Лекция 14 icon

Лекция 14


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Вводный семинар, вводная лекция, занятия по целе-полаганию, лекция-беседа...
Лекция 20. 03. 12. Модели для исследования и оценки в pr лекция 27. 03. 12...
Лекция Фьючерсные контракты Лекция Фьючерсы на акции...
Курс лекций Лекция Введение в земледелие. Лекция Научные основы земледелия...
Лекция Историография как научная дисциплина Лекция Исторические знания в Древней Руси...
Лекция Сионизм в оценке Торы Лекция Государство Израиль испытание на прочность...
Лекция Введение в социологию 6 Лекция Становление и основные этапы развития социологии. 20...
План лекционных занятий Лекция Развитие аудиальных средств информации. Лекция 2...
Курс лекций Москва 2008 Содержание Лекция Введение 4 Лекция Научные знания в средневековой Руси...
Лекция Историография как научная дисциплина Лекция Исторические знания в Древней Руси...
Лекция №2 от 25. 09. 2008г. Упанишады...
Лекция Введение в бд и субд. Модели данных 2 Лекция Инфологическая модель «Сущность-связь»...



Загрузка...
скачать
Лекция 14.


ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ С БОЛЬШИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ


Иногда электроустройство должно иметь большое сопротивление, тогда применяемый материал должен обладать большим удельным сопротивлением, так как чем больше ρ, тем меньше масса металла. Таковыми являются металлы и сплавы, у которых ρ20ос не менее 0,3 мкОм.м. Чистые металлы в таких случаях применяются реже, чем сплавы. Классифицировать их можно по разным признакам, в том числе – по области применения, определяющей требования к материалам с большим сопротивлением.


Общие требования к материалам с большим сопротивлением:

1) большое удельное сопротивление (не менее 0,3 мкОм.м)

2) достаточная механическая прочность

3) технологичность, обеспечивающая возможность получения соответствующих сечений.


Другие требования – в зависимости от области применения:


^ I группа – точные электроизмерительные приборы и образцовые сопротивления


Дополнительные, кроме общих, требования:

4) стабильность сопротивления во времени (отсутствие явления старения, то есть изменения ρ во времени)

5) при изменениях температуры ρ не должно меняться, то есть должен быть как можно малый ТКρρ)

6) термо-ЭДС этих материалов относительно меди должна быть минимальной, чтобы в измерительной схеме не возникали посторонние разности потенциалов (помехи).


Основным материалом этой группы является манганин – медно-марганцевый сплав, в состав которого могут входить также Ni, Co, Al, Fe, марка – МНМц 3-12 (медь; среднее содержание никеля 2,5 ÷ 3,5 % ; среднее содержание марганца 11,5 ÷ 13,5 %),у манганина очень малая термо-ЭДС с медью и очень маленький ТКρ.


^ II группа – резисторы и реостаты различных назначений


Дополнительные, кроме общих, требования:

4) повышенные требования в отношении допустимой рабочей температуры, так как при работе выделяется тепло

5) необходимы материалы низкой стоимости, так как резисторы и реостаты являются массовыми изделиями, не отличающиеся высокой точностью.


Основной материал – константан, также медно-никелевый сплав с марганцем, маркируется МНМц-40-1,5 – состоит из меди, примерно 40 % никеля и 1,5 % марганца. ТКρ у него в 10 раз меньше, чем у манганина (10-6 1/К). Большая термо-Эдс не даёт использовать константан в измерительных приборах высокой точности, зато он хорош в термопарах. ТКρ у константана близок к нулю, но для резисторов и реостатов это не важно, ТКρ может быть большим, как и термо-Эдс. Вместо константана (который дорог из-за большого содержания никеля) в ряде случаев применяют более дешёвый нейзильбер (маркировка – МНЦ-15-20, что означает медь, в среднем 15 % никеля и 20 % цинка), у которого меньшие ρ и допустимая рабочая температура.


^ III группа – нагревательные приборы, нити осветительных ламп


Дополнительные, кроме общих, требования:

4) высокая рабочая температура – может быть получена при использовании материалов с высокой температурой плавления и полным отсутствием окисления или при окислении с образованием тугоплавких нелетучих окислов, предохраняющих материал от дальнейшего окисления.


Широко применяются сплавы нихром, фехраль, хромаль – они различаются разным содержанием хрома, который придаёт окислам высокую тугоплавкость, у этих сплавов высокая жаростойкость и большое удельное сопротивление.


название

состав

Содержание

хрома, %

Рабочая

температура, о C

Фехраль (фе + хр + ал)

Fe, 13 % Cr и 4,5 % Al

13

1000 оС

Нихром (ни + хром)

55-78 % Ni, 20 % Cr, Fe

20

1200 оС

Хромаль (хром + ал)

22 % Cr, 5 % Al, Fe

22

1300 оС


Нити осветительных ламп выполняют из вольфрама, ножки (держатели нити) – из молибдена, у которого со стеклом одинаковый температурный коэффициентобъемного расширения, следовательно, при работе (при нагреве) не возникает зазор между ножкой и стеклянной колбой.


^ IV – сплавы для термопар


При соприкосновении двух различных металлических проводников между ними возникает контактная разность потенциалов, обусловленная разной работой выхода электронов из поверхности металла. Провод, составленный из двух изолированных друг от друга проволок из различных металлов, называется термопарой. Материалы, образующие термопару, подбираются таким образом, чтобы в диапазоне измеряемых температур они обладали максимальным значением термо-ЭДС, что уменьшает погрешность измерения. Наиболее широко применяются следующие сплавы: копель (Cu-Ni), алюмель (Al-Ni с добавкой кремния и магния), хромель (Cr-Ni), платино-родий (Pt-Rh), константан (Cu-Ni).


Наибольшее применение получили термопары, которые дают наилучшие результаты при их использовании в следующих температурных диапазонах:

350 оC

600 оC

900-1000 оC

1600 оC




медь-копель хромель-копель хромель-алюмель платинородий-платина

медь-константан железо-константан

железо-копель


Большими значения термо-ЭДС обладают также некоторые полупроводниковые материалы (висмут, сурьма, цинк), их тоже можно использовать. Термо-ЭДС используют не только в измерительных приборах, но и в качестве термоэлементов – на зимовках, маяках, подводных лодках, космических орбитах – нагревают, например, паяльной лампой одни спаи, на других, холодных, спаях получают электрический свет, но их КПД мал, примерно 10 % и они пока дороги.


^ Контактные материалы


Электрическим контактом называется поверхность соприкосновения токоведущих частей электроустановки и конструктивные приспособления, обеспечивающие само соприкосновение. Контакты бывают неподвижные, разрывные и скользящие.

Неподвижные контакты – различают цельнометаллические (сварные, паяные) и зажимные (болтовые, винтовые) соединения. Цельнометаллический контакт должен быть стабильным, с малым сопротивлением, если надо (в линии электропередач) – то должен быть механически прочным. Зажимный контакт зависит от способности материала к пластической деформации и от давления в месте контакта. Места контакта покрывают мягким (пластичным) коррозионно стойким металлом – оловом, серебром, кадмием.


Разрывные контакты служат для периодических замыканий и размыканий электрических цепей. Особенностью работы разрывных контактов является возникновение между ними электрических разрядов в виде искры или дуги. Материалы для разрывных контактов (особенно для электрических цепей с большими токами и высокими напряжениями) должны:

- обеспечивать надёжность соединения,

- обеспечивать минимальность и стабильность электрического сопротивления,

- исключать возможность обгорания контактирующих поверхностей,

- исключать возможность приваривания поверхностей друг к другу,

- исключать коррозию поверхностей контакта из-за того, что образующаяся плёнка оксидов ухудшает контакт, увеличивает сопротивление и выделение теплоты,

- иметь высокую теплопроводность, чтобы отводить тепло,

- иметь стойкость к действию механических нагрузок.


Контактные материалы для слабых токов:

чистые тугоплавкие металлы (вольфрам, мoлибден), благородные металлы (золото, серебро, платина), сплавы на их основе (золото-серебро, платина-рутений, платина-родий), металлокерамические композиции (серебро-окись кадмия, где кадмия – 12-20 %).


Контактные материалы для сильных токов:

металлокерамика– серебро с окислами кадмия, никеля, хрома, вольфрама, мoлибдена, медь с вольфрамом и кoбальтом, золото с вольфрамом и мoлибденом, медь и серебро с графитом. Медь, серебро, золото дают высокую прочность и теплопроводность, тугоплавкая фаза – механическую и электрическую стойкость, контакты не привариваются друг к другу. Используются композиции Ag-CdO; Ag-CuO; Cu-C (графит); Ag-Ni; Ag-C (графит); Ag-Ni-C; Ag-W-Ni; Cu-W-Ni.


С помощью металлокерамики в электротехнике получают не только постоянные магниты, но и контакты разной формы. Изделия получают методами порошковой металлургии, но по-разному:

- подготавливают 2 или 3 фазы, измельчают, прессуют, спекают;

- изготавливают каркас из тугоплавкого материала, спрессованный и спечённый, пропитывают серебром или медью.


Удельное сопротивление металлокерамики не больше 0,07 МкОм.м при температуре 20 оС, оно должно быть стабильным во времени и не зависеть от условий эксплуатации.


Скользящие контакты применяются в электрических машинах постоянного тока (щётки скользят по поверхности коллектора) и др. Материалы для скользящих контактов должны обладать высокой стойкостью к истиранию. Для скользящих контактов применяют медь марки МТ, бериллиевую бронзу, материалы системы «Ag-CdO».


^ Электротехнический уголь


Электротехнический уголь – это твёрдый неметаллический материал на базе углерода, который является полупроводником и проводимость которого (особенно с соответствующими примесями) немногим меньше проводимости металлов и сплавов. Важнейшие виды электротехнических угольных изделий:

- щётки для электромашин;

- угольные электроды для электропечей, электрических ванн, гальванических элементов, сварочных аппаратов;

- осветительные угли;

- детали электровакуумных приборов (аноды, сетки);

- микрофонные порошки, мембраны (в технике связи);

- непроволочные резисторы (керамический стержень, плёнка угля, защитная плёнка лака).


Производят электротехнические угольные изделия из графита, кокса, антрацита, сажи со связками – каменноугольными пеками и смолами. Смешивают порошки и связки, формируют и обжигают изделие. В угольную массу вводят добавки:

- в щётки (для увеличения прочности) порошок меди или бронзы,

- в осветительные угли – соли для придания дуге цвета.


При производстве щёток применяют графитирование, то есть обжиг при температуре 2000-3000 оС, при этом кристаллы углерода увеличиваются (приобретают форму графита), при этом увеличивается прочность и уменьшается твёрдость. Щётки должны хорошо пришлифовываться к коллекторам и кольцам электромашин, они не должны истирать коллекторы и не должны истираться сами. К щёткам предъявляются как электрические, так и механические требования (определенный износ в мм за 20 часов, определенный коэффициент трения, переходное падение напряжения на пару щёток).


^ Вопросы для повторения


  1. Какие требования предъявляются к материалам, идущим на нагревательные печи, нити ламп накаливания?

  2. Почему для измерения разных температур применяют термопары из разных материалов?

  3. Что такое контактная разность потенциалов? Чем она вызывается?

  4. Что такое манганин, его состав, область применения?

  5. Что такое электрический контакт?

  6. От чего зависит величина термоЭДС?

  7. Какой по величине термоЭДС должен обладать манганин?

  8. Охарактеризуйте неподвижные контакты. Какие требования предъявляются к материалам неподвижных контактов, что это за материалы?

  9. Как величина термоЭДС зависит от температуры? Какой температуры?

  10. Какие ρ и ТКρ должны быть у манганина? Почему?

  11. Какие материалы применяются для неподвижных контактов? Их свойства.

  12. Как примеси влияют на эл. сопротивление?

  13. Что такое термопара?

  14. Почему у материалов, идущих на производство реостатов, должна быть высокая рабочая температура?

  15. Что такое разрывный контакт? Какова особенность его работы?

  16. Назовите основные электрические характеристики проводников.

  17. На чём основано действие термопары?

  18. Почему константан нельзя применять в точных электроизмерительных приборах?

  19. Требования, предъявляемые к материалу, из которого производят разрывные контакты.

  20. Для чего применяются термопары?

  21. Какие материалы относятся к материалам с большим сопротивлением?

  22. Состав, свойства, область применения константана.

  23. Какие материалы применяются для изготовления слаботочных и сильноточных разрывных контактов?

  24. Какой должна быть зависимость термоЭДС от разницы температур, чтобы можно было использовать термопару?

  25. Общие требования к материалам с большим ρ.

  26. Состав, свойства, применение нейзильбера.

  27. Скользящие контакты – назначение, требования к материалам, применяемые материалы.

  28. Почему материалы с большим сопротивлением должны иметь большое ρ? Какое по величине?

  29. Состав, свойства, применение нихрома. Какие ещё сплавы применяются для тех же целей?

  30. Состав и изготовление металлокерамики для контактов. Каких контактов?

  31. Где применяются материалы с большим ρ?

  32. Когда погрешность измерения температуры с помощью термопары будет малой?

  33. Электротехнический уголь – состав, производство.

  34. Какие требования предъявляют материалам, идущим на реостаты и резисторы?

  35. Наиболее распространённые термопары?

  36. Виды изделий из электротехнического угля.

  37. Материал щёток, требования к нему.

  38. Требования к материалам, из которых производят разрывные контакты?

  39. Где применяют материалы с большим сопротивлением?

  40. Какие сплавы применяются для изготовления термопар?

  41. Охарактеризуйте неподвижные контакты, требования к их материалу?

  42. Какие значения ρ имеют материалы высокого сопротивления?




Скачать 89,51 Kb.
оставить комментарий
Дата18.10.2011
Размер89,51 Kb.
ТипЛекция, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх