Меню

Для производства токоведущих проводов необходима хорошая что

Проводниковые материалы в электроустановках

В качестве токопроводящих частей в электроустановках применяют проводники из меди, алюминия, их сплавов и железа (стали).

Медь является одним из лучших токопроводящих материалов. Плотность меди при 20°С 8,95 г/см 3 , температура плавления 1083° С. Медь химически мало активна, но легко растворяется в азотной кислоте, а в разбавленной соляной и серной кислотах растворяется только в присутствии окислителей (кислорода). На воздухе медь быстро покрывается тонким слоем окиси темного цвета, но это окисление не проникает в глубь металла и служит защитой от дальнейшей коррозии. Медь хорошо поддается ковке и прокатке без нагрева.

Для изготовления электрических проводников применяется электролитическая медь в слитках, содержащих 99,93% чистой меди.

медьЭлектропроводность меди сильно зависит от количества и рода примесей и в меньшей степени от механической и термической обработки. Удельное сопротивление меди при 20° С составляет 0,0172—0,018 ом х мм2/м.

Для изготовления проводников применяют мягкую, полутвердую или твердую медь с удельным весом соответственно 8,9, 8,95 и 8,96 г/см 3 .

Для изготовления деталей токоведущих частей широко используется медь в сплавах с другими металлами . Наибольшее применение получили следующие сплавы.

Латуни — сплав меди с цинком, с содержанием в сплаве не менее 50% меди, с присадкой других металлов. Удельное сопротивление латуни 0,031 — 0,079 ом х мм2/м. Различают латунь — томпак с содержанием меди более 72% (обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами) и специальные латуни с присадкой алюминия, олова, свинца или марганца.

контакт из латуни

Бронзы — сплав меди с оловом с присадкой различных металлов. В зависимости от содержания в сплаве главного компонента бронзы называют оловянистыми, алюминиевыми, кремниевыми, фосфористыми, кадмиевыми. бронза в электротехникиУдельное сопротивление бронзы 0,021 — 0,052 ом х мм 2 /м.

Латуни и бронзы отличаются хорошими механическими и физико-химическими свойствами. Они легко обрабатываются литьем и давлением, устойчивы против атмосферной коррозии.

Алюминий — по своим качествам второй после меди токопроводящий материал. Температура плавления 659,8° С. Плотность алюминия при температуре 20° — 2,7 г/см 3 . Алюминий легко отливается и хорошо обрабатывается. При температуре 100 — 150° С алюминий ковок и пластичен (может быть прокатан в листы толщиной до 0,01 мм).

Электропроводность алюминия сильно зависит от примесей и мало от механической и тепловой обработки. Чем чище состав алюминия, тем выше его электропроводность и лучше противодействие химическим воздействиям. Обработка, прокатка и отжиг значительно влияют на механическую прочность алюминия. При холодной обработке алюминия увеличивается его твердость, упругость и прочность на растяжение. Удельное сопротивление алюминия при 20° С 0,026 — 0,029 ом х мм 2 /м.

При замене меди алюминием сечение проводника должно быть увеличено в отношении проводимостей, т. е. в 1,63 раза.

При равной проводимости алюминиевый проводник будет в 2 раза легче медного.

алюминий в электротехникеДля изготовления проводников применяют алюминий, содержащий не менее 98% чистого алюминия, кремния не более 0,3%, железа не более 0,2%

Для изготовления деталей токоведущих частей используют алюминиевые сплавы с другими металлами , например: Дюралюмины — сплав алюминия с медью и марганцем.

Силумин — легкий литейный сплав из алюминия с примесью кремния, магния, марганца.

Алюминиевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами и высокой механической прочностью.

Наибольшее применение в электротехнике получили следующие алюминиевые сплавы :

Алюминиевый деформируемый сплав марки АД , имеющий алюминия не менее 98,8 и прочих примесей до 1,2.

Алюминиевый деформируемый сплав марки АД1 , имеющий алюминия не менее 99,3 н прочих примесей до 0,7.

Алюминиевый деформируемый сплав марки АД31 , имеющий алюминия 97,35 — 98,15 и прочих примесей 1,85 -2,65.

Сплавы марок АД и АД1 применяются для изготовления корпусов и плашек аппаратных зажимов. Из сплава марки АД31 изготовляют профили и шины, применяемые для электрических токопроводов.

Изделия из алюминиевых сплавов в результате термической обработки приобретают высокие пределы прочности н текучести (ползучести).

алюминий

Железо — температура плавления 1539°С. Плотность железа — 7,87. Железо растворяется в кислотах, окисляется галогенами и кислородом.

