Электроматериаловедение - Проводниковый алюминий

Практическая работа№22

Установочные провода, Проводниковый алюминий, Факторы, влияющие на свойства проводников, Классификация проводниковых материалов

Цель работы: Изучить свойства установочных проводов, шнуров, проводникового алюминия. Факторы, влияющие на свойства проводников, Классификация проводниковых материалов.

Содержание материала

1. Установочные провода
Установочные провода и шнуры применяют для неподвижных прокладок в силовых и осветительных установках. Они служат для распределения электрической энергии, а также для присоединения к сети электродвигателей, светильников и других потребителей тока.

Рис. 20. Установочные провода с резиновой изоляцией:
а — марки ПР, 6 — марки ПРГ: 1 — однопроволочная жила, 2 — изоляция из вулканизированной резины, 3 — оплетка из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом, 4 — многопроволочная жила, 5 — покрытие (обмотка) из прорезиненной ленты

Рис. 21. Провода установочные с изоляцией из полихлорвинилового пластиката: а — марки ПВ, б — марки ППВ (ленточный двухжильный провод); 1 — однопроволочная жила, 2 — изоляция из полихлорвинилового пластиката
Токопроводящие жилы установочных проводов и шнуров изготовляют из медной или алюминиевой проволоки. Жилы изолируют электроизоляционной резиной, полиэтиленом или полихлорвиниловым пластикатом *. Поверх изоляции накладывают защитный покров в виде оплетки (рис. 20) из хлопчатобумажной или шелковой пряжи. У некоторых проводов защитный покров (оплетку) пропитывают противогнилостным составом. В отдельных конструкциях проводов наружную оплетку изготовляют из стальных оцинкованных проволок для защиты от легких механических воздействий.
Провода с полихлорвиниловой изоляцией выпускают без защитных оболочек (рис. 21). Шнуры выпускают двухжильными (рис. 22), т. е. они состоят из двух изолированных и свитых друг с другом жил. Установочные провода выпускают одно-, двух-, трех-, четырех- и многожильными. Для обеспечения большей гибкости жилы шнуров и некоторых типов проводов изготовляют многопроволочными. Провода изготовляют на напряжения 220, 380, 660 и 3000 В переменного тока.

Рис. 22. Шнур марки ПРД с резиновой изоляцией:1— многопроволочная жила, 2 — изоляция из вулканизированной резины, 3 — оплетка из хлопчатобумажной крученой пряжи

В табл. 13 и 14 приведен основной сортамент установочных проводов с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией.
Таблица 14
Основной сортамент установочных проводов с пластмассовой изоляцией

Электроматериаловедение - Проводниковая медь и сплавы

Практическая работа№22

Установочные провода, Проводниковый алюминий, Факторы, влияющие на свойства проводников, Классификация проводниковых материалов

Цель работы: Изучить свойства установочных проводов, шнуров, проводникового алюминия. Факторы, влияющие на свойства проводников, Классификация проводниковых материалов.

Содержание материала

1. Установочные провода
Установочные провода и шнуры применяют для неподвижных прокладок в силовых и осветительных установках. Они служат для распределения электрической энергии, а также для присоединения к сети электродвигателей, светильников и других потребителей тока.

Рис. 20. Установочные провода с резиновой изоляцией:
а — марки ПР, 6 — марки ПРГ: 1 — однопроволочная жила, 2 — изоляция из вулканизированной резины, 3 — оплетка из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом, 4 — многопроволочная жила, 5 — покрытие (обмотка) из прорезиненной ленты

Рис. 21. Провода установочные с изоляцией из полихлорвинилового пластиката: а — марки ПВ, б — марки ППВ (ленточный двухжильный провод); 1 — однопроволочная жила, 2 — изоляция из полихлорвинилового пластиката
Токопроводящие жилы установочных проводов и шнуров изготовляют из медной или алюминиевой проволоки. Жилы изолируют электроизоляционной резиной, полиэтиленом или полихлорвиниловым пластикатом *. Поверх изоляции накладывают защитный покров в виде оплетки (рис. 20) из хлопчатобумажной или шелковой пряжи. У некоторых проводов защитный покров (оплетку) пропитывают противогнилостным составом. В отдельных конструкциях проводов наружную оплетку изготовляют из стальных оцинкованных проволок для защиты от легких механических воздействий.
Провода с полихлорвиниловой изоляцией выпускают без защитных оболочек (рис. 21). Шнуры выпускают двухжильными (рис. 22), т. е. они состоят из двух изолированных и свитых друг с другом жил. Установочные провода выпускают одно-, двух-, трех-, четырех- и многожильными. Для обеспечения большей гибкости жилы шнуров и некоторых типов проводов изготовляют многопроволочными. Провода изготовляют на напряжения 220, 380, 660 и 3000 В переменного тока.

