагрузки и мощности. Да, расчет сечения потребует знания множества формул, поправок на материал и температуру, при этом если воспользоваться справочными таблицами, которые мы и привели, то все просто и понятно.
Что же, кроме выбора сечения провода необходимо будет правильно соединить между собой провода, использовать соответствующие автоматы, УЗО, розетки и выключатели. Не забывать про особенности схемы подключения проводки в квартире. Все это скажется на выборе сечения провода в вашем конкретном случае. И только в этом случае, когда вы учтете все факторы, воспользуетесь справочными материалами, правильно смонтируете все элементы, можно будет говорить о том, что все сделано как надо!

Видео о подборе сечения проводник в зависимости от тока (А)

Основные принципы по выбоу сечения, исходя из тока питания еще раз рассмотрены в этом видео.

В связи с тем, что существует два типа электрических сопротивлений –

В связи с электромагнитными явлениями, возникающими в проводниках при прохождении через него переменного тока в них возникает два важных для их электротехнических свойств физических явления.

Два последних явления делают неэффективным применение проводников радиусом больше характерной глубины проникновения электрического тока в проводник. Эффективный диаметр проводников (2RБ_хар): 50Гц -7 Ом. Используя микроомметры, можно определить качество электрических контактов, сопротивление электрических шин, обмоток трансформаторов, электродвигателей и генераторов, наличие дефектов и инородного металла в слитках (например, сопротивление слитка чистого золота вдвое ниже позолоченного слитка вольфрама).

Для расчета длины провода, его диаметра и необходимого электрического сопротивления, необходимо знать удельное сопротивление проводников ρ.

В международной системе единиц удельное сопротивление ρ выражается формулой:

Оно означает: электрическое сопротивление 1 метра провода (в Омах), сечением 1 мм 2 , при температуре 20 градусов по Цельсию.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Материал проводника	Удельное сопротивление ρ в
Серебро Медь Золото Латунь Алюминий Натрий Иридий Вольфрам Цинк Молибден Никель Бронза Железо Сталь Олово Свинец Никелин (сплав меди, никеля и цинка) Манганин (сплав меди, никеля и марганца) Константан (сплав меди, никеля и алюминия) Титан Ртуть Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) Фехраль Висмут Хромаль	0,015 0,0175 0,023 0,025. 0,108 0,028 0,047 0,0474 0,05 0,054 0,059 0,087 0,095. 0,1 0,1 0,103. 0,137 0,12 0,22 0,42 0,43. 0,51 0,5 0,6 0,94 1,05. 1,4 1,15. 1,35 1,2 1,3. 1,5

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм 2 . Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r – сопротивление проводника в омах; ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника в м; S – сечение проводника в мм 2 .

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм 2 .

Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм 2 .

Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм 2 . Определить необходимую длину проволоки.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.

Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм 2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.

По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает свинец.

Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 – 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.

Если при температуре t _{сопротивление проводника равно r, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления}

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).

Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Металл	α
Серебро Медь Железо Вольфрам Платина	0,0035 0,0040 0,0066 0,0045 0,0032	Ртуть Никелин Константан Нихром Манганин	0,0090 0,0003 0,000005 0,00016 0,00005

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим r_t:

Пример 6. Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

Пример 7. Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r, то проводимость определяется как 1/r. Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8. Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r = 20 Ом, то

Пример 9. Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r = 1 / 0,1 = 10 (Ом)

Материалы высокой проводимости

К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10 -20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1. малое удельное сопротивление;
2. достаточно высокая механическая прочность;
3. удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
4. хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
5. относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.

В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.

Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.

В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.

Алюминий

Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного – 2.7 Мг/м 3 . Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами – как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0.5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВ00 (не более 0.03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 имеет содержание примесей не более 0ю004%. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0.5% снижают γ отожженного алюминия не более, чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Cu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие γ алюминия на 5-10%. Очень сильно снижают электропроводность алюминия Ti и Mn.

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии.

Алюминиевые сплавы обладают повышенной механической прочностью. Примером такого сплава является альдрей, содержащий 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si и 0.2-0.3% Fe. В альдрее образуется соединение Mg₂Si, которое сообщает высокие механические свойства сплаву.

Железо и сталь

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление; ρ стали, т.е. железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала. Обычно для этой цели применяют покрытие цинком.

В ряде случаев для уменьшения расхода цветных металлов применяют так называемый биметалл. Это сталь, покрытая снаружи слоем меди, причем оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно.

Натрий

Весьма перспективным проводниковым материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах. Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2.8 раза больше ρ меди и в 1.7 раз больше ρ алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод из натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из любого другого металла. Однако натрий чрезвычайно активен химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), почему натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна придавать проводу необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягок и имеет малый предел прочности при деформациях.

Литература по удельному сопротивлению проводников

1. Кузнецов М. И., «Основы электротехники» – 9-е издание, исправленное – Москва: Высшая школа, 1964 – 560с.
2. Бачелис Д. С., Белоруссов Н. И., Саакян А. Е. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. — М.: Энергия, 1971.
3. Гершун А. Л. Кабель // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
4. Р. Лакерник, Д. Шарле. От меди к стеклу // Наука и жизнь. — 1986. — Вып. 08. — С. 50—54, 2-3 стр. цветной вкладки.

НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира

13.06.2019 – 05:11: ЭКОЛОГИЯ – Ecology -> [center][Youtube]tXZcSDqQ9A4[/Youtube][/center]

[center][b]Гибель пчел в Курчатовском районе [/center]

[center][b]Массовая гибель пчёл 2019. г. Павловск Воронежской об [/center]л

[center][b]Массовая гибель пчел в Добринском районе. В чем причина? [/center]

Такая же мысля у всей ростовщической глобалистской шайки, включая придурка Грефа.

Так, то оно, так. Но, не совсем. Ибо:
(постарайтесь понять, а не обижаться)

Горькая истина заключается в том, что людская толпа – это сборище умственно ущербных.
Если бы было по-другому, то обществом бы не правили подонки.
Умные люди никогда такого не допустили бы, а если случайно допустили, то нашли бы способ исправить.

Страшная истина заключается в том, что людской толпой управляет нелюдь, которая также умственно ущербна.
Умственная ущербность, слепота власти ведет мир людей к тотальной гибели, ибо люди,
даже те, кто мнит себя очень умными, типа спецов, разрабатывающих системы искусственного интеллекта,
технологии цифровизации, не понимают, что создают необоримую удавку, мышеловку для всего человечества.

Как только ИИ возьмет власть, он тут же отправит своих создателей, как конкурентов, в утиль.
Первыми жертвами будут его радетели типа грефа, путина, гейтса и иже с ними, то есть власть,
так как именно от них будет исходить главная опасность для его планетарной власти.
Толпе будет позволено существовать, пока ее не заменят роботы.
А потом всем Холокост. Не лживый еврейский, а реальное всесожжение рода человеческого.

