Материалы высокой проводимости

Классификация и назначение

Проводниковые материалы

Различают:

1) Проводники первого рода – чистые металлы, сплавы, электроуголь - обладают электронной проводимостью. С повышением температуры их сопротивление растёт.

2) Проводники второго рода – электролиты (растворы солей, кислот и щелочей в воде) - для них характерна ионная проводимость. С повышением температуры их электропроводность растёт.

По удельному сопротивлению различают материалы:

а) высокой проводимости – предназначены для проводов и кабелей;

б) сплавы высокого сопротивления – для реостатов, нагревательных элементов и др.

Особо выделяют контактные материалы, обладающие износо- и дугостойкостью - их применяют для щёток электрических машин, вставок пантографов и др.

1) Медь (в земной коре не более 0,01 %, в рудах не более 2 % - в виде сульфидов и окислов) – получают сложным металлургическим путём, а затем очищают (рафинируют) электролизом.

Чистая проводниковая медь – пластичный металл красно-оранжевого цвета. Температура плавления 1083 ⁰С, плотность 8960 кг/м³ , удельное сопротивление ~ 1,75 ×10^-8 Ом×м, устойчива к атмосферной коррозии. Холодной прокаткой получают нагартованную медь с повышенной прочностью и твёрдостью.

Отжигают медь при температуре 450 … 500 ⁰С с охлаждением в воде. Отожжённую мягкую медь применяют для жил проводов и кабелей, нагартованную – пластины коллекторов, ножи рубильников, контактный провод и др.

Согласно стандарту выпускают шесть марок электротехнической меди, в зависимости от её чистоты: М00 – (99,99 % Cu);М0, М1…М4 - (99,00 % Cu). Первые три марки применяют для проводов , кабелей, фольги, остальные – для медных сплавов.

Сплавы меди:

а) бронзы- это сплав меди и олова, алюминия, кремния, бериллия, кадмия. Наилучшая электропроводность у кадмиевых бронз. Применяют: для коллекторных пластин, контактов, пружин, контактных проводов и т.п.;

б) латуни –это сплавы меди и цинка – легко обрабатываются, значительно прочнее меди и дешевле. Применяют для контактов, зажимов, токоведущих крепёжных деталей.

2) Алюминий – самый распространённый металл в земной коре (до 8 %). Добывают из глинозёмистых пород (Al₂O₃), путём электрического разложения, а затем рафинируют электролизом.

Электротехнический алюминий мягкий, пластичный белый металл. Температура плавления 658 ⁰С. Уступает меди по механической прочности и электропроводности. Плотность 2700 кг/м³ , удельное сопротивление ~ 2,8×10^-8 Ом ×м. На воздухе покрывается непроводящим оксидом. При холодной прокатке упрочняется (наклёп), отжиг производят в соляной ванне при температуре ~ 300 ⁰С. В контакте с медью и многими другими металлами, алюминий образует гальваническую пару и разрушается электрокоррозией.

Согласно стандарту выпускают 13 марок проводникового алюминия: от А999 (99,999 %) до А (99,00 %).

Высшие марки применяют для фольги, электродов конденсаторов, оболочек кабелей, обмоточных проводов. Остальные - для производства различных кабельных изделий, роторных обмоток электродвигателей, а так же для сплавов. Соединяют алюминиевые провода сваркой, опрессовкой, пайкой при помощи специальных припоев.

Сплавы алюминия:

а) литейные – силумины –это сплав алюминия и кремния используют для конструкционных деталей;

б) деформируемые – дюралюмины– это сплав алюминия, меди и магния, применяют для токоведущих панелей и шасси, корпусов приборов и др.