Рис. 22. Шнур марки ПРД с резиновой изоляцией:1— многопроволочная жила, 2 — изоляция из вулканизированной резины, 3 — оплетка из хлопчатобумажной крученой пряжи

В табл. 13 и 14 приведен основной сортамент установочных проводов с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией.
Таблица 14
Основной сортамент установочных проводов с пластмассовой изоляцией

Электроматериаловедение - Проводниковый алюминий

 9. Проводниковый алюминий и его свойства
Алюминий относится к группе легких металлов *. Плотность алюминия равна 2,7 г/см3, т. е. алюминий в 3,3 раза легче меди.
Доступность, сравнительно большая проводимость, а также стойкость к атмосферной коррозии позволили широко применять алюминий в электротехнике. Недостатками алюминия являются невысокая механическая прочность при растяжении (аь= = 7,5-:-8,0 кГ/мм2)** и повышенная мягкость — даже у твердотянутого алюминия.

*К легким металлам относятся такие, у которых плотность не превышает 5 г/мм2.

**У мягких сортов отожженной алюминиевой проволоки.

Алюминий — металл серебристо-белого цвета. Температура плавления алюминия 658—660° С, а температурный коэффициент расширения равен 24-10~6 1 /°С, т. е. в 1,5 раза больше, чем у меди. Алюминий быстро покрывается тонкой пленкой окисла (AI2O3), которая надежно защищает металл от проникновения кислорода, поэтому голые (неизолированные) алюминиевые провода могут длительно работать на открытом воздухе. Оксидная пленка на алюминиевых проводах обладает значительным электрическим сопротивлением, поэтому в местах соединения алюминиевых проводов могут образовываться большие переходные сопротивления. Зачистку мест соединения алюминиевых проводов (шины) обычно производят под слоем вазелина во избежание окисления алюминия на воздухе.
При увлажнении мест соединений алюминиевых проводов с проводами из других металлов (медных, железных и др.), полученных механическим способом (болтовые соединения и др.), могут образовываться гальванические пары (гальванические элементы) с заметной электродвижущей силой. При этом алюминиевый провод будет разрушаться местными токами. Чтобы избежать образования гальванических пар во влажной атмосфере, места соединений алюминиевых проводов с проводами из других металлов должны быть тщательно защищены от влаги (лакированием и другими способами).
Непосредственную коррозию алюминия вызывают окислы азота (NO), хлор (CI), сернистый газ (SO2), соляная и серная кислоты, щелочи и другие агенты. Надежные соединения алюминиевых проподов друг с другом, а также с проводами из других металлов осуществляются с помощью холодной или горячей сварки.
Чем выше химическая чистота алюминия, тем он лучше сопротивляется коррозии. Поэтому наиболее чистые сорта алюминия с содержанием чистого металла 99,95% и более идут для изготовления электродов в электролитических конденсаторах. Для изготовления алюминиевой фольги и обмоточных проводов малых диаметров (0,05—0,08 мм) применяют проводниковый алюминий с содержанием чистого металла не менее 99,7%. Для изготовления большинства проводниковых изделий (проволока, шины и др.) применяют алюминий с содержанием чистого металла не менее 99,5%.
Из проводникового алюминия изготовляют волочением и прокаткой проводниковые изделия — проволоку и шины. Алюминиевую проволоку выпускают трех марок AM (мягкая, отожженная), АПТ (полутвердая) и АТ (твердая, неотожженная). Проволока выпускается диаметром от 0,08 до 10 мм. Изделия (проволока) из алюминия обладают следующими характеристиками: AM: а = 7,5+ 8,0 кГ/мм2, у = 0,0279 + 0,0280 ом-мм2/м; АГ1Т: аь =9,5 +14 кГ/мм2; б = 2 + 3%; q = 0,0281 + 0,0282 ом-мм2/м; АТ: оь =10 + 18 кГ/мм2; ft = 0,5 + 2,2%; q = 0,0282 + 0,0283 ом-мм2/м. Алюминиевые шины нагартованные * выпускают толщиной от 3 до 12 мм и шириной от 10 до 120 мм.
Характеристики шин находятся на следующем уровне: оь = = 12+14 кГ/мм2; б„ = 5 + 6%; q = 0,0289+ 0,0290 ом-мм2/м.