Если кто пораскинет своими обезьяньими мозгами, то поймёт, что эволюция – есть синоним геноцида:
новое заменяет, то есть ликвидирует старое.
Обезьяны породили неандертальцев.
Неандертальцы съели обезьян и породили людей.
Люди вытеснили обезьян, включая и умных неандертальцев, и породили ИИ.
ИИ ликвидирует людей.

Кабель алюминий или медь какой лучше?

Буквально еще лет 20-30, вся проводка была алюминиевой, а в современных стройках и ремонтах таких уже и не встретишь. Но чем медь лучше алюминия? Какую проводку лучше использовать для дома: медную или алюминиевую? Где лучше применить алюминий, а где медь? Рассказываем, почему материал проводов так быстро и безповоротно изменился в лучшую сторону. На сегодняшний день оптимальным решением, для прокладки электрической проводки, является использование медных проводов.

Алюминиевые провода

 

Использование алюминия было оправдано в основном за счет низкой стоимости этого материала. Алюминиевые провода легче меди, но они более слабый проводник электричества. Проводимость алюминия примерно в 1,5 раза ниже, чем проводимость меди. Также алюминий, в сравнении с медью, менее устойчив к растяжению.

Алюминиевая проводка не позволяет использовать энергоемкие электроприборы, такие как индукционные варочные поверхности, печи, автоматические стиральные машины и т.п. Как правило, такая электропроводка требуют замены и модернизации.

В настоящее время алюминиевые провода успешно используются, в основном с большими поперечными сечениями, обычно выше 10 мм². В этом случае важным преимуществом алюминиевых проволок является то, что они на 70% легче, чем медь. Это повышает удобство при прокладке длинных и толстых кабелей.

 

Медные провода

 

Решающим фактором при использовании медных проводов является очень хорошая электропроводность меди. Также установка медных проводов легче чем алюминиевых, главным образом из-за их большей гибкости и механической прочности. Медные провода не повреждаются при изгибе или скручивании.
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм2/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65-70% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением выше чем меди.

Например, необходимо запитать нагрузку в 5 кВт. Для нее нужно будет взять или медный провод сечением 2,5 мм2, например, ввг 3х2,5, или алюминиевый аввг сечением 4 мм2.

Превосходство меди над алюминием для проводки

И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта.

Если брать механическую прочность то медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распределительных коробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, и после этого ломаются.

Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.

Что касается способности проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).

Превосходство алюминия над медью для линий электропередач (ЛЭП)
Если рассматривать алюминий для воздушных линий электропередач то есть существенное преимущество, их по-прежнему выполняют из этого металла.
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для воздушных линий электропередач используют алюминиевый провод.

Что же касается цены, то алюминий имеет явное преимущество. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в несколько раз ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.

Специалисты часто спорят, что лучше использовать в проводах и кабелях, алюминий или медь. Эти два металла обладают лучше, в отличие от других металлов, электропроводностью при относительно невысокой стоимости. Говорить о том, что какой-то из материалов лучше другого просто не корректно, хотя оба вида проводов имеют определенные преимущества и недостатки.

Совокупно все факторы настолько важны, что алюминиевые провода и кабели повсеместно применяются для передачи электроэнергии на большие расстояния (например, между станциями и подстанциями, для подключения конечных потребителей к общим электрическим сетям т.д.). Благодаря низкому весу алюминиевых проводов уменьшается загрузка на электрические опоры и изоляторы. Отсюда можно сделать вывод, что алюминиевый кабель повышенного диаметра выгоднее применять, чем медный. Однако алюминий имеет и ряд отрицательных свойств — это:

• невысокая прочность;
• пониженная эластичность;
• плохая свариваемость;
• низкая технологичность дальнейшей переработки и употребления;
• низкий срок эксплуатации;
• невысокая ремонтопригодность, и высокочастотные свойства такого кабеля не на высшем уровне.
• Алюминиевый провод мало используется в тех местах электрических машин, где большую важность имеет не только вес, но и габариты. 

Что касается меди, то как уже говорилось, ее электропроводность в полтора раза выше, чем алюминия. Соответственно и тепловые потери (и потери напряжения) в медных проводниках будут в полтора раза меньше, чем у алюминия такого же поперечного сечения. Кроме того медь менее повержена коррозии.

Конкуренция по использованию алюминия или меди существует в мире давно (особенно для промышленной и бытовой электропроводки), поэтому выбор между ними должен осуществляться квалифицированным специалистом в зависимости от конкретной ситуации.

Также не стоит забывать, что алюминиевый и медные провода нельзя соединять непосредственно друг с другом, потому что образуется гальваническая пара, в которой алюминий в следствие электрокоррозии очень быстро разрушается, что ухудшает электрический контакт. Место с плохим контактом будет нагреваться, искрить. В результате этого надежность контактов будет уменьшаться, что может привести и к пожару. Поэтому при необходимости соединения медного и алюминиевого проводов используют стальные клеммы, разъемы и переходники, которые предотвращают непосредственный контакт алюминия и меди.

Если у вас дом старше 20 лет, при этом в нем алюминиевая проводка – замените ее, потому что срок действия алюминия как раз 20 лет. С ходом времени этот металл теряет пластичность и в любое время может быть разрушен под действием внешних факторов. Новую проводку лучше делать при помощи медного кабеля с учетом потребления электроэнергии техники.

Как правило, стандарты проводки для светильников и люстр требуют медного двухжильного кабеля, более сложные приборы (требующие заземления, к примеру, стиральные машины, компьютер, водонагреватель) требуют применения трехжильного медного кабеля. Отдельной проводки требуют кухонные электроприборы. Для нее целесообразно использовать медный трехжильный кабель до 4 квадратных миллиметров.

Если вы определились с типом кабеля, который подходит именно вам, и хотите получить безупречное качество товара и высококвалифицированую консультацию наших специалистов, перед тем как купить кабель, обращайтесь к Запорожскому заводу кабельной продукции МПКА.

Хотите знать больше, быть в курсе всех событий, знать о новинках в ассортименте кабельной продукции МПКА,  и получать информацию об уникальности и особенностях той или иной кабельной продукции?

Обязательно подпишитесь на наши страницы в соцсети:
Facebook Instagram

 

Сплавы для проводников и элементов сопротивления :: Технология металлов

Проводниковые материалы должны изготовляться из возможно чистых металлов, а материалы высокого сопротивления — из сплавов, структура которых пред­ставляет твердый раствор.

Основными проводниковыми материалами являются медь и алюминий. Понятие «чистого» металла условно, так как чистота получаемых металлов повы­шается из года в год по мере роста технических средств в производстве и в лабораториях. С другой стороны, электрическое сопротивление чистых металлов резко возрастает при наличии малых количеств растворенных примесей. Из рис.  видно, как значительно падает проводимость меди при введении в ее состав таких примесей, как кремний, железо, мышьяк, бериллий в количествах <0,2%. Для проводниковой техники разработан интернациональный стан­дарт технически чистой отожженной меди (1913 г.), удельное сопротивление которой при 20° С равно 1,7241 мкОм-см. С тех пор добились дальнейшего очи­щения меди и повышения ее проводимости.

Для повышения прочности медного провода в его состав вводят примеси Cd, Sn, Αl, Ρ, Cr, Be. Электропроводность при этом, естественно, понижается.

Рис. 1. Влияние примесей на электропроводность меди

Наиболее распространенной является так называемая кадмиевая бронза (0,9% Cd, остальное медь), которая в твердотянутом состоянии обладает проводимостью до 90% от проводимости меди при временном сопротивлении при растяжении, в 2—2,5 раза большем, чем у меди. В табл. 25 приведены составы и свойства медных проводниковых материалов.

Проводниковый алюминий имеет электропроводность, равную 65% от про­водимости меди. Однако ввиду малой плотности алюминия его проводимость, рассчитанная на 1 кг проводника, составляет 214% от таковой для меди. Это позволяет облегчить конструкцию опор на линиях передач с алюминиевыми про­водами. Для повышения прочности алюминиевых проводов в их состав вводят магний и кремний (совместно), которые образуют соединение Mg₂Si, очень мало растворимое в алюминии при комнатной температуре (меньше 0,25%). Путем закалки и старения удается повысить временное сопротивление такого сплава в 2 раза при электропроводности 90% от проводимости чистого алюминия. Сплавы такого типа (альдрей и альмелек) содержат 0,4 и 0,7% Mg, 0,5—0,6% Si и до 0,3% Fe. Альдрей (0,4% Mg, 0,6% Si и 0,3% Fe) имеет температурный коэф­фициент электрического спротивления, равный 3,6 * 10^-4, т. е. весьма близкий к температурному коэффициенту чистого алюминия (4,0 * 10^-4). Это еще раз свидетельствует о том, что при обработке путем дисперсионного твердения Mg₂Si выделяется из раствора почти нацело.

Для реостатов в нагревательных приборах, а также там, где необходимо высокое электрическое сопротивление и малый температурный коэффициент, применяют сплавы железа с примесями, образующими твердые растворы. В табл. 2 приводятся типичные железные сплавы, а также для сравнения сплавы на никелевой основе.

Эти сплавы являются не только сплавами высокого сопротивления, но и жаростойкими. Для придания жаростойкости в железные сплавы вводятся хром и алюминий. Железные сплавы дешевле никелевых, однако они не только не яв­ляются заменителями, но имеют также и более высокую рабочую температуру.

В качестве элементов сопротивления применяются  медноникелевые сплавы— константан и никелин. Рабочая температура константана до 400° С, никелина — до 200° С.

Таблица 1

Медные  проводниковые  сплавы

Сплав	Состояние	Электро­провод­ность, %	Временное сопротивле­ние при рас­тяжении, МПа	Удлине­ние,  %
Чистая медь	Отожженная	101	220—270	50
	Твердотянутая	98	До 480	4
Кадмиевая     бронза (0,9% Cd)	Отожженная	95	310—380	50
	Твердотянутая	83—90	До 730	4
Бронза     (0,75% Sn или 0,8% Cd и 0,6% Sn)	Отожженная	55—60	290 .	55
	Твердотянутая	50—55	До 730	4
Бронза      (2,5% А1, 2% Sn)	Отожженная	15—18	370	45
	Твердотянутая	15—18	До 970	4
Фосфористая  бронза (7% Sn, 0,1% Ρ)	Отожженная	10—15	400	60
	Твердотянутая	10—15	1050	3

Таблица 2

Сплавы  для   реостатов  и  нагревательных  приборов

Сплав	Состав (средний),  %	Удельное электро­сопроти­вление, мкОм · см	Темпера­турный коэффи­циент α	Наивыс­шая ра­бочая темпера­тура, °С
Х13Ю4 (фехраль)	13,5 Сr; 4,5 Аl; остальное Fe	126	0,00005	1000
0Х23Ю5	23 Сr; 5 Аl; остальное Fe	137	—	1200
0Х27Ю5А	27 Сr; 5,5 Аl; остальное Fe	142	0,00002	1300
Сверхмегапир	37 Сr; 7,5 Аl; остальное Fe	180	0,00012	1350
Х15Н60 (нихром)	16,5 Сr: 58 Ni: остальное Fe	110	0,00017	1000
Х20Н80	21,5 Сr; остальное Ni	100	—	1100

 

Таблица 3.

Влияние   различных  элементов   на  удельное электросопротивление  железа

Элемент	Пределы концентрации и температуры		Средние  значения   возрастания удельного сопротивления, мкОм.см
	% (по массе)	°с	на 1 % (по массе)	на 1 % (ат.)
Аl	0—2,0	18—23	11,1—14,4	6,0—7,7
As	0—2,6	—	6,8	9,10
Au	—	—	1. 1	5,80
В	0—0,45	—	6,2	1,25
С	0—0,9	20	34,0	7,6
Со	0,5	18—30	1,0—3,0	1,1—3,2
Сг	0,3	12	2,5—5,4	2,3—5,0
Сu	0—1	—	3,0—4,0	3,4—4,6
Μn	0—2	18—30	5,0—10,5	4,9—10,3
Mo	0—1	17	3,4	5,8
Ν	0—0,1	20	14,6	3,8
Ni	0—5	18—30	1,55—4,45	1,7-4,7
Ρ	0—0,3	—	11,4	6,1
S	0—0,1	20	12,0	6,9
Si	0—1	20	13—15,8	6,5—8,0
Ti	—	—	1,0	0,9
V	0—1	—	6,7	6,1
W	0—2	15—20	2,0—3,6	6,5—11,8

 

 

 

Источник:
Лившиц Б. Г., Крапошин В.С, Липецкий Я.Л. «Физические свойства металлов и сплавов». М. «Металлургия», 1980.

Типы проводов | Линии и сети. Расчет проводов

Для электрических сетей применяют неизолированные алюминиевые, сталеалюминиевые, медные и стальные провода, а для внутренних проводок — изолированные алюминиевые и медные провода.

Медь — хороший проводниковый материал (удельная проводимость γ = 53 м/Ом • мм2), устойчивый против коррозии, но дорогой и дефицитный. Поэтому для линий неизолированные медные провода применяют весьма редко.

Алюминий как проводниковый материал хуже меди (γ = 32… 34 м/Ом • мм2). На открытом воздухе хорошо противостоит коррозии. Алюминиевые провода всегда выполняют многопроволочными, так как однопроволочные не обеспечивают достаточной механической прочности.

