- •Министерство сельского хозяйства российской федерации
- •Электротехнические материалы конспект лекций
- •Содержание
- •Глава 1. Классификация электротехнических материалов . . . . . . . . . . 6
- •Глава 2. Проводниковые материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
- •Глава 3. Электроизоляционные материалы . . . . . . . . . . . . . . .34
- •Глава 4. Проводниковые изделия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
- •Глава 5. Полупроводниковые материалы . . . . . . . . . . . . . . . 107
- •Глава 6. Магнитные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
- •Глава 1. Классификация электротехнических материалов
- •Глава 2. Проводниковые материалы
- •2.1. Электрофизические процессы в проводниках с электрическим током
- •2.2. Закономерности протекания тока в проводниках
- •2.3. Факторы, влияющие на удельное электрическое сопротивление металлов
- •2.4. Механические характеристики твёрдых проводников
- •2.5. Металлы с малым удельным электрическим сопротивлением
- •2.5.1. Требования к металлам с малым удельным электрическим сопротивлением
- •2.5.2. Проводниковая медь
- •2.5.3. Проводниковые сплавы меди
- •2.5.4. Проводниковый алюминий
- •2.6. Электроугольные изделия
- •2.7. Металлические и металлокерамические материалы для электрических контактов
- •2.8. Металлы с высоким удельным электрическим сопротивлением
- •2.9. Материалы для термопар
- •2.10. Припои и флюсы
- •2.11. Электропроводящие клеи
- •2.12. Электролиты
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 3. Электроизоляционные материалы
- •3.1. Электропроводность диэлектриков
- •3.2. Поляризация диэлектриков
- •3.3. Диэлектрическая проницаемость изоляционных материалов
- •3.4. Потери энергии в диэлектриках
- •3.5. Факторы, влияющие на диэлектрическую проницаемость и диэлектрические потери в изоляционных материалах
- •3.6. Электрическая прочность диэлектриков
- •3.7. Пробой газообразных диэлектриков
- •3.8. Факторы, влияющие на электрическую прочность газообразных диэлектриков
- •3.9. Коронный разряд в газе
- •3.10. Использование коронного разряда в электронно-ионных технологиях
- •3.11..Пробой жидких диэлектриков
- •3.12. Пробой твёрдых диэлектриков
2.5.2. Проводниковая медь
Медь выплавляют из сернистых руд —медных колчеданов, содержание меди в которых обычно не превышает 6 %. После переработки руды получают черновую медь, содержащую 95...98 % чистой меди. Электротехническую медь получают очисткой черновой меди методом электролиза, что значительно повышает её стоимость.
Очищенная медь — металл красного, в изломе — розового цвета. Плотность — 8960 кг/м3, температура плавления — +1083 ОС.
Пластичность меди позволяет изготавливать из неё фольгу и проводники с различной формой поперечного сечения.
Медь проводниковых изделий, полученных прокаткой или волочением, имеет марку МТ с удельным электрическим сопротивлением 0,0177·106 Ом·м . Предел её прочности — 400 МПа, проволока из такой меди при растяжении удлиняется на 1...2 % .
Путём отжига получают медь марки ММ. Её удельное сопротивление меньше — 0,0172·106 Ом·м, она менее чувствительна к перегибам, но ниже и её прочность при растяжении: предел прочности — 200 Мпа, удлинение — до 30 % .
Медь МТ используют для изготовления токоведущих деталей и проводов, испытывающих механические нагрузки, — пластин коллекторов электрических машин, троллей, проводов контактной подвески электрифицированного транспорта. Из меди ММ делают жилы проводов и кабелей.
Медь хорошо противостоит окислению — тонкий поверхностный слой окисла не позволяет окисляться нижележащим слоям, но медь активно корродирует под действием аммиака и хлористых соединений.
2.5.3. Проводниковые сплавы меди
До 30 % производимой меди расходуется на получение её сплавов — металлов с такими свойствами, которыми сама медь не обладает.
Сплавы меди с цинком называют латунями и томпаками, все другие её сплавы, за исключением сплавов с никелем, — бронзами.
Латунь кроме меди может содержать до 43 % цинка. При большем содержании цинка повышается твердость, но увеличивается и хрупкость сплава. Наибольшей пластичностью обладают латуни с 28…32 % цинка. Существуют и сложные специальные латуни, содержащие до 7…9 % легирующих добавок — железа, марганца, олова, кремния. Плотность латуни — 8200...8850 кг/м3. Температура плавления — +900...950 ОС.
Латунь имеет в 3...4 раза более высокое, чем у меди, удельное электрическое сопротивление, но в 1,5...2 раза большую механическую прочность.
Латунь противостоит истиранию, устойчива к коррозии, легко поддаётся обработке резанием, пайке и сварке, хорошо штампуется, способна к глубокой вытяжке, посредством которой из листовой латуни без нагрева можно получать детали сложной пространственной формы: кожухи, оболочки приборов, колпаки и экраны.
После холодной обработки давлением увеличиваются твёрдость и механическая прочность латуни, но заметно снижаются её пластичность и коррозионная стойкость, появляется склонность к растрескиванию. Нагрев латуни до +500...600 ОС и последующее медленное охлаждение восстанавливают её пластичность и снимают внутренние напряжения в латунных деталях.
Положительные качества и сравнительная дешевизна позволяют широко использовать латунь для изготовления токоведущих и конструкционных деталей электрических приборов и аппаратов.
Бронзы — сплавы меди с оловом, фосфором, бериллием, кадмием, алюминием и другими легирующими добавками. Плотность бронз — 8200...8900 кг/м3, температура плавления — +1000...1200 ОС.
Бронзы упруги, противостоят истиранию, обладают высокой коррозионной стойкостью. Они хорошо обрабатываются резанием и давлением, легко поддаются пайке.
Изделия из бронзы для упрочнения подвергают закалке с последующим отпуском, после чего твёрдостью и пределом прочности при растяжении они в 3...5 раз превосходят медь, но удельное электрическое сопротивление бронз тоже увеличивается и становится в 3...10 раз большим, чем меди.
В электротехнике чаще других используют фосфористую, кадмиевую и бериллиевую бронзы. Из них делают троллеи, коллекторные пластины, токоведущие пружины, щёточные узлы электрических машин, скользящие контакты, контакты рубильников и пакетных выключателей.