Materiały przewodzące w instalacjach elektrycznych

Przewody wykonane z miedzi, aluminium i ich stopów oraz żelaza (stal) znajdują zastosowanie jako elementy przewodzące w instalacjach elektrycznych.

Miedź jest jednym z najlepiej przewodzących materiałów. Gęstość miedzi w temperaturze 20°C 8,95 g/cm3, temperatura topnienia 1083°C. Miedź jest mało aktywna chemicznie, ale łatwo rozpuszcza się w kwasie azotowym i rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach solnym i siarkowym tylko w obecności utleniaczy (tlenu). W powietrzu miedź szybko pokrywa się cienką warstwą ciemnego tlenku, ale to utlenianie nie wnika głęboko w metal i służy jako ochrona przed dalszą korozją. Miedź dobrze nadaje się do kucia i walcowania bez ogrzewania.

Do produkcji przewody elektryczne stosowane wlewki z miedzi elektrolitycznej zawierające 99,93% czystej miedzi.

Przewodność elektryczna miedzi silnie zależy od ilości i rodzaju zanieczyszczeń oraz w mniejszym stopniu od obróbki mechanicznej i termicznej. Rezystancja miedzi w temperaturze 20°C wynosi 0,0172-0,018 omów x mm2/m.

Do produkcji drutów stosuje się miedź miękką, półtwardą lub twardą o ciężarze właściwym odpowiednio 8,9, 8,95 i 8,96 g/cm3.

Miedź w stopach z innymi metalami jest szeroko stosowana do produkcji części pod napięciem... Najczęściej stosowane są następujące stopy.

Mosiądz – stop miedzi z cynkiem, o zawartości co najmniej 50% miedzi w stopie, z domieszkami innych metali. Opór mosiądz 0,031 — 0,079 om x mm2 / m. Rozróżnij mosiądz — mosiądz czerwony o zawartości miedzi powyżej 72% (ma wysoką plastyczność, właściwości antykorozyjne i przeciwcierne) oraz mosiądz specjalny z domieszkami aluminium, cyny, ołowiu lub manganu.

Styk mosiężny

Brąz — stop miedzi i cyny z dodatkami różnych metali. W zależności od zawartości głównego składnika brązu w stopie nazywane są cyną, aluminium, krzemem, fosforem, kadmem. Rezystancja brązu 0,021 — 0,052 oma x mm2/m.

Mosiądz i brązy wyróżniają się dobrymi właściwościami mechanicznymi i fizykochemicznymi. Są łatwe w obróbce odlewniczej i ciśnieniowej, odporne na korozję atmosferyczną.

Aluminium — pod względem właściwości drugi po miedzi materiał przewodzący. Temperatura topnienia 659,8 ° C. Gęstość aluminium w temperaturze 20 ° — 2,7 g / cm3... Aluminium jest łatwe do odlewania i dobrze się sprawdza. W temperaturze 100 — 150 ° C aluminium jest kute i plastyczne (można je zwijać w arkusze o grubości do 0,01 mm).

Przewodność elektryczna aluminium silnie zależy od zanieczyszczeń, aw niewielkim stopniu od obróbki mechanicznej i cieplnej. Im czystszy skład aluminium, tym wyższa jego przewodność elektryczna i lepsza odporność na agresję chemiczną.Obróbka skrawaniem, walcowanie i wyżarzanie mają znaczący wpływ na wytrzymałość mechaniczną aluminium. Obróbka plastyczna aluminium na zimno zwiększa jego twardość, elastyczność i wytrzymałość na rozciąganie. Rezystancja aluminium w temperaturze 20 ° C 0,026 — 0,029 oma x mm2/m.

Zastępując miedź aluminium, przekrój drutu należy zwiększyć w stosunku do przewodności, czyli o 1,63 razy.

Przy tej samej przewodności drut aluminiowy będzie 2 razy lżejszy niż miedź.

Do produkcji drutów stosuje się aluminium, zawierające co najmniej 98% czystego aluminium, krzem nie więcej niż 0,3%, żelazo nie więcej niż 0,2%

Do produkcji części pod napięciem należy stosować stopy aluminium z innymi metalami, np.: Duralumin - stop aluminium z miedzią i manganem.

Silumin — lekki stop aluminium z domieszką krzemu, magnezu, manganu.

Stopy aluminium mają dobre właściwości odlewnicze i wysoką wytrzymałość mechaniczną.