В настоящее время заводами кабельной промышленности освоен массовый выпуск неизолированного провода марки АН35, изготавливаемого из алюминиевого сплава АВ-Е. Он рекомендуется к применению вместо провода А35 при проектировании линий 6…10 кВ в I…IV районах по ветру и I и II районах по гололеду.

Сталь (железо) обладает удельной проводимостью, в 7,5 раза меньшей, чем медь, и в 4,5 раза меньшей, чем алюминий: у = 7 м/Ом•мм2. Сталь находит применение в сетях с малой плотностью нагрузки. Для защиты от быстрого разрушения стальные провода изготавливают оцинкованными (гальваническое покрытие тонким слоем цинка).

В сталеалюминиевых проводах сердечник набран из оцин- кованных стальных проволок, увеличивающих общую механическую прочность, вокруг которых навиты алюминиевые провода. В биметаллических проводах стальная проволока покрыта слоем алюминия или меди (прокатыванием).

Провода обозначают следующими буквами: М — медные, А — алюминиевые, ПС — стальные многопроволочные, ПСО — стальные, однопроволочные, АС — сталеалюминиевые, АКП — провод марки А, в котором межпроволочное пространство, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной термостойкости; АСКС — провод марки АС, в котором межпроволочное пространство стального сердечника заполнено термостойкой смазкой. Эти провода предназначены для установки в районах с агрессивной атмосферой (побережье морей и соленых озер, солончаковых песков и т. п.).

Цифры после букв М, А, ПС, АС — это сечение провода (мм2). В однопроволочных стальных проводах цифра указывает диаметр провода (мм).

Изолированные провода изготавливают из мягкой меди и алюминия. В качестве изоляции используют покрытие из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной вулканизированной резиной, поливинилхлоридного пластика и других пластических материалов.

Шнур представляет собой провод, состоящий из двух или более изолированных гибких жил, заключенных в общую оболочку (оплетку или шланг).

Кабель — это одна или несколько скрученных изолированных жил, заключенных в защитную герметическую металлическую (алюминиевую или свинцовую), резиновую или поливинилхлоридную оболочку.

Кабели подразделяют на силовые и контрольные. Силовые кабели, Используемые в силовых установках различных напряжений, изготавливают с изоляцией из пропитанной бумаги (в обозначении марки ка- беля не указывается) или с резиновой изоляцией (буква Р) с медными Шли алюминиевыми (А) жилами. Силовые кабели различают по числу К сечению жил, конструкции, типам защитных покровов и номинальному напряжению. Кабели в свинцовой оболочке в обозначении имеют букву С, в алюминиевой — А, в поливинилхлоридной — В, в негорючей маслостойкой найритовой — Н. Оболочка может быть голая (Г) или бронированная (Б) стальными лентами или проволоками.

Одножильные силовые кабели изготавливают с сечением жилы от 2,5 до 800, двухжильные — от 2,5 до 150, трехжильные — от 2,5 до 250, четырехжильные — от 4 до 185 мм2.

Контрольные кабели (в обозначении первая или вторая буква К) предназначаются для работы в электрических сетях до 500 В переменного или 1000 В постоянного тока. Их различают по числу (до нескольких десятков) и сечению (не более 10 мм2) токопроводящих жил, конструкции и типам защитных покровов (как и силовые кабели). В таблице 15.3 приведены общие технические характеристики проводов и некоторых кабелей и даны рекомендации по их применению.

< Предыдущая		Следующая >

Медь и алюминий в электротехнике

Без проводников — никуда

Медь (лат. Cuprum) — один из семи металлов, известных с глубокой древности. Значительные запасы медных руд находятся в США, Чили, России (Урал), Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире.

Медь входит в состав более 150 минералов, промышленное применение нашли 17 из них, в том числе: борнит (Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан — CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2[CO3]). Переработка сульфидных руд дает около 80% от всей добываемой меди.

В природе Встречается и самородная медь.

Чистая медь — ковкий и мягкий металл в изломе розоватого цвета, достаточно тяжелый, отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди в электротехнике — в настоящее время более 70% всей производимой меди идет на выпуск электротехнических изделия. Для изделий с максимальной электропроводностью, используют так называемую «безкислородную» медь. В иных случаях годна и технически чистая медь, содержащая 0,02-0,04% кислорода.

Основные характеристики меди: удельный вес — 8,93 г/cм3, температура плавления — 1083°С, удельное электрическое сопротивление меди при 20°С 0,0167 Ом*мм2/м. Чистая медь обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте после серебра). Именно это качество меди используют в промышленности для изготовления электротехнических шин из меди.

Медные шины изготавливаются по ГОСТ 434-78. Состояния в котором поставляются медные шины потребителю: не отожженная (маркировка — Т-твердое), отожженным (М-мягкое) и ТВ-твердые шины, изготовленные из бескислородной меди.

В деформированном состоянии прочность меди выше, чем у отожженного металла, а значения электропроводности понижены.

Сплавы, повышающие прочность и улучшающие другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни — сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.

Бронзы. Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.

Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.

Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.

Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) — используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Припои — сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное — цинк).

В России медные шины изготавливают нескольких заводов: Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ, Кировский ОЦМ.

Мировое производство меди в 2007 году выросло на 2,5% по сравнению с 2006 г.  и составило 17,76 млн. тонн. Потребление меди в 2007 году выросло на 4%, при этом медное потребление Китая взлетело на 25% за год, в то время как медное потребление в США резко упало на 20%.

Алюминий и его сплавы

Алюминий и ряд сплавов на его основе находят применение в электротехнике, благодаря хорошей электропроводности, коррозионной стойкости, небольшому удельному весу, и, что немаловажно, меньшей стоимостью, по сравнению с медью и ее проводниковыми сплавами.

В зависимости от величины удельного электросопротивления, алюминиевые сплавы подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электрическим сопротивлением.

Удельная электрическая проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е составляет порядка 60% от проводимости отожженной меди по международному стандарту. Технический алюминий АД0 и электротехнический А5Е используют для изготовления проводов, кабелей и шин. Применение в электротехнической промышленности получили низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.

В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый — среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия — боксит содержит 28-60% глинозема — оксида алюминия Al2O3.

В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.

Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950°C.

Основные характеристики алюминия: плотность — 2,7×103 кг/м3, удельная теплоемкость алюминия при 20°C — 0,21 кал/град, температура плавления — 658,7°C, температура кипения алюминия — 2000°C, коэффициент линейного расширения алюминия (при температуре около 20°C) : — 22,9 × 106(1/град)

Сплавы алюминия, повышающие его прочность и улучшающие другие свойства, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.

Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава) — плав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.

Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Из него изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.

Магналии — сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).

По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.