В электротехнике применяют стали различных марок, например:

Углеродистые стали — ковкие сплавы железа с углеродом и с другими металлургическими примесями.

Удельное сопротивление углеродистых сталей 0,103 — 0,204 ом х мм 2 /м.

Легированные стали — сплавы с дополнительно вводимыми в углеродистую сталь присадками хрома, никеля и других элементов.

В качестве добавок в сплавы, а также для изготовления припоев и осуществления защитных покрытий токопроводящих металлов широко применяют:

кадмийКадмий — ковкий металл. Температура плавления кадмия 321°С. Удельное сопротивление 0,1 ом х мм 2 /м. В электротехнике кадмий применяется для приготовления легкоплавких припоев и для защитных покрытий (кадмировання) поверхности металлов. По своим антикоррозийным свойствам кадмий близок к цинку, но кадмиевые покрытия менее пористы и наносятся более тонким слоем, чем цинковые.

Никель — температура плавления 1455°С. Удельное сопротивление никеля 0,068 — 0,072 ом х мм 2 /м. При обычной температуре не окисляется кислородом воздуха. Никель применяется в сплавах и для защитного покрытия (никелирования) поверхности металлов.

Читайте также:  Как соединить медные силовые провода

Олово — температура плавления 231,9°С. Удельное сопротивление олова 0,124 — 0,116 ом х мм 2 /м. Олово применяется для пайки защитного покрытия (лужения) металлов в чистом виде и в виде сплавов с другими металлами.

Свинец — температура плавления 327,4°С. Удельное сопротивление 0,217 — 0,227 ом х мм 2 /м. Свинец применяется в сплавах с другими металлами как кислотоупорный материал. Добавляется в паяльные сплавы (припои).

Серебро — очень ковкий, тягучий металл. Температура плавления серебра 960,5°С. Серебро — лучший проводник тепла и электрического тока. Удельное сопротивление серебра 0,015 — 0,016 ом х мм 2 /м. Серебро применяется для защитного покрытия (серебрения) поверхности металлов.

Сурьма — блестящий хрупкий металл, температура плавления 631°С. Сурьма применяется в виде добавок в паяльные сплавы (припои).

Хром — твердый, блестящий металл. Температура плавления 1830°С. На воздухе при обычной температуре не изменяется. Удельное сопротивление хрома 0,026 ом х мм 2 /м. Хром применяется в сплавах и для защитного покрытия (хромирования) металлических поверхностей.

Цинк — температура плавления 419,4°С. Удельное сопротивление цинка 0,053 — 0,062 ом х мм 2 /м. Во влажном воздухе цинк окисляется, покрываясь слоем окиси, являющимся защитным по отношению к последующим химическим воздействиям. В электротехнике цинк применяется в качестве добавок в сплавы и припои, а также для защитного покрытия (цинкования) поверхностей металлических деталей.

Источник

Вопрос 2. Какие материалы применяются для изготовления токоведущих частей проводов и тросов.

Назовите факторы, определяющие необходимость применения изолированных проводов.

Провода делятся на изолированные и неизолированные, защищенные и незащищенные. Неизолированные (голые) провода, применяемые в основном для прокладки ВЛ, изготовляют алюминиевыми, сталеалюминиевыми, медными, бронзовыми и стальными. Изолированные провода имеют главным образом токопроводящие алюминиевые и реже медные жилы. В качестве электрической изоляции жил проводов применяют резину и пластмассу. Для защиты проводов от механических воздействий и действия света и влаги применяют оболочку из резины, пластмассы или металлических лент с фальцованным швом. Провода, имеющие внешнюю защитную оболочку, называют защищенными. Некоторые провода изготовляют в оплетке из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом.

Находясь на открытом воздухе, провода подвергаются воздействию атмосферы (ветер, гололед, изменения температуры…), вредные примеси окружающего воздуха (сернистые газы хим. заводов, морская соль…). От этих факторов частично может защитить изоляция. При прокладке проводов в агрессивных средах изоляция защищает провода от разрушения, окисления. Кроме того, немаловажен тот факт, что для изолированных проводов характерны большие значения предельно допустимых токов, что определяет более широкую область их использования. Что касается техники безопасности, изоляция предохраняет от поражения электрическим током.

Вопрос 2. Какие материалы применяются для изготовления токоведущих частей проводов и тросов.

На ВЛ применяются голые провода и тросы. В настоящее время используются медные, алюминиевые, сталеалюминиевые, стальные, а в отдельных случаях и провода из специальных сплавов – альдрея и др. По конструкции различают: однопроволочные, многопроволочные из одного металла, многопроволочные из 2–х металлов – стали и алюминия или стали и бронзы.

· Медные провода: изготовлены из твёрдотянутой медной проволоки; Пример маркировки: М-50 (М — марка, d = 50, мм 2 – сечение);

· Алюминиевые провода:изготовлены из твёрдотянутой алюминиевой проволоки; Недостаток – малая механическая прочность; А-50.

· Стальные провода: изготовлены из стальной оцинкованной проволоки; Недостаток – подверженность коррозии; С–50.

· Сталеалюминиевые провода:изготовлены из стальной оцинкованной жилы, вокруг которой расположена алюминиевая часть; АС – 150/24 ( АС – марка, d = 150, мм 2 , 24, мм 2 – сечения провода и сечение стального сердечника соответственно).

· Провода их альдрея:изготовлены из альдрея – сплава алюминия с незначительными количествами железа (»0,2%), магния (»0,7%) и кремния (»0,8%); Недостаток – малая стойкость против вибраций.

Вопрос 3: Назовите основные конструкции голых проводов, их достоинства и недостатки.

Провода воздушных линий чаще всего неизолированные (голые). Разнообразие условия работы ВЛЭП определяют необходимость иметь разные конструкции проводов. Основными конструкциями являются:

— однопроволочные провода из одного металла;

— многопроволочные провода из одного металла;

— многопроволочные провода из двух металлов;

Однопроволочные провода выполняют из одной проволоки. Согласно ПУЭ на линиях напряжением до 1000 В допускается применение однопроволочных стальных проводов диаметром не менее 4 мм и не более 5 мм. Для ответвлений от линий к вводам в здания допускается применение проволок диаметром 3 мм. Ограничение минимального диаметра обусловлено тем, что провода меньшего диаметра имеют недостаточную прочность. Наибольшие диаметры ограничены из-за того, что изгибы однопроволочного провода большего диаметра могут вызвать в его внешних слоях такие остаточные деформации, которые приводят к существенному снижению его прочности.

Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок. Провода имеют одну центральную проволоку, вокруг которой делаются следующие повивы (ряды) проволок. Количество навиваемых проволок зависит от требуемого сечения провода. При одном повиве провод свит из 7 проволок, при двух повивах – из 19, при трех повивах – из 37 проволок. Скрутка смежных повивов производится в разных направлениях, что обеспечивает более круглую форму и позволяет получить более устойчивый против раскручивания провод. Скрученные проволоки имеют несколько большую длину, чем длина провода, измеренная по его оси. Это обстоятельство вызывает увеличение физической массы провода по сравнению с теоретической, которая получается при умножении сечения провода на длину и объемную массу. Скрутка влияет также на разрывную прочность провода: прочность многопроволочного провода всегда меньше суммы прочностей отдельных проволок, из которых свит данный провод.

Читайте также:  Как подключить двойной выключатель света схема с тремя проводами

Многопроволочные провода имеют по сравнению с однопроволочными ряд существенных преимуществ:

  • большую гибкость, что обеспечивает большую сохранность и удобство монтажа;
  • высокие сопротивления на разрыв могут быть получены только для проволок относительно небольшого диаметра. Однопроволочные провода с сечениями 25 мм 2 и более имели бы пониженное сопротивления на разрыв.

Желание повысить механическую прочность привело к изготовлению алюминиевых проводов со стальным сердечником, называемых сталеалюминиевыми. Сердечник провода выполняется из одной или нескольких свитых стальных оцинкованных проволок. Алюминиевые проволоки, покрывающие стальной сердечник одним, двумя или тремя повивами, являются токоведущей частью провода. Электропроводность стального сердечника мала и потому не учитывается. Сравнение показывает, что при почти одинаковом сечении алюминиевой части сечения стальной части резко отличаются друг от друга, что влияет на массу провода и его прочность, определяющую область его применения.

Механическую нагрузку (тяжение по проводу) воспринимают сталь и алюминий. В сталеалюминиевых проводах с отношением сечения алюминия к сечению стали около 5 … 6 алюминиевые проволоки принимают 50 …. 60 % полного тяжения по проводу, а остальное – стальной сердечник.

При необходимости сочетать малое активное сопротивление провода с очень большой механической прочностью применяют сталебронзовые и сталеалдреевые провода. Алдрей представляет собой сплав алюминия с незначительной долей (около 1,2 %) магния и кремния.

Пустотелые медные и биметаллические (стальная проволока, покрытая приваренным слоем меди) применяются редко. Биметаллические провода марки БА состоят из стали, покрытой слоем меди, причем содержание меди по массе может колебаться в пределах 45-50% общей массы биметаллической проволоки. Согласно ПУЭ допускается применение однопроволочных биметаллических проводов сечением не менее 10 мм 2 и диаметром не более 6,5 мм.

Как маркируются провода?

Маркировка проводов производится по материалу провода и номинальной площади поперечного сечения. Медные провода обозначаются буквой М, бронзовые—Б, алюминиевые—А, сталеалюминиевые—АС, стальные однопроволочные—ПСО, стальные многопроволочные — ПС и ПМС, полые провода мед­ные— ПМ и алюминиевые—ПА.

После буквенных обозначений материала и конструкции провода указывается номинальное поперечное сечение токоведущей части (мм 2 ). Например, М-50, АС-120 и т. д.

В отечественной практике сталеалюминиевые провода изготовляются трех типов: АСУ—усиленной прочности с отноше­нием площади поперечного сечения алюминиевой части к сталь­ной 4,0—5; AC — с соотношением указанных площадей 7—7,5; АСО — облегченные, с соотношением площадей 8—8,5. В райо­нах с относительно малой интенсивностью гололедных образо­ваний (толщина стенки до 10—15 мм при объемном весе 0,9 Г/см 3 ) преимущественное применение должны иметь прово­да серии АСО.

Многопроволочные стальные провода, маркируемые ПМС, изготовляются из стали с присадкой меди (доли процента) для понижения магнитной проницаемости стали и повышения ее антикоррозийной стойкости.

  1. Каковы причины применения поясной изоляции в трехжильных кабелях?

Трехжильные кабели напряжением до 10 кВ включительно изготавливают с секторными жилами и снабжают бумажном изоляцией с вязкой пропиткой и свинцовой или алюминиевой оболочкой. Каждую из трех мед­ных или алюминиевых жил секторной фор­мы, состоящую из отдельных проволок, об­матывают в несколько слоев изоляцией — пропитанными лентами кабельной бумаги. Изолированные таким образом жилы скру­чивают друг с другом, а пространство меж­ду жилами заполняют бумажными жгута­ми из сульфатной бумаги. Для защиты изоляции жил и сохранения круглой формы кабеля поверх жил накладывают общую поясную изоля­цию из лент телефонной и кабельной бумаги пропитанной маслоканифольными составами либо из пластмассы и синтетических материалов. Поясная изоляция имеет ту же структуру, что и фазная изо­ляция жил кабеля. Назначение поясной изоляции — обеспечить, чтобы кабель, проложенный в сети с незаземленной нейтралью, имел примерно одинаковую электрическую прочность, как между фазами, так и между любой фазой и землей. Это очень важно, ибо в случае замыкания на землю одной из фаз кабеля две другие фазы
получают по отношению к земле линейное напряжение.

Кабели с поясной изоляцией имеют ряд недостатков, что привело к тому, что их используют на напряжении до 10 кВ. К числу этих недостатков можно отнести то, что между изолированными жилами имеются заполнители, у которых электрическая прочность ниже, чем у пропитанной фазной и поясной изоляции. Кроме того, кабели с поясной изоляцией имеют сложные нерадиальные электрические поля в изоляции, что также снижает их электрическую прочность. Силовые линии этого поля направлены не перпендикулярно слоям изоляции, а под некоторым углом к ним. Тангенциальная составляющая напряженности электрического поля направлена вдоль слоев бумаги, что способствует развитию скользящих разрядов. Поэтому электрическая прочность вдоль слоев значительно меньше, чем в поперечном направлении. Чтобы электрическое поле получилось равномерным, изолированные жилы экранируют (используется алюминиевая фольга).

Читайте также:  Как сделать витые провод

Вопрос 6. Почему невозможно применение кабелей с поясной изоляцией на высокие напряжения?

Силовые кабели напряжением до 35 кВ включительно изготавливают главным образом из плотной бумаги, пропитанной кабельной массой.

Силовые линии электрического поля в кабелях с поясной изоляцией и общей металлической оболочкой имеют различные углы наклона по отношению к различным слоям бумаги, что обуславливает в них как нормальные, так и касательные составляющие поля. Это заметно ухудшает свойства кабеля, т.к. электрическая прочность изоляции вдоль слоёв бумаги в 8-10 раз меньше по сравнению с прочностью при нормальном к бумаге направлении силовых линий. Электрическая прочность наполнителей также значительно ниже, чем пропитанной изоляции. Из – за этого недостатка кабели с поясной изоляцией и общей металлической оболочкой не используются на напряжение выше 10 кВ.

Источник



Токопроводящие материалы и устройство токоведущих жил проводов и кабелей

Устройство линий электрических сетей

Основными материалами, применяемыми в проводах различ­ных конструкций, являются медь, алюминий и сталь. Токоведущие жилы кабелей выполняют из меди или алюминия.

Неизолированные (голые) провода (токоведущие жилы) могут быть однопроволочными, состоящими из одной проволок одного металла (меди или алюминия, рис. 2.1,6), и многопро­волочными, свитыми из проволок двух металлов (рис. 2.1, в): из стали (внутренняя часть провода) и алюминия (наружная часть провода). Пустотелые провода (рис. 2.1, г) изготовляют из меди и применяют в редких случаях лишь в качестве сборных шин распре­делительных устройств 330 кВ и выше.

Медные провода имеют условное обозначение (марку) М, алю­миниевые — А, сталеалюминиевые — АС, стальные провода — ПСО (однопроволочные) и ПС или ПМС (многопроволочные). После буквенного обозначения ставится значение площади сече­ния токоведущей части (мм2), например АС-70. Площади сечения. применяемых проводов и кабелей приведены в стандартах, ПУЭ и справочниках. Они даны также в приложении 1 (табл. 6 и 8).

При изготовлении многопроволочных проводов вокруг одной центральной проволоки делают повивы (ряды) из проволок того же сечения. Первый повив выполняют из шести проволок, а каж­дый последующий — на шесть проволок больше, чем предыдущий.

Скрутку повивов делают в разных направлениях, чтобы предотвра­тить раскручивание проволок и придать проводу круглую форму. Многопроволочные провода обладают большей гибкостью, поэтому они прочнее и удобнее при монтаже, чем однопроволочные того же сечения.

Медные однопроволочные и многопроволочные провода изготовляют из холоднотянутой меди. Однопро­волочные провода изготовляют с площадью сечения до 10 мм2, многопроволочные обычно имеют большие сечения. По техниче­ским качествам медные провода являются наилучшими. Они име­ют хорошую электрическую проводимость (у=53-106 Ом/м при +20 °С) и достаточное предельное сопротивление при разрыве 8((Т=3,8-ЮПа). По механической прочности медные провода усту­пают только стальным.

Медь хорошо противостоит атмосферным влияниям и большин­ству химических реагентов, находящихся в воздухе. С течением времени неизолированные медные провода покрываются тонким слоем окиси и дальнейшему разрушению не поддаются. Однако значительная стоимость, а главное большая потребность в меди в народном хозяйстве для других целей заставляют в большинстве случаев заменять медные провода алюминиевыми или сталеалюми-ниевыми.

Алюминиевые провода изготовляют из холоднокатаной проволоки и только многопроволочными с площадью сечения от 16 мм2. Применяют их главным образом в сетях напряжением не выше 35 кВ при пролетах между опорами не более 150 м. Алюми­ниевые провода по сравнению с медными обладают меньшей про­водимостью (у=32-106 Ом/м) и меньшим (в 2,5 раза) предельным сопротивлением при разрыве = 1,5-108 Па).

Алюминиевые провода, как и медные, хорошо противостоят ат­мосферным воздействиям, однако они значительно больше подвер­жены химическим воздействиям.

Стальные провода обладают малой электрической прово­димостью (у= 7,5-106 Ом/м), но большей по сравнению с медными механической прочностью: для однопроволочных проводов = =5,4-108 Па, для многопроволочных тросов а = (6,5— 7,0)108 Па. Стальные провода используют только в сетях с малыми электриче­скими нагрузками и напряжением до 10 кВ. Более частое примене­ние они находят в сетях сельских хозяйств, линиях связи и авто­блокировки.

Большой недостаток стальных проводов — подверженность кор­розии, во избежание которой их оцинковывают. Однопроволочные стальные провода марки ПСО изготовляют диаметром 3; 3,5; 4 и 5 мм.

Многопроволочные провода . марки ПС имеют присадку меди до 0,2%, а провода ПМС (провод медно-стальной) —от 0,2 до 0,4%. Присадка меди создает большую коррозионную устойчи­вость.

Сталеалюминиевые провода, состоящие из стальной сердцевины и алюминиевой оболочки, имеют значительную меха­ническую прочность и хорошую проводимость. Их применяют на линиях с большими пролетами при напряжениях 35 кВ и выше. Сталеалюминиевые провода изготовляют с различным отношением площадей сечения алюминия к стали (в пределах до 18).

Источник