Poniżej przedstawiono najczęściej stosowane stopy aluminium w elektrotechnice:

Stop aluminium do obróbki plastycznej klasy AD z aluminium nie mniejszym niż 98,8 i innymi zanieczyszczeniami do 1,2.

Stop aluminium do obróbki plastycznej klasy AD1 z aluminium nie mniejszym niż 99,3 i innymi zanieczyszczeniami do 0,7.

Stop aluminium do przeróbki plastycznej, klasa AD31 z aluminium 97,35 — 98,15 i innymi zanieczyszczeniami 1,85 -2,65.

Stopy klas AD i AD1 są używane do produkcji obudów i matryc do wsporników sprzętowych. Profile i gumy stosowane na przewody elektryczne wykonane są ze stopu AD31.

Wyroby ze stopów aluminium w wyniku obróbki cieplnej uzyskują wysoką wytrzymałość maksymalną oraz granicę gęstości (pełzania).

Żelazo — temperatura topnienia 1539 ° C. Gęstość żelaza wynosi 7,87. Żelazo rozpuszcza się w kwasach, utlenia się halogenami i tlenem.

W elektrotechnice stosuje się różne rodzaje stali, na przykład:

Stale węglowe — kute stopy żelaza z węglem i innymi zanieczyszczeniami hutniczymi.

Rezystancja stali węglowych 0,103 — 0,204 omów x mm2/m.

Stale stopowe — stopy z dodatkiem chromu, niklu i innych pierwiastków dodatkowo dodawanych do stali węglowej.

Stale są dobre właściwości magnetyczne.

Jako dodatki do stopów oraz do produkcji i wykonywania lutu powłoki ochronne metale przewodzące prąd elektryczny są szeroko stosowane:

Kadm jest metalem ciągliwym. Temperatura topnienia kadmu wynosi 321 ° C. Rezystancja 0,1 ohm x mm2 / m. W elektrotechnice kadm jest używany do przygotowania niskotopliwych lutów oraz do powłok ochronnych (powłoka kadmowa) na powierzchni metali. Pod względem właściwości antykorozyjnych kadm jest zbliżony do cynku, ale powłoki kadmu są mniej porowate i nakładane cieńszą warstwą niż cynk.

Nikiel — temperatura topnienia 1455 ° C. Odporność niklu 0,068 — 0,072 oma x mm2 / m. W normalnych temperaturach nie utlenia się pod wpływem tlenu atmosferycznego. Nikiel jest stosowany w stopach oraz jako powłoka ochronna (niklowanie) na powierzchni metali.

Cyna — temperatura topnienia 231,9 ° C. Odporność cyny 0,124 — 0,116 oma x mm2 / m. Cyna służy do lutowania powłoki ochronnej (cynowania) metali w czystej postaci oraz w postaci stopów z innymi metalami.

Ołów — temperatura topnienia 327,4 ° C. Rezystywność 0,217 — 0,227 oma x mm2/ m. Ołów jest stosowany w stopach z innymi metalami jako materiał kwasoodporny. Jest dodawany do stopów lutowniczych (lutów).

Srebro — bardzo plastyczny, plastyczny metal. Temperatura topnienia srebra wynosi 960,5°C. Srebro jest najlepszym przewodnikiem ciepła i elektryczności.Rezystancja srebra 0,015 — 0,016 omów x mm2/m Srebro służy do nakładania powłoki ochronnej (srebro) na powierzchnię metali.

Antymon — błyszczący, kruchy metal, temperatura topnienia 631 ° C. Antymon jest stosowany jako dodatek do stopów lutowniczych (lutów).

Chrom — twardy, błyszczący metal. Temperatura topnienia 1830°C. Nie zmienia się w powietrzu w normalnych temperaturach. Odporność chromu 0,026 ohm x mm2/m Chrom jest stosowany w stopach oraz do powlekania ochronnego (chromowania) powierzchni metalowych.

Cynk — temperatura topnienia 419,4 ° C. Odporność cynku 0,053 — 0,062 oma x mm2/ m. W wilgotnym powietrzu cynk utlenia się, pokrywając się warstwą tlenku, która chroni przed późniejszymi wpływami chemicznymi. W elektrotechnice cynk jest stosowany jako dodatek do stopów i lutów, a także jako powłoka ochronna (galwanizacja) na powierzchniach części metalowych.