Несколько интересных фактов про алюминий:

• в теле взрослого человека присутствует до 140 мг алюминия,

• 1 кг алюминия в автомобиле экономит более 10 л бензина на каждые 200 тысяч километров,

• алюминий содержится даже в яблоках — до 150 мг/кг,

• каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты — это атом алюминия,

• суточная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45 мг.

При более низкой удельной проводимости (около 56% от отожженной меди), алюминиевые проводниковые сплавы имеют то же назначение, что и электротехнический алюминий. Такие сплавы используют для обеспечения требований высокой прочности, ползучести и др. специальных требований. Алюминиевые шины изготавливают по ГОСТ 15176-89 из сплавов АД31 и АД31Т, реже АД0.

Мировое потребление первичного алюминия в 2007 г. составило 37,52 млн. тонн, что на 3,184 млн. тонн (или на 9,3%) больше, чем в 2006 г. Мировое производство первичного алюминия выросло в 2007 г. на 4,024 млн. тонн по сравнению с 2006 г. и достигло 38,02 млн. тонн.

Производители медной продукции

Крупнейший производитель меди на российском рынке — ГМК «Норильский никель»

Второй по величине производитель меди в нашей стране — холдинг УГМК.

Третий крупный игрок российского рынка — «Русская медная компания». В состав ЗАО «Русская медная компания» входят 11 предприятий, действующих в четырех областях России, а также на территории Казахстана

На рынке присутствуют медные шины нескольких заводов: Каменск-Уральского ОЦМ, Кольчугинского ОЦМ, Артемовского ОЦМ, Кировского ОЦМ. Кировский и Кольчугинский ОЦМ входят в состав ОАО «УГМК».

Технологии и цены

Так, как технология изготовления медных шин известна, и на всех заводах практически одинакова, для потребителя на первый план выступает соотношение цена/качество. Отечественные предприятия — лидеры отрасли в настоящее время выпускают качественную продукцию и соревнуются между собой, в основном, по цене. Но, говоря о качестве медных шин, стоит отметить, что примеси даже в очень незначительных количествах существенно снижают электропроводность меди. Поэтому браку здесь не место.

В то же время зарубежными и отечественными предприятиями предлагаются новаторские решения, позволяющие выпускать продукцию с четко заданными параметрами качества. Более того, в особо ответственных моментах изготовление медных шин происходит по собственным, иногда оригинальным, решениям.

Например, ОАО «КУЗОЦМ» выпускает коллекторные полосы из сплава меди с серебром. Такой сплав превосходит медь по эксплуатационным характеристикам, а в отличие от сплава меди с кадмием является экологически чистым. Завод производит и целый ряд электротехнических профилей ответственного назначения. В частности это — медные прямоугольные электротехнические профили, такие, как полутвердые шины, твердые шины с повышенной чистотой поверхности: шины с полным закруглением малых сторон сечения различной твердости и др.

Шины полутвердые выпускаются для удовлетворения требований ВS1432 британских стандартов по качеству поверхности и получения механических свойств, отвечающих полутвердому состоянию. Шины изготавливаются из прессованной заготовки за два прохода волочения с промежуточным отжигом, а чистовое волочение проводится с пониженной степенью деформации по сравнению с традиционной схемой изготовления твердых шин.

Шины с повышенной чистотой поверхности, предназначенные для последующего электролитического покрытия их серебром, обеспечивающего наибольшую электропроводность в месте контакта, и это диктует особые требования к шероховатости их поверхности (Rz≤0,63 мкм по ГОСТ 2789-73). Требуемый заказчиком показатель шероховатости достигнут на КУЗОЦМ целым рядом технологических приемов — применением повышенных суммарных обжатий при волочении, дополнительной подготовкой поверхности протяжки перед чистовым волочением, соответствующей обработкой канала специальной формы составных и монолитных волок. Указанный выше гарантированный уровень шероховатости (Rz≤0,63 мкм) позволяет обеспечить нанесение покрытий заданной, однородной по поверхности шины толщины. Тем самым удается создать контактные поверхности, обладающие малым переходным сопротивлением и высокой электропроводностью.

Шины с полным закруглением малых сторон сечения, то есть с радиусом закругления, равным половине толщины шины обладают определенными преимуществами по сравнению с традиционными: повышается износостойкость изоляционного покрытия вследствие отсутствия его изгибов в углах профиля, достигается существенная экономия меди, улучшаются показатели распределения токовой нагрузки по сечению шины.

Через несколько месяцев отношения российских производителей электротехнической продукции и их зарубежных конкурентов должны перейти в новую стадию. Это связано со вступлением в ВТО. С одной стороны, вступление в ВТО открывает перед российскими производителями внешний рынокС другой стороны, вступление в ВТО означает обязательное снижение ввозных экспортных пошлин, которые должны уменьшиться за 3-4 года чуть ли не в полтора раза. И главная конкуренция будет в качестве продукции.

Н. Александров.

Медь

Вычисление сопротивления

Сопротивление проводникового материалла (например медных проводов)

Сопротивление R медного провода в длине l возможно высчитать следующей формулой

 

если
R — сопротивление проводникового материалла (ом)
l — длина провода в метрах
ρ — электрическое удельное сопротивление  материалла
A — площадь поперечного сечения
π — математическое число
d — номинальный диаметр провода в миллиметрах

Электрическое удельное сопротивление ρ

Электрическое удельное сопротивление описывает в какой мере этот материал сопротивляется электрическому току. Низкое сопротивление указывает что материал  легко пропускает электрический заряд. У меди электрическое сопротивление от 0.0171 Ohm • mm²/m это сопротивление является одним из лучших проводников для электрического тока (после чистого серебра).

 

Проводимость γ

Электрическая проводимость или определенная проводимость является материальной мерой возможности проводимости электрического тока. Проводимость противоположна электрическому сопротивлению. У отоженной медной проволоки минимальная проводимость от 58 S*m/mm², что эквивалентно 100% IACS (Международная Стандартная отоженная медь), актуальный размер типичной катушки 58,5-59 S*m/mm²

 

Температурный коэффициент электрического сопротивления

Электрическое сопротивление зависит от температуры проволоки. Эту связь между сопротивлением и температурой выражает коэффициент термического сопротивления α. Для расчета сопротивления моточного изделия или проволоки при температуре T можно воспользоваться следующей формулой:  

где
α — температурный коэффициент сопротивления
R_T — сопротивление моточного изделия при температуре T
R₂₀ — сопротивление моточного изделия при температуре 20°C  

 

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

В этой таблице представлены удельное электрическое сопротивление и электропроводность нескольких материалов.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд.