*С повышенной жесткостью, вызванной холодной прокаткой шин.

Температурный коэффициент электрического сопротивления для всех сортов алюминия принимается равным а=+0,00423 1/°С.
Поскольку удельное сопротивление алюминия в 1,68 раза больше удельного сопротивления меди, то при одинаковой длине сечение алюминиевого провода должно быть в 1,68 раза больше по сравнению с медным проводом при одной и той же величине общего сопротивления. Если же сравнить вес алюминиевого и медного проводов одной и гой же длины и одинакового электрического сопротивления, то алюминиевый провод все же будет иметь меньший вес — почти в два раза по сравнению с медным проводом.
Алюминиевые провода соединяют друг с другом горячей и холодной сваркой, а также пайкой с применением специальных припоев и флюсов. Холодная сварка производится в специальных устройствах, в которых торцевые поверхности соединенных проводов соприкасаются друг с другом при удельном давлении 10 0004-12 000 кГ/см2. При этом происходит процесс проникновения (диффузия) кристаллов из одного провода в другой. В результате этого провода надежно соединяются друг с другом без нагрева (при комнатной температуре). Для заливки роторов специальных электродвигателей применяют сплавы алюминия с кремнием и цинком пли с марганцем. Эти сплавы обладают повышенными значениями удельного сопротивления.

Физические свойства металлов определяют их поведение в электрических, магнитных и тепловых полях. Например, под действием электрического напряжения металлы хорошо проводят электрический ток. В магнитном поле некоторые металлы (железо, кобальт и др.) способны намагничиваться, в то время как другие, например, медь, алюминий, не обладают этой способностью. В тепловых полях металлы расширяются или сжимаются в зависимости от того, повышается или понижается температура металла.
Эти свойства металлов количественно оцениваются величинами, которые называют характеристиками металлов. Так, например, свойство проводить электрический ток оценивается величиной удельной проводимости, которая является электрической характеристикой материала. Способность некоторых металлов намагничиваться оценивается их магнитными характеристиками. Поведение металлов при изменении температуры определяется такими физическими характеристиками, как температура плавления, коэффициент теплового расширения и коэффициент теплопроводности. К физическим характеристикам относится также плотность металлов.
Температурный коэффициент теплового линейного расширения
(и) показывает изменение первоначальной длины 10 металла, например медной проволоки, до длины I при изменении температуры от t0 до t. Чтобы вычислить коэффициент линейного расширения, величину изменения длины образца металла (1 — /0) делят на первоначальную его длину и на разность температур. Следовательно, коэффициент линейного теплового расширения представляет величину изменения линейных размеров металла, отнесенную к единице первоначальной длины образца металла при изменении его температуры на один градус. Это записывают в виде формулы
(1)
Зная величину а и первоначальную 10, можно подсчитать длину металла (например, проволоки) при любой температуре t. Для этого представим формулу (1) в таком виде
(2)
Величина коэффициента теплового линейного расширения у разных металлов различна. Те металлы, которые имеют малый коэффициент а, мало изменяют при нагреве размеры изготовленных из них деталей. Такие металлы могут обеспечить необходимое постоянство размеров машин и аппаратов при нагревании. Металлы же с большим коэффициентом теплового расширения пригодны
Температурный коэффициент линейного расширения (а) обычно записывают так: И Т. Д.
там, где необходимо при достижении определенной температуры осуществить автоматически соединение или разрыв электрических контактов. Это свойство металлов часто используется в электрических регуляторах температуры.
Коэффициент теплопроводности (А,) оценивает теплопроводность материала — свойство материала проводить тепло от более нагретых его частей к менее нагретым.
Коэффициент теплопроводности определяется количеством тепла (кал), проходящим за 1 сек через материал в виде пластины площадью 1 см2 и толщиной 1 см при разности температур 1°С.
Коэффициент теплопроводности вычисляется по формуле
(3)
где Q — количество тепла (кал), проходящее за время т (сек) через площадь сечением S (см2) материала, толщиной h (см), при разности температур: (t — t0)°С.
К физическим характеристикам материалов и, в частности, металлов, относится плотность вещества.
Таблица 1
Физические характеристики металлов