Классификация ЭТМ. Свойства и количественные характеристики проводников.

Электротехнические материалы - это специальные материалы, из которых изготовляют электрические машины, аппараты, приборы и другие элементы электрооборудования и электроустановок. Все электротехнические материалы обычно делят на четыре основные группы: - электроизоляционные (диэлектрики),

- проводниковые,

- полупроводниковые (полупроводники)

- магнитные.

К важнейшим параметрам, характеризующим свойства проводниковых материалов, относятся:

- удельная проводимость γ или обратная ей величина – удельное сопротивление ρ;

- температурный коэффициент удельного сопротивления αρ;

- коэффициент теплопроводности γ_т;

- контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила;

- работа выхода электронов из металла;

- предел прочности при растяжении σ_ρ и относительное удлинение перед разрывом Δl/l.

 

Проводниковые материалы, кроме высокой электрической проводимости, должны иметь достаточную прочность, пластичность, коррозионную стойкость в атмосферных условиях и в некоторых случаях высокую износостойкость. Кроме того, металл должен хорошо свариваться и подвергаться пайке для получения соединения высокой надежности и электрической проводимости.

 

Проводниковые материалы и их применение. Материалы с высокой проводимостью. Материалы с высоким удельным сопротивлением. Резистивные материалы. Материалы и сплавы различного назначения.

Проводниковый материал – это материал, проводящий электрический ток.

В качестве проводников электрического тока могут быть использованы как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях — и газы. Важнейшими практически при­меняемыми в электротехнике твердыми проводниковыми материа­лами являются металлы и их сплавы.

Из металлических проводниковых материалов могут быть выде­лены металлы высокой проводимости, имеющие удельное сопро­тивление при нормальной температуре не более 0,05 мкОм.м, и сплавы высокого сопротивления, имеющие при нормальной тем­пературе не менее 0,3 мкОм.м. Металлы высокой проводимости используются для проводов, токопроводящих жил кабелей, обмо­ток электрических машин и трансформаторов и т. п. Металлы и сплавы высокого сопротивления применяются для изготовления резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накали­вания и т. п.

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты.

Материалы высокой проводимости. К наиболее широко распространенным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий.

Медь. Преимущества меди следующие: малое удельное сопротивление; достаточно высокая механическая прочность; удовлетворительная в большинстве случаев стойкость по отношению к кор­розии; хорошая обрабатываемость; относительная легкость пайки и сварки. Мягкую медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечения применяют главным образом в качестве токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность (не должна пружинить при изгибе), а не прочность. Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом.

Алюминий является вторым по значению (после меди) проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов. Алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная тепло­емкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди.

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представ­ляет большой интерес для использования в качестве проводниково­го материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление (около 0,1 мкОм·м); значение стали еще выше. Сталь как проводниковый материал используется также в виде шин, рельсов трамваев электрических железных дорог (включая «третий рельс» метро) и пр.