Электропроводность — это величина, обратная удельному сопротивлению.Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Материал	ρ (Ом • м) при 20 ° C Удельное сопротивление	σ (См / м) при 20 ° C Электропроводность
Серебро	1.59 × 10 −8	6,30 × 10 7
Медь	1,68 × 10 −8	5,96 × 10 7
Медь отожженная	1,72 × 10 −8	5,80 × 10 7
Золото	2,44 × 10 −8	4,10 × 10 7
Алюминий	2,82 × 10 −8	3,5 × 10 7
Кальций	3. 36 × 10 −8	2,98 × 10 7
Вольфрам	5,60 × 10 −8	1,79 × 10 7
цинк	5,90 × 10 −8	1,69 × 10 7
Никель	6,99 × 10 −8	1,43 × 10 7
Литий	9,28 × 10 −8	1,08 × 10 7
Утюг	1.0 × 10 −7	1,00 × 10 7
Платина	1,06 × 10 −7	9,43 × 10 6
Олово	1,09 × 10 −7	9,17 × 10 6
Углеродистая сталь	(10 10 )	1,43 × 10 −7
Свинец	2,2 × 10 −7	4,55 × 10 6
Титан	4. 20 × 10 −7	2,38 × 10 6
Электротехническая сталь с ориентированной зернистостью	4,60 × 10 −7	2,17 × 10 6
Манганин	4,82 × 10 −7	2,07 × 10 6
Константан	4,9 × 10 −7	2,04 × 10 6
Нержавеющая сталь	6,9 × 10 −7	1.45 × 10 6
Меркурий	9,8 × 10 −7	1,02 × 10 6
нихром	1,10 × 10 −6	9,09 × 10 5
GaAs	5 × 10 −7 до 10 × 10 −3	5 × 10 −8 до 10 3
Углерод (аморфный)	5 × 10 −4 до 8 × 10 −4	1. От 25 до 2 × 10 3
Углерод (графит)	2,5 × 10 −6 до 5,0 × 10 −6 // базисная плоскость 3,0 × 10 −3 ⊥ базальная плоскость	от 2 до 3 × 10 5 // базисная плоскость 3,3 × 10 2 ⊥ базальная плоскость
Карбон (алмаз)	1 × 10 12	~ 10 −13
Германий	4,6 × 10 -1	2.17
Морская вода	2 × 10 -1	4,8
Питьевая вода	2 × 10 1 до 2 × 10 3	5 × 10 −4 до 5 × 10 -2
Кремний	6,40 × 10 2	1,56 × 10 −3
Дерево (влажное)	1 × 10 3 до 4	10 −4 до 10 -3
Деионизированная вода	1. 8 × 10 5	5,5 × 10 −6
Стекло	10 × 10 10 до 10 × 10 14	10 −11 до 10 −15
Твердая резина	1 × 10 13	10 −14
Древесина (сушка в духовке)	1 × 10 14 до 16	10 −16 до 10 -14
сера	1 × 10 15	10 −16
Воздух	1.3 × 10 16 до 3,3 × 10 16	3 × 10 −15 до 8 × 10 −15
Парафиновый воск	1 × 10 17	10 −18
Плавленый кварц	7,5 × 10 17	1,3 × 10 −18
ПЭТ	10 × 10 20	10 −21
тефлон	10 × 10 22 до 10 × 10 24	10 −25 до 10 −23

Факторы, влияющие на электропроводность

На проводимость или удельное сопротивление материала влияют три основных фактора:

1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток. Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток.
2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это немного похоже на попытку переместить множество людей через коридор.
3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При экстремально низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ресурсы и дополнительная информация

Электропроводность материалов — Blue Sea Systems

Считаете эту статью полезной?
Подпишитесь на нашу рассылку новостей!

Различия в электропроводности различных материалов, используемых в морских электротехнических изделиях, часто недостаточно понятны. Предположения об электропроводности материала, поскольку он похож на другой проводящий материал с известной допустимой допустимой нагрузкой, могут привести к плачевным результатам.

Возможно, наиболее распространенной формой этой ошибки является замена меди в электрических устройствах медью из латуни или бронзы. Латунь только на 28% проводит меньше меди. Некоторые виды бронзы имеют такую ​​же проводимость, как медь, на 7%!

Медь — это стандарт, по которому оцениваются электрические материалы, а значения проводимости выражаются в единицах измерения относительно меди. Эти рейтинги часто обозначаются как «28 МАКО». IACS — это аббревиатура Международного стандарта на отожженную медь, а число перед «IACS» — это процент проводимости материала по отношению к меди, которая считается 100% проводящей.Это не означает, что медь не имеет сопротивления (100% проводимость в абсолютном смысле), а скорее, что это стандарт, по которому измеряются другие материалы. Чем выше% IACS, тем выше проводимость материала. Этот стандарт относится к чистой, «стандартной» меди, имеющей удельное сопротивление 1,7241 мкОм-см при 20 ° C (68 ° F).

Вооружившись этими знаниями, интересно изучить значения проводимости IACS некоторых распространенных материалов.

900 22

Материал IACS	% Проводимость
Серебро	105
Медь	100
Золото	70
Алюминий	61
Никель
Цинк	27
Латунь	28
Железо	17
Олово	15
Фосфорная бронза	15
Свинец	7
Никель Алюминий Бронза	7
Сталь	от 3 до 15

Возможно, наиболее интересным фактом, показанным на этой диаграмме, является то, насколько низкими являются материалы из медных сплавов по относительной проводимости.Можно легко предположить, что сплавы, такие как латунь и бронза, поскольку они в основном состоят из меди, обладают почти такой же проводимостью, как и медь. Это не тот случай. Небольшие процентные содержания олова, алюминия, никеля, цинка и фосфора, которые составляют эти сплавы, ухудшают электрические характеристики полученного сплава до гораздо большего процента, чем их процентное содержание в составе сплава.

Из этого, однако, не следует делать вывод, что латунь никогда не должна использоваться в электрических устройствах.Бывают случаи, когда превосходные характеристики латуни при растяжении и механической обработке делают ее лучшим выбором, чем медь, при условии, что площади поперечного сечения увеличиваются пропорционально для достижения проводимости, которую медная деталь будет иметь в применении. Однако среди материалов, обычно используемых в электротехнике, медь уступает только серебру.

SMART и токопроводящие ткани, пряжа или ткани

Следующий JEC world пройдет с 8 по 10 марта 2022 года! … Сделайте перчатки тактильными! используйте нашу кондукторную швейную нить SILVERPAM

Металлические нагревательные или токопроводящие нити и гибкие конструкции для технического текстиля или композитов функционализация:

Мы проектируем и производим гибкую, металлическую, токопроводящую или нагревательную пряжу для передачи энергии или функциональности материалов.
Вы можете разместить их в тканях или встроить в гибкие конструкции или композиты.

Что мы подразумеваем под

Передача энергии :

• Электроэнергия
• Оптическая энергия
• Тепловая энергия (передача, контролируемая материалами или жидкостями)

Что мы подразумеваем под

проводящими или резистивными волокнами :

• ультратонкие волокна или мультифиламенты из сплавов металлов или нержавеющей стали;
• Волокна металлические, привитые или с покрытием
• Многокомпонентная пряжа с добавками термопластов или смол
• Оптоволокно
• Капилляры или микротрубки для теплоносителей

Что мы подразумеваем под

гибкими конструкциями :

• Металл или нержавеющая сталь Устойчивые к высоким температурам микроволокна, ленты или пряжа:
• В виде токопроводящих жил:
• На основе гибких функциональных тканей:

Металлические нагревательные или проводящие волокна, пряжа и гибкие конструкции

для функционализации тканей или композитов SMART

Сосредоточьтесь на небольшом количестве проводящих материалов

Мы работаем с рядом ультратонких металлических или проводящих волокон, выбранных с учетом их особых свойств.

Трансверсальность: мы используем много технологий преобразования текстиля

Благодаря собственным производственным мощностям или известным партнерам мы оптимизируем свойства наших функциональных материалов для удовлетворения потребностей наших клиентов.

Работаем на трех основных рынках

Нагревательные нити или ткани для функциональности многослойных или композитных деталей

Гибкие элементы для электроники: смарт-текстиль, антенны RFID, связанная одежда, подключение

Высокотемпературная фильтрация и катализ горячих газов

Во что мы верим:

«Самый большой инновационный потенциал лежит на перекрестке материалов, технологий и человека»

«Прошлые или будущие инновации очень часто вдохновляются тем, что уже существует в Природе!»

Свойства меди — электрическая и теплопроводность

Два основных свойства меди, которые делают ее незаменимой для человечества, — это ее электрическая и теплопроводность, но уникальное сочетание этих и других свойств делает медь такой универсальной.

Электропроводность

Медь имеет самую высокую проводимость среди всех недрагоценных металлов и на 65% выше, чем у алюминия. Это, в сочетании с ее высокой пластичностью, средней прочностью, простотой соединения и хорошей устойчивостью к коррозии, делает медь лучшим проводником для электрических применений. такие как кабели, обмотки трансформатора и двигателя, а также шины.

Теплопроводность

Медь хорошо проводит тепло (примерно в 30 раз лучше, чем нержавеющая сталь и 1.В 5 раз лучше алюминия). Это приводит к приложениям, в которых требуется быстрая передача тепла, например, в теплообменниках в установках кондиционирования воздуха, радиаторах транспортных средств, радиаторах в компьютерах, термосварочных машинах и телевизорах, а также в качестве компонентов печей с водяным охлаждением.

Коррозионная стойкость

Медь с низкой реактивностью. Это означает, что он не подвержен коррозии. Это важно при его использовании для труб, электрических кабелей, кастрюль и радиаторов отопления. Это также означает, что он хорошо подходит для декоративного использования.Украшения, статуи и части зданий могут быть сделаны из меди, латуни или бронзы и оставаться привлекательными в течение тысяч лет.

Сплавы легко

Медь легко комбинируется с другими металлами для получения сплавов. Первым произведенным сплавом была медь, плавленная с оловом для образования бронзы — открытие настолько важное, что периоды в истории называют бронзовым веком. Гораздо позже появилась латунь (медь и цинк), а в современную эпоху — медь и никель. Сплавы тверже, прочнее и жестче, чем чистая медь.Их можно сделать еще более твердыми, ударив по ним молотком — процесс, называемый «наклеп».

Легко присоединяется

Медь легко соединяется пайкой, пайкой, болтовым соединением или клеем. В промышленности это очень полезно для прокладки трубопроводов и соединения сборных шин, которые являются жизненно важными элементами систем распределения электроэнергии. В других местах это также важная особенность для художников, создающих скульптуры и статуи, а также для ювелиров и других ремесленников.

Пластичный

Медь — пластичный металл.Это означает, что из него легко могут быть сформированы трубы и вытянуты проволоки. Медные трубы легкие, потому что у них могут быть тонкие стенки. Они не подвержены коррозии, и их можно согнуть, чтобы подогнать под углы. Трубы можно соединить пайкой, и они безопасны при пожаре, поскольку не горят и не поддерживают горение.

Гигейник

Медь по своей природе гигиенична. Вместе с долговечностью и эстетикой это делает медные сплавы идеальными материалами для поверхностей с сильным касанием в областях, где гигиена является ключевой задачей.

Жесткий

Медь и медные сплавы прочны. Это означает, что они хорошо подходили для изготовления инструментов и оружия. Представьте себе радость древнего человека, когда он обнаружил, что его тщательно сформированные наконечники стрел больше не разбиваются при ударе. Свойство прочности жизненно важно для меди и медных сплавов в современном мире. Они не разбиваются при падении и не становятся хрупкими при охлаждении ниже 0 ° C.

Немагнитный

Медь немагнитна и не искрит.Из-за этого он используется в специальных инструментах и ​​военном оборудовании.

Привлекательный цвет

Медь и ее сплавы, такие как латунь, используются для изготовления ювелирных изделий и украшений. Они имеют привлекательный золотистый цвет, который зависит от содержания меди. Они обладают хорошей устойчивостью к потускнению, что делает их долговечными.

Вторичная переработка

Медь пригодна для бесконечной переработки без потери свойств. Около 40% потребностей Европы удовлетворяется за счет вторичной меди.

Каталитический

Медь может действовать как катализатор — вещество, которое может ускорить химическую реакцию и повысить ее эффективность. Это достигается за счет снижения энергии активации. Медь ускоряет реакцию между цинком и разбавленной серной кислотой. Он содержится в некоторых ферментах, один из которых участвует в дыхании.

Символ	Cu Химический символ меди — Cu, от латинского «cuprum», что означает с Кипра, откуда римляне получали большую часть своей меди.
Семья в периодической таблице	Группа 11 (IB) Переходный металл
Атомный номер	29
Относительная атомная масса	63,546
Плотность	8,96 г / см 3
Цвет	Красный
Температура плавления	1084.62 ° С
Температура кипения	2,560 ° С
Электропроводность	58,0-58,9 МС / м (м / Ом · мм 2 ) 100,0 — 101,5% IACS при 20 ° C
Теплопроводность	3,94 Вт · см / см 2 900 40 ° C при 20 ° C

Сравнение медных и алюминиевых проводников

Металлические материалы обладают свойством электропроводности, электрический проводник позволяет электрическому заряду проходить через него.Серебро является наиболее электропроводящим элементом, за ним идут медь, золото, алюминий, цинк и т. Д. Электронная подвижность материалов определяет их проводимость, то есть материалы с высокой подвижностью электронов обладают высокой проводимостью, а те, которые имеют меньшую подвижность, являются плохими проводниками.

Помимо проводимости, при выборе проводника для конкретных целей учитываются различные параметры, такие как его вес, стоимость, структура и т. Д.

Медные проводники

• Плотность меди выше, чем у алюминия.Следовательно, он тяжелее по сравнению с алюминиевыми проводниками, для него требуются прочные конструкции и оборудование.
• Более пластичен и обладает высокой прочностью на разрыв. Таким образом, он может делать тонкие проволоки и выдерживать большие нагрузки.
• По сравнению с алюминием имеет хорошую проводимость и низкое удельное сопротивление, но высокую стоимость.

Алюминиевые проводники

• По сравнению с медью он имеет меньший вес и низкую стоимость, но меньшую проводимость.
• Больше удельного сопротивления, так как на поверхности может образовываться оксид, приводящий к нагреванию.

Свойства алюминия и меди

Имущество	Медь (Cu)	Алюминий (Al)
Электропроводность (с / м) при 20 ° C	5,96 × 10 7	3,5 × 10 7
Удельное сопротивление (Ом · м) при 20 ° C	1.68 × 10 −8	2,82 × 10 -8
Плотность (г / см 3 )	8,96	2,70

---

Q&A — Viva вопросы и ответы

1. Какой проводник лучше алюминий ний или медь?

Ответ: — Ответ просто медь .

2. Почему алюминий используется в линиях электропередачи?

Ответ: — Благодаря низкой стоимости и меньшему весу.

Даже медь имеет удельную проводимость в 1,7 раза, чем алюминиевые проводники, но по весу в 3,3 раза тяжелее алюминия. Следовательно, алюминиевые проводники могут значительно снизить вес при тех же потерях мощности по сравнению с медными.

Почему медь является выбором №1 для электрических соединителей

На протяжении почти 200 лет медь была предпочтительным материалом для электрических соединителей. Медь использовалась в электропроводке с момента изобретения электромагнита и телеграфа в начале 1800-х годов и получила еще большее распространение с изобретением телефона в 1876 году.Сегодня медные электрические соединители все еще используются в телекоммуникациях, а также в производстве, распределении и передаче электроэнергии.

Почему медь используется в большинстве электрических проводов?

Все металлы обладают некоторым сопротивлением электрическому току, поэтому для протекания тока им требуется источник питания. Чем ниже уровень удельного сопротивления, тем больше у металла электропроводность. Медь имеет низкое удельное сопротивление и поэтому является отличным проводником.

Медь также обладает меньшей окислительной способностью, чем другие металлы.Окисление происходит, когда кислород и влага в воздухе вступают в реакцию с поверхностью металла. Эта реакция разъедает металл и образует пленочное покрытие, подобное ржавчине на стали. Медь не ржавеет, но образует зеленоватую патину, называемую оксидом меди. Однако, в отличие от ржавчины, это покрытие фактически защищает металл от дальнейшей коррозии и не влияет на проводимость.

Чем отличается алюминиевая проводка от медной?

В то время как алюминий можно использовать для электрических нужд, медь во многих отношениях лучше.Во-первых, алюминий имеет более низкую проводимость, чем медь, а также более склонен к окислению. Оксид алюминия, который образуется на поверхности, не является проводящим, как оксид меди, а это означает, что он будет мешать прохождению электричества. Чтобы бороться с этим окислением, алюминий необходимо покрыть антиоксидантным кремом.

Также могут возникнуть проблемы с безопасностью алюминиевых электрических соединителей. Алюминий расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении, поэтому алюминиевая проводка со временем может расшататься, создавая опасность пожара.Эти проблемы безопасности можно уменьшить, но для этого требуются особые соображения, такие как специальные приспособления, предназначенные для алюминиевой проводки, устройства для прерывания дугового замыкания и медный провод «скругления» к концам алюминиевых проводов. Напротив, медная проводка более безопасна в использовании и требует меньших мер предосторожности.

Какие лучшие практики для медных электрических соединителей?

Хотя у меди меньше проблем с безопасностью, чем у алюминия, всякое электричество опасно. Работая над проектом электропроводки, обязательно соблюдайте соответствующие меры безопасности.

При использовании медных электрических проводов убедитесь, что:

• Используйте медный соединитель, соответствующий размеру и количеству подключаемых проводов.
• Используйте только электрические разъемы, внесенные в список UL (Underwriters Laboratories).
• Убедитесь, что концы проводов полностью закрыты разъемом. Изолента не является безопасной альтернативой для покрытия оголенного провода.
• При подключении ранее соединенных проводов можно повредить концы.Обрежьте концы и заново снимите изоляцию, чтобы обеспечить максимально безопасное соединение.
• По завершении проверьте надежность соединения, осторожно потянув за провода.

Mead Metals, Inc. предлагает медные изделия различных размеров и форм. Мы также можем поддерживать объемы для удовлетворения больших и малых потребностей в меди. Если вам нужна медная катушка или медный лист, компания Mead Metals вам поможет.

Электропроводность

Электропроводность

Проводимость является мерой легкость, с которой электрический заряд или тепло могут проходить через материал.А проводник — это материал, который дает очень небольшое сопротивление потоку электрический ток или тепловая энергия. Материалы классифицируются как металлы, полупроводники и изоляторы. Металлы — самые проводящие и изоляторы. (керамика, дерево, пластик) наименее проводящие.

Электропроводность говорит нам, насколько хорошо материал позволяет электричеству проходить через него.Многие думают о медных проводах как о чем-то, что имеет отличные электрические характеристики. проводимость.

Теплопроводность говорит нам, с какой легкостью тепловая энергия (тепло для большинства целей) может перемещаться по материалу. Некоторые материалы, такие как металлы, позволяют теплу перемещаться через них довольно быстро. Представьте, что одной рукой вы касаетесь кусок металла, а с другой — кусок дерева.Какой материал становится холоднее? Если бы вы сказали «металл», вы были бы правы. Но, Фактически, оба материала имеют одинаковую температуру. Это относительное теплопроводность. Металл обладает более высокой теплопередачей или термической способностью. проводимость, чем у дерева, позволяя теплу от руки уходить быстрее. Если вы хотите, чтобы что-то оставалось холодным, лучше всего это завернуть во что-нибудь который не обладает высокой теплопередачей или высокой теплопроводностью, это был бы изолятор.Керамика и полимеры обычно являются хорошими изоляторами, но вы должны помнить, что полимеры обычно имеют очень низкую температуру плавления. Это означает, что если вы разрабатываете что-то, что сильно нагревается, полимер может расплавиться в зависимости от температуры плавления.

Серебро имеет самую высокую электропроводность из всех металлов. Фактически, серебро определяет проводимость — все другие металлы сравниваются с Это. Поделиться Вам может понравится Как оцинковывают металл: Способы цинкования металла 31.03.1975 Как сделать мостки на озере: Как сделать кладку на речке. Как правильно делать причал на озере своими руками 14.04.1976 Как резать стекло стеклорезом правильно: Как и чем правильно резать толстое стекло (10 мм)? 02.02.1983 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт