14.04.2018

Kot prevodni deli v električnih inštalacijah se uporabljajo vodniki iz bakra, aluminija, njihovih zlitin in železa (jekla).

Baker je eden najboljših prevodnih materialov. Gostota bakra pri 20 ° C je 8,95 g / cm 3, tališče je 1083 ° C. Baker je rahlo kemično aktiven, vendar se zlahka raztopi v dušikovi kislini, v razredčeni klorovodikovi in ​​žveplovi kislini pa se raztopi le v prisotnosti oksidanti (kisik). Na zraku se baker hitro prekrije s tanko plastjo temnega oksida, vendar ta oksidacija ne prodre globoko v kovino in služi kot zaščita pred nadaljnjo korozijo. Baker je primeren za kovanje in valjanje brez segrevanja.

Za proizvodnjo se uporablja elektrolitski baker v ingotih, ki vsebujejo 99,93% čistega bakra.

Električna prevodnost bakra je močno odvisna od količine in vrste primesi ter v manjši meri od mehanske in toplotne obdelave. pri 20°C je 0,0172-0,018 ohm x mm2/m.

Za izdelavo prevodnikov se uporablja mehak, poltrd ali trd baker s specifično težo 8,9, 8,95 oziroma 8,96 g/cm3.

Široko se uporablja za izdelavo delov pod napetostjo. baker v zlitinah z drugimi kovinami. Najpogosteje se uporabljajo naslednje zlitine.

Medenina je zlitina bakra in cinka, ki vsebuje najmanj 50% bakra v zlitini z dodatkom drugih kovin. medenina 0,031 - 0,079 ohm x mm2/m. Obstajajo medenina - tombak z vsebnostjo bakra več kot 72% (ima visoko duktilnost, protikorozijske in antifrikcijske lastnosti) in posebna medenina z dodatkom aluminija, kositra, svinca ali mangana.

Medeninasti kontakt

Bron je zlitina bakra in kositra z dodatki različnih kovin. Glede na vsebnost glavne komponente v zlitini se bron imenuje kositer, aluminij, silicij, fosfor in kadmij. Bronasta upornost 0,021 - 0,052 ohm x mm 2 /m.

Medenina in bron imata dobre mehanske in fizikalno-kemijske lastnosti. Enostavno se obdelujejo z ulivanjem in brizganjem ter so odporni na atmosfersko korozijo.

Aluminij - glede na njegove kvalitete drugi prevodni material za bakrom. Tališče 659,8° C. Gostota aluminija pri temperaturi 20° je 2,7 g/cm 3 . Aluminij je enostaven za ulivanje in enostaven za obdelavo. Pri temperaturi 100 - 150 ° C je aluminij voljan in duktilen (lahko ga zvijemo v plošče debeline do 0,01 mm).

Električna prevodnost aluminija je zelo odvisna od nečistoč in malo od mehanske in toplotne obdelave. Čim bolj čista je sestava aluminija, večja je njegova električna prevodnost in boljša odpornost na kemične vplive. Strojna obdelava, valjanje in žarjenje pomembno vplivajo na mehansko trdnost aluminija. Hladna obdelava aluminija poveča njegovo trdoto, elastičnost in natezno trdnost. Upornost aluminija pri 20° C 0,026 - 0,029 ohm x mm 2 /m.

Pri zamenjavi bakra z aluminijem je treba prerez prevodnika povečati glede na prevodnost, to je 1,63-krat.

Z enako prevodnostjo bo aluminijast vodnik 2-krat lažji od bakrenega.

Za izdelavo prevodnikov se uporablja aluminij, ki vsebuje najmanj 98% čistega aluminija, silicija ne več kot 0,3%, železa ne več kot 0,2%

Za izdelavo delov tokovnih delov, ki jih uporabljajo aluminijeve zlitine z drugimi kovinami, na primer: duraluminij - zlitina aluminija z bakrom in manganom.

Silumin je lahka livarska zlitina iz aluminija s primesjo silicija, magnezija in mangana.

Aluminijeve zlitine imajo dobre lastnosti litja in visoko mehansko trdnost.

V elektrotehniki se najpogosteje uporabljajo: aluminijeve zlitine:

Aluminijeva deformabilna zlitina stopnje AD z vsebnostjo aluminija najmanj 98,8 in drugimi nečistočami do 1,2.

Aluminijeva deformabilna zlitina stopnje AD1 z vsebnostjo aluminija najmanj 99,3 n in drugimi nečistočami do 0,7.

Aluminijeva deformabilna zlitina znamke AD31, ki vsebuje aluminij 97,35 - 98,15 in druge nečistoče 1,85 -2,65.

Zlitine razredov AD in AD1 se uporabljajo za izdelavo ohišij in matric strojnih sponk. Zlitina razreda AD31 se uporablja za izdelavo profilov in vodil, ki se uporabljajo za električne vodnike.

Zaradi toplotne obdelave pridobijo izdelki iz aluminijevih zlitin visoke meje trdnosti in tečenja (lezenja).

Železo - tališče 1539°C. Gostota železa je 7,87. Železo se topi v kislinah in ga oksidirajo halogeni in kisik.

V elektrotehniki se uporabljajo različne vrste jekla, na primer:

Ogljikova jekla so temprane zlitine železa z ogljikom in drugimi metalurškimi primesmi.

Upornost ogljikovih jekel je 0,103 - 0,204 ohm x mm 2 /m.

Legirana jekla so zlitine z dodatki kroma, niklja in drugih elementov, dodanih ogljikovemu jeklu.

Jekla imajo dobre lastnosti.

Naslednji se pogosto uporabljajo kot dodatki v zlitinah, pa tudi za izdelavo spajk in proizvodnjo prevodnih kovin:

Kadmij je temprana kovina. Tališče kadmija je 321 °C. Upornost 0,1 ohm x mm 2 /m. V elektrotehniki se kadmij uporablja za pripravo spajk z nizkim tališčem in za zaščitne premaze (kadmij) na kovinskih površinah. Po protikorozijskih lastnostih je kadmij blizu cinku, vendar so kadmijevi premazi manj porozni in se nanašajo v tanjši plasti kot cinkovi.

Nikelj - tališče 1455°C. Upornost na nikelj 0,068 - 0,072 ohm x mm 2 /m. Pri običajnih temperaturah ne oksidira z atmosferskim kisikom. Nikelj se uporablja v zlitinah in za zaščitno prevleko (nikljanje) kovinskih površin.

Kositer - tališče 231,9°C. Upornost kositra je 0,124 - 0,116 ohm x mm 2 /m. Kositer se uporablja za spajkanje zaščitne prevleke (kositrenje) kovin v čista oblika in v obliki zlitin z drugimi kovinami.

Svinec - tališče 327,4°C. Specifični upor 0,217 - 0,227 ohm x mm 2 /m. Svinec se uporablja v zlitinah z drugimi kovinami kot kislinsko odporen material. Dodano spajkalnim zlitinam (spajkam).

Srebro je zelo voljna, kovna kovina. Tališče srebra je 960,5°C. Srebro je najboljši prevodnik toplote in električnega toka. Upornost srebra je 0,015 - 0,016 ohm x mm 2 /m. Srebro se uporablja za zaščitni premaz (posrebritev) kovinskih površin.

Antimon je sijoča, krhka kovina s tališčem 631 °C. Antimon se uporablja kot dodatek spajkalnim zlitinam (spajkam).

Krom je trda, sijoča ​​kovina. Tališče 1830°C. Na zraku pri običajni temperaturi se ne spremeni. Upornost kroma je 0,026 ohm x mm 2 /m. Krom se uporablja v zlitinah in za zaščitno prevleko (kromiranje) kovinskih površin.

Cink - tališče 419,4°C. Upornost cinka 0,053 - 0,062 ohm x mm 2 /m. notri vlažen zrak cink oksidira in se prekrije s plastjo oksida, ki ščiti pred kasnejšimi kemičnimi vplivi. V elektrotehniki se cink uporablja kot dodatek v zlitinah in spajkah ter za zaščitno prevleko (cinkanje) površin kovinskih delov.

Takoj ko je elektrika zapustila laboratorije znanstvenikov in se začela široko uvajati v prakso Vsakdanje življenje, se je pojavilo vprašanje iskanja materialov, ki imajo določene, včasih povsem nasprotne lastnosti glede na pretok električnega toka skozi njih.

Na primer, pri prenosu električne energije na velike razdalje je bil material žice potreben za zmanjšanje izgub zaradi Joulovega segrevanja v kombinaciji z majhnimi značilnosti teže. Primer tega so znani visokonapetostni daljnovodi iz aluminijastih žic z jeklenim jedrom.

Ali, nasprotno, za ustvarjanje kompaktnih cevnih električnih grelnikov so bili potrebni materiali z relativno visoko električno upornostjo in visoko toplotno stabilnostjo. Najenostavnejši primer naprave, ki uporablja materiale s podobnimi lastnostmi, je gorilnik navadnega kuhinjskega električnega štedilnika.

Prevodniki, ki se uporabljajo v biologiji in medicini kot elektrode, sonde in sonde, zahtevajo visoko kemično odpornost in združljivost z biomateriali v kombinaciji z nizko kontaktno odpornostjo.

Cela plejada izumiteljev iz različne države: Anglija, Rusija, Nemčija, Madžarska in ZDA. Thomas Edison, ki je izvedel več kot tisoč poskusov preizkušanja lastnosti materialov, primernih za vlogo filamentov, je ustvaril svetilko s platinasto spiralo. Edisonove svetilke, čeprav so imele dolgo življenjsko dobo, niso bile praktične zaradi visokih stroškov izvornega materiala.

Poznejše delo ruskega izumitelja Lodygina, ki je predlagal uporabo razmeroma poceni, ognjevarnega volframa in molibdena z večjo upornostjo kot filamentnih materialov, je ugotovilo, praktično uporabo. Poleg tega je Lodygin predlagal črpanje zraka iz valjev žarnic z žarilno nitko in ga nadomestil z inertnimi ali žlahtnimi plini, kar je privedlo do nastanka sodobnih žarnic z žarilno nitko. Pionir množične proizvodnje cenovno dostopnih in vzdržljivih električnih svetilk je bilo podjetje General Electric, ki mu je Lodygin dodelil pravice do svojih patentov in nato dolgo časa uspešno delal v laboratorijih podjetja.

Ta seznam se lahko nadaljuje, saj je vedoželjni človeški um tako iznajdljiv, da včasih za rešitev določenega tehničnega problema potrebuje materiale z doslej neprimerljivimi lastnostmi ali z neverjetnimi kombinacijami teh lastnosti. Narava ne zmore več dohajati naših apetitov in znanstveniki z vsega sveta so se pridružili tekmi za ustvarjanje materialov, ki nimajo naravnih primerkov.

Je namerna povezava ohišja ali ohišja električnih naprav z zaščitno ozemljitvijo. Običajno se ozemljitev izvaja v obliki jeklenih ali bakrenih trakov, cevi, palic ali vogalov, zakopanih v zemljo do globine več kot 2,5 metra, ki v primeru nesreče zagotavljajo pretok toka vzdolž naprave vezja - ohišje ali ohišje - ozemljitev - nevtralna žica vira izmeničnega toka. Upornost tega vezja ne sme biti večja od 4 ohmov. V tem primeru se napetost na ohišju zasilne naprave zmanjša na vrednosti, ki so varne za ljudi, avtomatske zaščitne naprave pa na tak ali drugačen način izklopijo zasilno napravo.

Pri izračunu zaščitnih ozemljitvenih elementov igra pomembno vlogo poznavanje upornosti tal, ki je lahko zelo različna.

V skladu s podatki v referenčnih tabelah je izbrano območje ozemljitvene naprave, iz nje se izračuna število ozemljitvenih elementov in dejanska zasnova celotne naprave. Strukturni elementi zaščitne ozemljitvene naprave so povezani z varjenjem.

Električna tomografija

Elektroprospekcija proučuje pripovršinsko geološko okolje in se uporablja za iskanje rudnih in nekovinskih mineralov ter drugih predmetov na podlagi proučevanja različnih umetnih električnih in elektromagnetnih polj. Poseben primer elektroprospekcije je električna tomografija (Electrical Resistivity Tomography) - metoda za določanje lastnosti kamnin z njihovo upornostjo.

Bistvo metode je, da se na določenem položaju vira električnega polja merijo napetosti na različnih sondah, nato se vir polja premakne na drugo mesto ali preklopi na drug vir in meritve ponovimo. Viri polja in sonde sprejemnikov polja so nameščeni na površini in v vrtinah.

Nato pridobljene podatke obdelamo in interpretiramo s sodobnimi metodami računalniške obdelave, ki omogočajo vizualizacijo informacij v obliki dvodimenzionalnih in tridimenzionalnih slik.

Kot zelo natančna iskalna metoda je električna tomografija neprecenljiva pomoč geologom, arheologom in paleozoologom.

Določitev oblike nahajališča mineralnih surovin in meja njihove razširjenosti (konturiranje) omogoča prepoznavanje pojava žilnih nahajališč mineralov, kar bistveno zmanjša stroške njihovega poznejšega razvoja.

Za arheologe ta metoda iskanja zagotavlja dragocene informacije o lokaciji starodavnih pokopov in prisotnosti artefaktov v njih, s čimer se zmanjšajo stroški izkopavanja.

Paleozoologi uporabljajo električno tomografijo za iskanje fosiliziranih ostankov starih živali; rezultate njihovega dela si lahko ogledate v naravoslovnih muzejih v obliki osupljivih rekonstrukcij okostij prazgodovinske megafavne.

Poleg tega se električna tomografija uporablja med gradnjo in poznejšim delovanjem inženirskih objektov: visokih zgradb, jezov, nasipov, nasipov in drugih.

Definicije upornosti v praksi

Včasih se lahko pri reševanju praktičnih problemov soočimo z nalogo določitve sestave snovi, na primer žice za rezanje polistirenske pene. Imamo dva zvitka žice primernega premera iz različnih nam neznanih materialov. Za rešitev problema je treba najti njihovo električno upornost in nato z razliko v najdenih vrednostih ali z uporabo iskalne tabele določiti material žice.

Izmerimo z merilnim trakom in iz vsakega vzorca odrežemo 2 metra žice. Z mikrometrom določimo premera žic d₁ in d₂. Ko vklopimo multimeter na spodnjo mejo merjenja upora, izmerimo upornost vzorca R₁. Postopek ponovimo za drug vzorec in mu prav tako izmerimo upor R₂.

Upoštevajte, da se površina preseka žic izračuna po formuli

S = π ∙ d 2 /4

Zdaj bo formula za izračun električne upornosti videti takole:

ρ = R ∙ π ∙ d 2 /4 ∙ L

Če nadomestimo dobljene vrednosti L, d₁ in R₁ v formulo za izračun upornosti, navedeno v zgornjem članku, izračunamo vrednost ρ₁ za prvi vzorec.

ρ 1 = 0,12 ohm mm 2 /m

Če nadomestimo dobljene vrednosti L, d₂ in R₂ v formulo, izračunamo vrednost ρ₂ za drugi vzorec.

ρ 2 = 1,2 ohm mm 2 /m

Iz primerjave vrednosti ρ₁ in ρ₂ z referenčnimi podatki v zgornji tabeli 2 sklepamo, da je material prvega vzorca jeklo, drugega pa nikrom, iz katerega bomo izdelali rezalno vrvico.

Imenujejo sposobnost kovine, da skozi sebe prepušča naelektreni tok. Po drugi strani pa je odpornost ena od značilnosti materiala. Večja kot je električna upornost pri določeni napetosti, manjša bo.Označuje silo upora prevodnika na gibanje nabitih elektronov, usmerjenih vzdolž njega. Ker je lastnost prenosa električne energije recipročna vrednost upora, to pomeni, da jo bomo v obliki formul izrazili kot razmerje 1/R.

Upornost je vedno odvisna od kakovosti materiala, uporabljenega pri izdelavi naprav. Izmeri se na podlagi parametrov vodnika z dolžino 1 meter in površino prečnega prereza 1 kvadratnega milimetra. Na primer, lastnost specifičnega upora za baker je vedno enaka 0,0175 Ohm, za aluminij - 0,029, železo - 0,135, konstantan - 0,48, nikrom - 1-1,1. Upornost jekla je enaka številu 2 * 10-7 Ohm.m

Upor proti toku je neposredno sorazmeren z dolžino vodnika, po katerem se premika. Daljša ko je naprava, večji je upor. To razmerje boste lažje razumeli, če si predstavljate dva namišljena para plovil, ki komunicirata med seboj. Naj povezovalna cev ostane pri enem paru naprav tanjša, pri drugem pa debelejša. Ko sta oba para napolnjena z vodo, bo prenos tekočine skozi debelo cev veliko hitrejši, ker bo imela manjši upor proti toku vode. Po tej analogiji mu je lažje potovati po debelem prevodniku kot po tankem.

Upornost se kot enota SI meri z Ohm.m. Prevodnost je odvisna od povprečne dolžine prostega leta nabitih delcev, ki je značilna za strukturo materiala. Kovine brez primesi, ki imajo najbolj pravilne vrednosti, imajo najnižje vrednosti upora. Nasprotno pa nečistoče popačijo mrežo in s tem povečajo njeno delovanje. Upornost kovin se nahaja v ozkem območju vrednosti pri normalnih temperaturah: od srebra od 0,016 do 10 μΩm (zlitine železa in kroma z aluminijem).

O značilnostih gibanja nabitih

na elektrone v prevodniku vpliva temperatura, saj z njenim višanjem narašča amplituda valovnih nihanj obstoječih ionov in atomov. Posledično imajo elektroni manj prostega prostora za normalno gibanje v kristalni mreži. To pomeni, da se poveča ovira za urejeno gibanje. Upornost katerega koli prevodnika, kot običajno, narašča linearno z naraščajočo temperaturo. Za polprevodnike je, nasprotno, značilno zmanjšanje z naraščajočimi stopinjami, saj to povzroči sproščanje številnih nabojev, ki neposredno ustvarjajo električni tok.

Postopek hlajenja nekaterih kovinskih vodnikov je znan želeno temperaturo privede njihovo upornost do nenadnega stanja in pade na nič. Ta pojav so odkrili leta 1911 in ga poimenovali superprevodnost.

Večina fizikalnih zakonov temelji na poskusih. Imena eksperimentatorjev so ovekovečena v naslovih teh zakonov. Eden od njih je bil Georg Ohm.

Poskusi Georga Ohma

Med poskusi interakcije električne energije z različnimi snovmi, vključno s kovinami, je ugotovil temeljno razmerje med gostoto, električno poljsko jakostjo in lastnostjo snovi, ki se je imenovala "specifična prevodnost". Formula, ki ustreza temu vzorcu, imenovanemu "Ohmov zakon", je naslednja:

j= λE , pri čemer

• j— gostota električnega toka;
• λ — specifična prevodnost, imenovana tudi "električna prevodnost";
• E – jakost električnega polja.

V nekaterih primerih se za označevanje prevodnosti uporablja druga črka grške abecede - σ . Specifična prevodnost je odvisna od določenih parametrov snovi. Na njegovo vrednost vplivajo temperatura, snovi, tlak, če gre za plin, in kar je najpomembneje, struktura te snovi. Ohmov zakon velja samo za homogene snovi.

Za bolj priročne izračune se uporablja recipročna vrednost specifične prevodnosti. Imenuje se »upornost«, ki je povezana tudi z lastnostmi snovi, v kateri teče električni tok, označeno z grško črko ρ in ima dimenzijo Ohm*m. Ker pa za različne fizikalni pojavi Uporabljajo se drugačne teoretične utemeljitve, za upornost se lahko uporabijo alternativne formule. So odraz klasične elektronske teorije kovin, pa tudi kvantne teorije.

Formule

V teh formulah, ki so za navadne bralce dolgočasne, se pojavljajo dejavniki, kot so Boltzmannova konstanta, Avogadrova konstanta in Planckova konstanta. Te konstante se uporabljajo za izračune, ki upoštevajo prosto pot elektronov v prevodniku, njihovo hitrost med toplotnim gibanjem, stopnjo ionizacije, koncentracijo in gostoto snovi. Skratka, za nestrokovnjaka je vse precej zapleteno. Da ne boste neutemeljeni, se lahko spodaj seznanite s tem, kako vse skupaj dejansko izgleda:

Značilnosti kovin

Ker je gibanje elektronov odvisno od homogenosti snovi, teče tok v kovinskem prevodniku glede na njegovo zgradbo, kar vpliva na porazdelitev elektronov v prevodniku ob upoštevanju njegove heterogenosti. Določa ga ne le prisotnost vključkov nečistoč, temveč tudi fizične napake - razpoke, praznine itd. Heterogenost prevodnika poveča njegovo upornost, ki jo določa Matthiesenovo pravilo.

To lahko razumljivo pravilo v bistvu pravi, da je v vodniku, po katerem teče tok, mogoče razlikovati več ločenih upornosti. In dobljena vrednost bo njihova vsota. Komponente bodo upornost kovinske kristalne mreže, nečistoče in napake prevodnika. Ker je ta parameter odvisen od narave snovi, so bili opredeljeni ustrezni zakoni za njegov izračun, tudi za mešane snovi.

Kljub temu, da so zlitine tudi kovine, jih obravnavamo kot raztopine s kaotično strukturo in za izračun upornosti je pomembno, katere kovine so vključene v zlitino. V bistvu večina zlitin dveh komponent, ki ne spadajo med prehodne kovine, kot tudi redke zemeljske kovine spadajo pod opis Nodheimovega zakona.

Upornost kovinskih tankih plasti je obravnavana kot posebna tema. Povsem logično je domnevati, da bi morala biti njegova vrednost večja od vrednosti prevodnika v razsutem stanju iz iste kovine. Toda hkrati je za film uvedena posebna empirična Fuchsova formula, ki opisuje soodvisnost upornosti in debeline filma. Izkazalo se je, da imajo kovine v filmih polprevodniške lastnosti.

In na proces prenosa naboja vplivajo elektroni, ki se premikajo v smeri debeline filma in motijo ​​​​gibanje "vzdolžnih" nabojev. Hkrati se odbijejo od površine filmskega prevodnika in tako en elektron precej dolgo niha med njegovima površinama. Drug pomemben dejavnik pri povečanju upornosti je temperatura prevodnika. Višja kot je temperatura, večja je odpornost. Nasprotno, nižja kot je temperatura, manjši je upor.

Kovine so snovi z najnižjo upornostjo pri tako imenovani "sobni" temperaturi. Edina nekovina, ki upravičuje svojo uporabo kot prevodnik, je ogljik. Grafit, ki je ena od njegovih različic, se pogosto uporablja za izdelavo drsnih kontaktov. Ima zelo dobra kombinacija lastnosti, kot sta upornost in koeficient drsnega trenja. Zato je grafit nepogrešljiv material za ščetke elektromotorjev in druge drsne kontakte. Vrednosti upornosti glavnih snovi, ki se uporabljajo v industrijske namene, so podane v spodnji tabeli.

Superprevodnost

Pri temperaturah, ki ustrezajo utekočinjenju plinov, to je do temperature tekočega helija, ki je enaka -273 stopinj Celzija, se upornost zmanjša skoraj do popolnega izginotja. In ne samo dobrih kovinskih prevodnikov, kot so srebro, baker in aluminij. Skoraj vse kovine. V takšnih pogojih, ki jih imenujemo superprevodnost, struktura kovine nima zaviralnega učinka na gibanje nabojev pod vplivom električnega polja. Zato živo srebro in večina kovin postanejo superprevodniki.

Toda, kot se je izkazalo, relativno nedavno v 80. letih 20. stoletja so nekatere vrste keramike sposobne tudi superprevodnosti. Poleg tega vam za to ni treba uporabiti tekočega helija. Takšni materiali so bili imenovani visokotemperaturni superprevodniki. Vendar je minilo že nekaj desetletij in obseg visokotemperaturnih vodnikov se je znatno razširil. Toda množične uporabe takšnih visokotemperaturnih superprevodnih elementov niso opazili. V nekaterih državah so bile izvedene posamezne instalacije z zamenjavo običajnih bakrenih vodnikov z visokotemperaturnimi superprevodniki. Za vzdrževanje normalnega režima visokotemperaturne superprevodnosti je potreben tekoči dušik. In to se izkaže za predrago tehnično rešitev.

Zaradi nizke vrednosti upornosti, ki jo narava daje bakru in aluminiju, sta še vedno nenadomestljiva materiala za izdelavo različnih električnih prevodnikov.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da odpornost R kovinski prevodnik je neposredno sorazmeren z njegovo dolžino L in obratno sorazmerna s površino njegovega preseka A:

R = ρ L/ A (26.4)

kje je koeficient ρ se imenuje upornost in služi kot značilnost snovi, iz katere je izdelan prevodnik. To je zdrava pamet: debela žica bi morala imeti manjši upor kot tanka žica, ker se lahko elektroni v debeli žici premikajo po večjem območju. In pričakujemo lahko povečanje upora z večanjem dolžine prevodnika, saj se povečuje število ovir za pretok elektronov.

Tipične vrednosti ρ Za različne materiale so podani v prvem stolpcu tabele. 26.2. (Dejanske vrednosti se razlikujejo glede na čistost, toplotno obdelavo, temperaturo in druge dejavnike.)

Tabela 26.2. Specifična upornost in temperaturni koeficient upornosti (TCR) (pri 20 °C)
Snov	ρ ,Ohm m	TKS α ,°C -1
Dirigenti
Srebrna	1,59·10 -8	0,0061
baker	1,68·10 -8	0,0068
Aluminij	2,65·10 -8	0,00429
volfram	5,6·10 -8	0,0045
Železo	9,71·10 -8	0,00651
Platina	10,6·10 -8	0,003927
Merkur	98·10 -8	0,0009
Nikrom (zlitina Ni, Fe, Cr)	100·10 -8	0,0004
Polprevodniki 1)
Ogljik (grafit)	(3-60)·10 -5	-0,0005
Germanij	(1-500)·10 -5	-0,05
Silicij	0,1 - 60	-0,07
Dielektriki
Steklo	10 9 - 10 12
Trda guma	10 13 - 10 15
1) Realne vrednosti so močno odvisne od prisotnosti celo majhnih količin nečistoč.

Najnižjo upornost ima srebro, ki se zato izkaže za najboljšega prevodnika; vendar je drago. Baker je nekoliko slabši od srebra; Jasno je, zakaj so žice najpogosteje izdelane iz bakra.

Aluminij ima večjo upornost kot baker, vendar ima veliko nižjo gostoto in je prednosten v nekaterih aplikacijah (na primer v električnih vodih), ker je upor aluminijastih žic enake mase manjši od upora bakra. Pogosto se uporablja recipročna vrednost upornosti:

σ = 1/ρ (26.5)

σ imenujemo specifična prevodnost. Specifična prevodnost se meri v enotah (Ohm m) -1.

Upornost snovi je odvisna od temperature. Praviloma se odpornost kovin povečuje s temperaturo. To ne bi smelo biti presenetljivo: z naraščanjem temperature se atomi premikajo hitreje, njihova razporeditev postane manj urejena in lahko pričakujemo, da bodo bolj motili tok elektronov. V ozkih temperaturnih območjih se upornost kovine skoraj linearno povečuje s temperaturo:

Kje ρ T- upornost pri temperaturi T, ρ 0 - upornost pri standardni temperaturi T 0 , a α - temperaturni koeficient upora (TCR). Vrednosti a so podane v tabeli. 26.2. Upoštevajte, da je za polprevodnike lahko TCR negativen. To je očitno, saj se z naraščajočo temperaturo povečuje število prostih elektronov, ki izboljšajo prevodne lastnosti snovi. Tako se upornost polprevodnika lahko zmanjša z naraščajočo temperaturo (čeprav ne vedno).

Vrednosti a so odvisne od temperature, zato bodite pozorni na temperaturno območje, v katerem dano vrednost(na primer glede na referenčno knjigo fizičnih količin). Če se izkaže, da je razpon temperaturnih sprememb širok, bo linearnost kršena in namesto (26.6) je treba uporabiti izraz, ki vsebuje izraze, ki so odvisni od druge in tretje moči temperature:

ρ T = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),

kje so koeficienti β in γ običajno zelo majhne (postavimo T 0 = 0°С), vendar na splošno T prispevki teh članov postanejo pomembni.

Pri zelo nizkih temperaturah upornost nekaterih kovin, pa tudi zlitin in spojin pade na nič v okviru natančnosti sodobnih meritev. Ta lastnost se imenuje superprevodnost; prvi ga je opazil nizozemski fizik Geike Kamerling Onnes (1853-1926) leta 1911, ko je bilo živo srebro ohlajeno pod 4,2 K. Pri tej temperaturi je električni upor živega srebra nenadoma padel na nič.

Superprevodniki preidejo v superprevodno stanje pod temperaturo prehoda, ki je običajno nekaj stopinj Kelvina (tik nad absolutno ničlo). V superprevodnem obroču so opazili električni tok, ki v večletni odsotnosti napetosti praktično ni oslabel.

IN Zadnja leta superprevodnost intenzivno preučujejo, da bi razjasnili njen mehanizem in našli materiale, ki kažejo superprevodnost pri višjih temperaturah. visoke temperature za zmanjšanje stroškov in neprijetnosti zaradi hlajenja na zelo nizke temperature. Prvo uspešno teorijo superprevodnosti so ustvarili Bardeen, Cooper in Schrieffer leta 1957. Superprevodnike uporabljajo že v velikih magnetih, kjer magnetno polje ustvarja električni tok (glej 28. poglavje), kar bistveno zmanjša porabo energije. Seveda vzdrževanje superprevodnika pri nizki temperaturi zahteva tudi energijo.

Komentarji in predlogi so sprejeti in dobrodošli!

Vsebina:

Pojav električnega toka se pojavi, ko je tokokrog sklenjen, ko na sponkah nastane potencialna razlika. Gibanje prostih elektronov v prevodniku poteka pod vplivom električnega polja. Elektroni med premikanjem trčijo ob atome in jim delno prenesejo svojo akumulirano energijo. To vodi do zmanjšanja njihove hitrosti gibanja. Nato se pod vplivom električnega polja hitrost gibanja elektronov spet poveča. Posledica tega upora je segrevanje prevodnika, po katerem teče tok. obstajati različne načine izračuni te vrednosti, vključno s formulo upornosti, ki se uporablja za materiale s posameznimi fizikalnimi lastnostmi.

Električna upornost

Bistvo električnega upora je v sposobnosti snovi, da med delovanjem toka pretvori električno energijo v toplotno. To količino označujemo s simbolom R, merska enota pa je Ohm. Vrednost odpornosti je v vsakem primeru povezana s sposobnostjo enega ali drugega.

Med raziskavo je bila ugotovljena odvisnost od odpornosti. Ena od glavnih lastnosti materiala je njegova upornost, ki se spreminja glede na dolžino prevodnika. To pomeni, da ko se dolžina žice poveča, se poveča tudi vrednost upora. Ta odvisnost je opredeljena kot neposredno sorazmerna.

Druga lastnost materiala je njegova površina prečnega prereza. Predstavlja dimenzije prečnega prereza prevodnika, ne glede na njegovo konfiguracijo. V tem primeru dobimo obratno sorazmerno razmerje, ko se z naraščajočo površino prečnega prereza zmanjšuje.

Drug dejavnik, ki vpliva na odpornost, je sam material. Med raziskavo so ugotovili različne odpornosti različnih materialov. Tako so bile pridobljene vrednosti električne upornosti za vsako snov.

Izkazalo se je, da so kovine najboljši prevodniki. Med njimi ima srebro tudi najmanjši upor in visoko prevodnost. Uporabljajo se na najbolj kritičnih mestih v elektronskih vezjih, poleg tega ima baker relativno nizko ceno.

Snovi z zelo visoko upornostjo veljajo za slabe prevodnike električnega toka. Zato se uporabljajo kot izolacijski materiali. Dielektrične lastnosti so najbolj značilne za porcelan in ebonit.

Tako je upornost prevodnika velikega pomena, ker se lahko uporabi za določitev materiala, iz katerega je bil prevodnik izdelan. Da bi to naredili, se izmeri površina prečnega prereza, določita se tok in napetost. To vam omogoča, da nastavite vrednost električne upornosti, po kateri lahko s pomočjo posebne tabele enostavno določite snov. Posledično je upornost ena najbolj značilnih lastnosti določenega materiala. Ta indikator vam omogoča, da določite najbolj optimalno dolžino električnega tokokroga, tako da se ohrani ravnotežje.

Formula

Na podlagi pridobljenih podatkov lahko sklepamo, da bo upornost obravnavana kot upornost katerega koli materiala z enoto površine in enote dolžine. To pomeni, da se pri napetosti 1 volta in toku 1 ampera pojavi upor, enak 1 ohmu. Na ta indikator vpliva stopnja čistosti materiala. Na primer, če bakru dodate samo 1% mangana, se bo njegova odpornost povečala za 3-krat.

Upornost in prevodnost materialov

Prevodnost in upornost se običajno upoštevata pri temperaturi 20 0 C. Te lastnosti se razlikujejo za različne kovine:

• baker. Najpogosteje se uporablja za izdelavo žic in kablov. Ima visoko trdnost, odpornost proti koroziji, enostavno in preprosto obdelavo. V dobrem bakru delež nečistoč ni večji od 0,1%. Po potrebi se baker lahko uporablja v zlitinah z drugimi kovinami.
• Aluminij. Njegova specifična teža je manjša kot pri bakru, vendar ima večjo toplotno kapaciteto in tališče. Taljenje aluminija zahteva bistveno več energije kot baker. Nečistoče v visokokakovostnem aluminiju ne presegajo 0,5 %.
• Železo. Poleg razpoložljivosti in nizkih stroškov ima ta material visoko upornost. Poleg tega ima nizko odpornost proti koroziji. Zato se izvaja prevleka jeklenih vodnikov z bakrom ali cinkom.

Formula za upornost pri nizkih temperaturah se obravnava ločeno. V teh primerih bodo lastnosti istih materialov popolnoma drugačne. Pri nekaterih od njih lahko odpornost pade na nič. Ta pojav imenujemo superprevodnost, pri kateri ostanejo optične in strukturne lastnosti materiala nespremenjene.

Upornost priljubljenih prevodnikov (kovine in zlitine). Upornost jekla

Upornost železnih, aluminijastih in drugih prevodnikov

Prenos električne energije na velike razdalje zahteva zmanjšanje izgub, ki nastanejo zaradi toka, ki premaga upor prevodnikov, ki sestavljajo električni vod. To seveda ne pomeni, da takšne izgube, ki se pojavljajo posebej v tokokrogih in potrošniških napravah, nimajo vloge.

Zato je pomembno poznati parametre vseh uporabljenih elementov in materialov. Pa ne samo električni, tudi mehanski. In imejte na voljo nekaj priročnih referenčnih materialov, ki vam omogočajo, da primerjate značilnosti različnih materialov in izberete za načrtovanje in delovanje točno tisto, kar bo optimalno v določeni situaciji.V daljnovodih za prenos energije, kjer je naloga zastavljena kot najbolj produktivna, to je z visokim izkoristkom, za prenos energije do potrošnika, pri čemer se upoštevata tako ekonomika izgub kot mehanika samih vodov. Končna ekonomska učinkovitost proge je odvisna od mehanike - to je naprave in razporeditve vodnikov, izolatorjev, nosilcev, stopenjskih/stopenjski transformatorjev, teže in trdnosti vseh struktur, vključno z žicami, raztegnjenimi na velike razdalje, kot tudi materiale, izbrane za vsak strukturni element, njegove stroške dela in obratovanja. Poleg tega so pri vodih za prenos električne energije višje zahteve glede zagotavljanja varnosti tako vodov samih kot vsega okoli njih, kjer potekajo. In to dodaja stroške tako za zagotavljanje električne napeljave kot za dodatno mejo varnosti vseh struktur.

Za primerjavo so podatki običajno reducirani v eno samo primerljivo obliko. Takšnim značilnostim se pogosto doda epitet »specifičen«, same vrednosti pa se upoštevajo na podlagi določenih standardov, poenotenih s fizikalnimi parametri. Na primer, električna upornost je upornost (ohmov) prevodnika iz neke kovine (baker, aluminij, jeklo, volfram, zlato), ki ima enoto dolžine in enoto preseka v sistemu uporabljenih merskih enot (običajno SI). ). Poleg tega je določena temperatura, saj se lahko pri segrevanju upornost prevodnikov obnaša drugače. Za osnovo so vzeti običajni povprečni pogoji delovanja - pri 20 stopinjah Celzija. In kjer so lastnosti pomembne pri spreminjanju parametrov okolja (temperatura, tlak), so uvedeni koeficienti in sestavljene dodatne tabele in grafi odvisnosti.

Vrste upornosti

Ker pride do odpornosti:

• aktiven - ali ohmski, uporovni - nastane zaradi porabe električne energije za segrevanje prevodnika (kovine), ko skozi njega teče električni tok, in
• reaktivno - kapacitivno ali induktivno - ki nastane zaradi neizogibnih izgub zaradi ustvarjanja kakršnih koli sprememb v toku, ki poteka skozi prevodnik električnih polj, potem je upornost prevodnika v dveh različicah:

1. Specifična električna upornost na enosmerni tok (uporovne narave) in
2. Specifična električna upornost na izmenični tok (reaktivne narave).

Tu je upornost tipa 2 kompleksna vrednost, sestavljena je iz dveh komponent TC - aktivne in reaktivne, saj uporovni upor vedno obstaja, ko tok prehaja, ne glede na njegovo naravo, reaktivni upor pa se pojavi le pri kakršni koli spremembi toka v tokokrogih. V tokokrogih enosmernega toka se reaktanca pojavi samo med prehodnimi procesi, ki so povezani z vklopom toka (sprememba toka od 0 do nominalne) ali izklopom (razlika od nominalne do 0). In običajno se upoštevajo le pri načrtovanju zaščite pred preobremenitvijo.

V tokokrogih izmeničnega toka so pojavi, povezani z reaktanco, veliko bolj raznoliki. Niso odvisne le od dejanskega prehoda toka skozi določen presek, temveč tudi od oblike prevodnika, odvisnost pa ni linearna.

Dejstvo je, da izmenični tok inducira električno polje tako okoli vodnika, skozi katerega teče, kot v samem prevodniku. In iz tega polja nastanejo vrtinčni tokovi, ki povzročijo učinek "potiskanja" dejanskega glavnega gibanja nabojev iz globine celotnega preseka prevodnika na njegovo površino, tako imenovani "učinek kože" (iz koža - koža). Izkazalo se je, da se zdi, da vrtinčni tokovi »ukradejo« vodniku njegov presek. Tok teče v določeni plasti blizu površine, preostala debelina vodnika ostane neizkoriščena, ne zmanjša njegovega upora in preprosto nima smisla povečevati debeline vodnikov. Še posebej pri visokih frekvencah. Zato se za izmenični tok upor meri v takšnih odsekih prevodnikov, kjer se celoten odsek lahko šteje za blizu površine. Takšna žica se imenuje tanka, njena debelina je enaka dvakratni globini te površinske plasti, kjer vrtinčni tokovi izpodrivajo koristni glavni tok, ki teče v prevodniku.

Zmanjšanje debeline okroglih žic seveda ne izčrpa učinkovitega prevajanja izmeničnega toka. Prevodnik je mogoče stanjšati, vendar hkrati narediti ravno v obliki traku, potem bo presek večji od prereza okrogle žice, zato bo upor manjši. Poleg tega bo imelo preprosto povečanje površine učinek povečanja efektivnega preseka. Enako je mogoče doseči z uporabo vpredene žice namesto enožilne; poleg tega je vpredena žica bolj fleksibilna kot enožilna žica, kar je pogosto dragoceno. Po drugi strani pa je ob upoštevanju učinka kože v žicah možno izdelati žice sestavljene tako, da je jedro izdelano iz kovine, ki ima dobre lastnosti trdnosti, na primer jekla, vendar nizke električne lastnosti. V tem primeru je preko jekla izdelana aluminijasta pletenica, ki ima nižjo upornost.

Poleg kožnega učinka na pretok izmeničnega toka v vodnikih vpliva vzbujanje vrtinčnih tokov v okoliških vodnikih. Takšni tokovi se imenujejo indukcijski tokovi in ​​se inducirajo tako v kovinah, ki ne igrajo vloge ožičenja (nosilni konstrukcijski elementi), kot v žicah celotnega prevodnega kompleksa - igrajo vlogo žic drugih faz, nevtralnega , ozemljitev.

Vsi ti pojavi se pojavljajo v vseh električnih strukturah, zato je še toliko bolj pomembno imeti celovito referenco za najrazličnejše materiale.

Upornost prevodnikov se meri z zelo občutljivimi in natančnimi instrumenti, saj so za ožičenje izbrane kovine z najmanjšim uporom - reda ohmov * 10-6 na meter dolžine in kvadratni meter. mm. razdelki. Nasprotno, za merjenje specifične izolacijske upornosti potrebujete instrumente, ki imajo zelo širok razpon velike vrednosti odpornost - običajno megohmov. Jasno je, da morajo vodniki dobro prevajati, izolatorji pa dobro izolirati.

Tabela

Železo kot prevodnik v elektrotehniki

Železo je najpogostejša kovina v naravi in ​​tehniki (za vodikom, ki je prav tako kovina). Je najcenejši in ima odlične lastnosti trdnosti, zato se povsod uporablja kot osnova za trdnost. različne oblike.

V elektrotehniki se železo uporablja kot prevodnik v obliki prožnih jeklenih žic, kjer je potrebna fizična trdnost in prožnost, zahtevano odpornost pa je mogoče doseči z ustreznim prerezom.

Če imate tabelo upornosti različnih kovin in zlitin, lahko izračunate preseke žic iz različnih prevodnikov.

Poskusimo za primer poiskati električno ekvivalenten prerez vodnikov iz različnih materialov: bakrene, volframove, nikljeve in železne žice. Za začetno vzemimo aluminijasto žico s prečnim prerezom 2,5 mm.

Potrebujemo, da je na dolžini 1 m upor žice iz vseh teh kovin enak uporu prvotne. Odpornost aluminija na 1 m dolžine in 2,5 mm preseka bo enaka

, kjer je R upor, ρ upornost kovine iz tabele, S površina preseka, L dolžina.

Če nadomestimo prvotne vrednosti, dobimo upornost metrskega kosa aluminijaste žice v ohmih.

Po tem rešimo formulo za S

, bomo nadomestili vrednosti iz tabele in dobili površine prereza za različne kovine.

Ker je upornost v tabeli izmerjena na žici dolžine 1 m, v mikroohmih na 1 mm2 odseka, potem smo jo dobili v mikroohmih. Če ga želite dobiti v ohmih, morate vrednost pomnožiti z 10-6. Ni pa nujno, da dobimo število ohm s 6 ničlami ​​za decimalno vejico, saj končni rezultat še vedno najdemo v mm2.

Kot lahko vidite, je odpornost železa precej visoka, žica je debela.

Toda obstajajo materiali, za katere je še večji, na primer nikelj ali konstantan.

Podobni članki:

domelectrik.ru

Tabela električne upornosti kovin in zlitin v elektrotehniki

Domov > y >



Specifična odpornost kovin.

Specifična odpornost zlitin.

Vrednosti so podane pri temperaturi t = 20° C. Odpornost zlitin je odvisna od njihove natančne sestave. comments powered by HyperComments

tab.wikimassa.org

Električna upornost | Svet varjenja

Električna upornost materialov

Električna upornost (upornost) je sposobnost snovi, da prepreči prehod električnega toka.

Merska enota (SI) - Ohm m; merjeno tudi v Ohm cm in Ohm mm2/m.

Material Temperatura, °C Električna upornost, Ohm m

Kovine
Aluminij	20	0,028·10-6
Berilij	20	0,036·10-6
Fosforjev bron	20	0,08·10-6
vanadij	20	0,196·10-6
volfram	20	0,055·10-6
Hafnij	20	0,322·10-6
Duraluminij	20	0,034·10-6
Železo	20	0,097 10-6
zlato	20	0,024·10-6
Iridij	20	0,063·10-6
kadmij	20	0,076·10-6
kalij	20	0,066·10-6
kalcij	20	0,046·10-6
Kobalt	20	0,097 10-6
Silicij	27	0,58 10-4
Medenina	20	0,075·10-6
magnezij	20	0,045·10-6
Mangan	20	0,050·10-6
baker	20	0,017 10-6
magnezij	20	0,054·10-6
molibden	20	0,057 10-6
Natrij	20	0,047 10-6
Nikelj	20	0,073 10-6
Niobij	20	0,152·10-6
Kositer	20	0,113·10-6
paladij	20	0,107 10-6
Platina	20	0,110·10-6
Rodij	20	0,047 10-6
Merkur	20	0,958 10-6
Svinec	20	0,221·10-6
Srebrna	20	0,016·10-6
Jeklo	20	0,12·10-6
tantal	20	0,146·10-6
Titan	20	0,54·10-6
Chromium	20	0,131·10-6
Cink	20	0,061·10-6
Cirkonij	20	0,45·10-6
Lito železo	20	0,65·10-6
Umetne mase
Getinaks	20	109–1012
Kapron	20	1010–1011
Lavsan	20	1014–1016
Organsko steklo	20	1011–1013
Stiropor	20	1011
Polivinil klorid	20	1010–1012
Polistiren	20	1013–1015
Polietilen	20	1015
Steklena vlakna	20	1011–1012
Tekstolit	20	107–1010
Celuloid	20	109
Ebonit	20	1012–1014
Gume
Guma	20	1011–1012
Tekočine
Transformatorsko olje	20	1010–1013
Plini
zrak	0	1015–1018
Drevo
Suh les	20	109–1010
Minerali
Kvarc	230	109
Mica	20	1011–1015
Različni materiali
Steklo	20	109–1013

LITERATURA

• Alfa in Omega. Hitri priročnik / Tallinn: Printest, 1991 – 448 str.
• Priročnik za osnovno fiziko / N.N. Koškin, M.G. Širkevič. M., Znanost. 1976. 256 str.
• Priročnik o varjenju barvnih kovin / S.M. Gurevič. Kijev: Naukova dumka. 1990. 512 str.

weldworld.ru

Upornost kovin, elektrolitov in snovi (tabela)

Upornost kovin in izolatorjev

Referenčna tabela podaja vrednosti upornosti p nekaterih kovin in izolatorjev pri temperaturi 18-20 ° C, izražene v ohm cm. Vrednost p za kovine je močno odvisna od nečistoč, v tabeli so prikazane vrednosti p za kemično čiste kovine, za izolatorje pa so podane približno. Kovine in izolatorji so v tabeli razvrščeni po naraščajočih vrednostih p.

Tabela upornosti kovin

Čiste kovine	104 ρ (ohm cm)	Čiste kovine	104 ρ (ohm cm)
Aluminij
Duraluminij
		platinit 2)
		argentanska
Mangan
		Manganin
volfram		Constantan
molibden		Lesna zlitina 3)
		Alloy Rose 4)
paladij		Fehral 6)

Tabela upornosti izolatorjev

Izolatorji		Izolatorji
Suh les
Celuloid
		Kolofonija
Getinaks		Kremen _|_ os
Soda steklo		Polistiren
Pyrex steklo
Kvarc || sekire
Taljeni kremen

Upornost čistih kovin pri nizkih temperaturah

Tabela podaja vrednosti upornosti (v ohm cm) nekaterih čistih kovin pri nizkih temperaturah (0 °C).

Razmerje upornosti Rt/Rq čistih kovin pri temperaturah T ° K in 273 ° K.

Referenčna tabela podaja razmerje Rt/Rq upornosti čistih kovin pri temperaturah T ° K in 273 ° K.

Čiste kovine
Aluminij
volfram
molibden

Specifična odpornost elektrolitov

Tabela podaja vrednosti upornosti elektrolitov v ohm cm pri temperaturi 18 ° C. Koncentracija raztopin je podana v odstotkih, ki določajo število gramov brezvodne soli ali kisline v 100 g raztopine.

Vir informacij: KRATKI FIZIČNI IN TEHNIČNI VODNIK / Zvezek 1, - M.: 1960.

infotables.ru

Električna upornost - jeklo

stran 1

Električna upornost jekla narašča z naraščajočo temperaturo, pri čemer so največje spremembe opažene pri segrevanju na temperaturo Curiejeve točke. Po Curiejevi točki se električna upornost nekoliko spremeni in pri temperaturah nad 1000 C ostane skoraj konstantna.

Zaradi visoke električne upornosti jekla ti iuKii povzročijo zelo veliko upočasnitev upadanja pretoka. V kontaktorjih 100 A je čas izklopa 0,07 sekund, v kontaktorjih 600 A pa 0,23 sekund. Zaradi posebnih zahtev za kontaktorje serije KMV, ki so namenjeni vklopu in izklopu elektromagnetov pogonov oljnih stikal, elektromagnetni mehanizem teh kontaktorjev omogoča nastavitev napetosti aktiviranja in napetosti sprostitve s prilagajanjem sile povratne vzmeti. in posebno odlomno vzmet. Kontaktorji tipa KMV morajo delovati z globokim padcem napetosti. Zato lahko minimalna delovna napetost za te kontaktorje pade na 65 % UH. Posledica tako nizke delovne napetosti je, da skozi navitje teče tok pri nazivni napetosti, kar povzroči povečano segrevanje tuljave.

Dodatek silicija poveča električno upornost jekla skoraj sorazmerno z vsebnostjo silicija in s tem pomaga zmanjšati izgube zaradi vrtinčnih tokov, ki nastanejo v jeklu, ko deluje v izmeničnem magnetnem polju.

Dodatek silicija poveča električno upornost jekla, kar pomaga zmanjšati izgube zaradi vrtinčnih tokov, hkrati pa silicij poslabša mehanske lastnosti jekla in ga naredi krhkega.

Ohm - mm2/m - električna upornost jekla.

Za zmanjšanje vrtinčnih tokov se uporabljajo jedra iz jekel s povečano električno upornostjo jekla, ki vsebujejo 0,5 - 4,8% silicija.

Da bi to naredili, je bil tanek zaslon iz mehkega magnetnega jekla nameščen na masivni rotor iz optimalne zlitine SM-19. Električna upornost jekla se malo razlikuje od upornosti zlitine, CG jekla pa je približno za red velikosti višji. Debelina zaslona je izbrana glede na globino prodiranja zobnih harmonikov prvega reda in je enaka 0,8 mm. Za primerjavo so podane dodatne izgube W za osnovni rotor s kletko in dvoslojni rotor z masivnim cilindrom iz zlitine SM-19 in z bakrenimi končnimi obroči.

Glavni magnetno prevodni material je legirano elektrotehnično jeklo, ki vsebuje od 2 do 5% silicija. Dodatek silicija poveča električno upornost jekla, zaradi česar se zmanjšajo izgube zaradi vrtinčnih tokov, jeklo postane odporno proti oksidaciji in staranju, vendar postane bolj krhko. V zadnjih letih se široko uporablja hladno valjano zrnato jeklo z višjimi magnetnimi lastnostmi v smeri valjanja. Za zmanjšanje izgub zaradi vrtinčnih tokov je magnetno jedro izdelano v obliki paketa, sestavljenega iz listov žigosanega jekla.

Električno jeklo je nizkoogljično jeklo. Za izboljšanje magnetne lastnosti Vanj je vnesen silicij, ki povzroči povečanje električne upornosti jekla. To vodi do zmanjšanja izgub zaradi vrtinčnih tokov.

Po mehanski obdelavi se magnetno jedro žari. Ker vrtinčni tokovi v jeklu sodelujejo pri ustvarjanju pojemka, se je treba osredotočiti na vrednost električne upornosti jekla reda Pc (Iu-15) 10 - 6 ohm cm V pritegnjenem položaju armature je magnetni sistem je precej nasičen, zato začetna indukcija v različnih magnetnih sistemih niha v zelo majhnih mejah in za razred jekla E Vn1 6 - 1 7 pog. Navedena indukcijska vrednost vzdržuje poljsko jakost v jeklu v Yangovem redu.

Za izdelavo magnetnih sistemov (magnetnih jeder) transformatorjev se uporabljajo posebna tankoplosna elektrotehnična jekla z visoko (do 5%) vsebnostjo silicija. Silicij spodbuja razogljičenje jekla, kar vodi do povečanja magnetne prepustnosti, zmanjša histerezne izgube in poveča njegovo električno upornost. Povečanje električne upornosti jekla omogoča zmanjšanje izgub v njem zaradi vrtinčnih tokov. Poleg tega silicij oslabi staranje jekla (čedalje večje izgube jekla s časom), zmanjša njegovo magnetostrikcijo (spremembe oblike in velikosti telesa med magnetizacijo) in posledično hrup transformatorjev. Hkrati pa prisotnost silicija v jeklu povečuje njegovo krhkost in otežuje strojna obdelava.  

Strani:      1    2

www.ngpedia.ru

Upornost | Wikitronics wiki

Upornost je značilnost materiala, ki določa njegovo sposobnost prevajanja električnega toka. Definirano kot razmerje med električnim poljem in gostoto toka. V splošnem primeru je to tenzor, vendar je za večino materialov, ki ne kažejo anizotropnih lastnosti, sprejet kot skalarna količina.

Oznaka - ρ

$ \vec E = \rho \vec j, $

$ \vec E $ - električna poljska jakost, $ \vec j $ - gostota toka.

Merska enota SI je ohm meter (ohm m, Ω m).

Upornost valja ali prizme (med koncema) materiala z dolžino l in prerezom S se določi na naslednji način:

$ R = \frac(\rho l)(S). $

V tehniki se definicija upornosti uporablja kot upornost prevodnika enote preseka in enote dolžine.

Upornost nekaterih materialov, ki se uporabljajo v elektrotehniki Uredi

Material ρ pri 300 K, Ohm m TKS, K⁻¹

srebro	1,59·10⁻⁸	4,10·10⁻³
baker	1,67·10⁻⁸	4,33·10⁻³
zlato	2,35·10⁻⁸	3,98·10⁻³
aluminij	2,65·10⁻⁸	4,29·10⁻³
volfram	5,65·10⁻⁸	4,83·10⁻³
medenina	6,5·10⁻⁸	1,5·10⁻³
nikelj	6,84·10⁻⁸	6,75·10⁻³
železo (α)	9,7·10⁻⁸	6,57·10⁻³
kositrno siva	1,01·10⁻⁷	4,63·10⁻³
platina	1,06·10⁻⁷	6,75·10⁻³
bel kositer	1,1·10⁻⁷	4,63·10⁻³
jeklo	1,6·10⁻⁷	3,3·10⁻³
svinec	2,06·10⁻⁷	4,22·10⁻³
duraluminij	4,0·10⁻⁷	2,8·10⁻³
manganin	4,3·10⁻⁷	±2·10⁻⁵
konstantan	5,0·10⁻⁷	±3·10⁻⁵
živo srebro	9,84·10⁻⁷	9,9·10⁻⁴
nikrom 80/20	1,05·10⁻⁶	1,8·10⁻⁴
Cantal A1	1,45·10⁻⁶	3·10⁻⁵
ogljik (diamant, grafit)	1,3·10⁻⁵
germanij	4,6·10⁻¹
silicij	6,4·10²
etanol	3·10³
voda, destilirana	5·10³
ebonit	10⁸
trdi papir	10¹⁰
transformatorsko olje	10¹¹
običajno steklo	5·10¹¹
polivinil	10¹²
porcelan	10¹²
les	10¹²
PTFE (teflon)	>10¹³
guma	5·10¹³
kremenčevo steklo	10¹4
voščeni papir	10¹4
polistiren	>10¹4
sljuda	5·10¹4
parafin	10¹⁵
polietilen	3·10¹⁵
akrilna smola	10¹⁹

en.electronics.wikia.com

Električna upornost | formula, volumetrična, tabela

Električna upornost je fizikalna količina, ki kaže, v kolikšni meri se material lahko upre prehodu električnega toka skozi njega. Nekateri ljudje lahko to lastnost zamenjajo z navadnim električnim uporom. Kljub podobnosti pojmov je razlika med njima v tem, da se specifični nanaša na snovi, drugi izraz pa se nanaša izključno na prevodnike in je odvisen od materiala njihove izdelave.

Vzajemna vrednost tega materiala je električna prevodnost. Višji kot je ta parameter, bolje teče tok skozi snov. Skladno s tem, večji kot je upor, tem več izgub pričakovano na izhodu.

Formula za izračun in merilna vrednost

Glede na to, kako se meri specifični električni upor, je mogoče zaslediti tudi povezavo z nespecifičnim, saj se za označevanje parametra uporabljajo enote Ohm m. Sama količina je označena z ρ. S to vrednostjo je mogoče določiti odpornost snovi v posameznem primeru glede na njeno velikost. Ta merska enota ustreza sistemu SI, vendar se lahko pojavijo tudi druge razlike. V tehnologiji lahko občasno vidite zastarelo oznako Ohm mm2/m. Za pretvorbo iz tega sistema v mednarodnega vam ne bo treba uporabljati zapletenih formul, saj je 1 Ohm mm2/m enako 10-6 Ohm m.

Formula za električno upornost je naslednja:

R = (ρ l)/S, kjer je:

• R – upor prevodnika;
• Ρ – upornost materiala;
• l – dolžina vodnika;
• S – presek vodnika.

Odvisnost od temperature

Električna upornost je odvisna od temperature. Toda vse skupine snovi se ob spremembi manifestirajo drugače. To je treba upoštevati pri izračunu žic, ki bodo delovale pod določenimi pogoji. Na primer, na ulici, kjer so temperaturne vrednosti odvisne od letnega časa, so potrebni materiali manj dovzetni za spremembe v območju od -30 do +30 stopinj Celzija. Če ga nameravate uporabiti v opremi, ki bo delovala pod enakimi pogoji, morate tudi optimizirati ožičenje za določene parametre. Material je vedno izbran glede na uporabo.

V nominalni tabeli je električna upornost vzeta pri temperaturi 0 stopinj Celzija. Povečanje učinkovitosti ta parameter ko se material segreje, je to posledica dejstva, da se intenzivnost gibanja atomov v snovi začne povečevati. Nosilci električnega naboja se naključno razpršijo v vse smeri, kar povzroči ustvarjanje ovir za gibanje delcev. Količina električnega toka se zmanjša.

Z zniževanjem temperature postanejo pogoji za tok boljši. Ko dosežemo določeno temperaturo, ki bo za vsako kovino drugačna, se pojavi superprevodnost, pri kateri obravnavana karakteristika skoraj doseže nič.

Razlike v parametrih včasih dosežejo zelo velike vrednosti. Tisti materiali, ki imajo visoko zmogljivost, se lahko uporabljajo kot izolatorji. Pomagajo zaščititi ožičenje pred kratkimi stiki in nenamernim človeškim stikom. Nekatere snovi sploh niso uporabne za elektrotehniko, če imajo visoko vrednost tega parametra. Druge lastnosti lahko to motijo. Na primer, električna prevodnost vode ne bo imela velikega pomena za to področje. Tukaj so vrednosti nekaterih snovi z visokimi indikatorji.

Materiali z visoko upornostjo	ρ (Ohm m)
Bakelit	1016
Benzen	1015...1016
Papir	1015
Destilirana voda	104
Morska voda	0.3
Suh les	1012
Tla so mokra	102
Kvarčno steklo	1016
kerozin	1011
Marmor	108
Parafin	1015
Parafinsko olje	1014
Pleksi steklo	1013
Polistiren	1016
Polivinil klorid	1013
Polietilen	1012
Silikonsko olje	1013
Mica	1014
Steklo	1011
Transformatorsko olje	1010
Porcelan	1014
Skrilavec	1014
Ebonit	1016
Jantar	1018

Snovi z nizko zmogljivostjo se bolj aktivno uporabljajo v elektrotehniki. Pogosto so to kovine, ki služijo kot prevodniki. Med njimi je tudi veliko razlik. Če želite izvedeti električno upornost bakra ali drugih materialov, je vredno pogledati referenčno tabelo.

Materiali z nizko upornostjo	ρ (Ohm m)
Aluminij	2,7·10-8
volfram	5,5·10-8
Grafit	8,0·10-6
Železo	1,0·10-7
zlato	2.2·10-8
Iridij	4,74·10-8
Constantan	5,0·10-7
Lito jeklo	1,3·10-7
magnezij	4,4·10-8
Manganin	4,3·10-7
baker	1,72·10-8
molibden	5,4·10-8
Nikelj srebro	3.3·10-7
Nikelj	8,7 10-8
Nichrome	1.12·10-6
Kositer	1,2·10-7
Platina	1.07 10-7
Merkur	9,6·10-7
Svinec	2.08·10-7
Srebrna	1,6·10-8
Siva litina	1,0·10-6
Ogljikove ščetke	4,0·10-5
Cink	5,9·10-8
Nikelin	0,4·10-6

Specifična volumetrična električna upornost

Ta parameter označuje sposobnost prehajanja toka skozi prostornino snovi. Za merjenje je potrebno uporabiti napetostni potencial s različne strani material, iz katerega bo izdelek vključen v električni tokokrog. Napaja se s tokom z nazivnimi parametri. Po prehodu se izhodni podatki izmerijo.

Uporaba v elektrotehniki

Spreminjanje parametra, ko različne temperature pogosto uporablja v elektrotehniki. večina preprost primer je žarnica z žarilno nitko, ki uporablja nikromovo žarilno nitko. Ko se segreje, se začne svetiti. Ko skozenj teče tok, se začne segrevati. S povečanjem segrevanja se poveča tudi odpornost. V skladu s tem je začetni tok, ki je bil potreben za pridobitev osvetlitve, omejen. Nichrome spirala po istem principu lahko postane regulator na različnih napravah.

Široko se uporabljajo tudi plemenite kovine, ki imajo ustrezne lastnosti za elektrotehniko. Za kritična vezja, ki zahtevajo visoko hitrost, so izbrani srebrni kontakti. So dragi, vendar je glede na relativno majhno količino materialov njihova uporaba povsem upravičena. Baker je po prevodnosti slabši od srebra, vendar ima bolj dostopno ceno, zato se pogosteje uporablja za izdelavo žic.

V pogojih, kjer je možno maksimalno izkoristiti nizke temperature, uporabljajo se superprevodniki. Za sobno temperaturo in zunanjo uporabo niso vedno primerni, saj bo z dvigom temperature njihova prevodnost začela padati, zato za takšne razmere ostajajo vodilni aluminij, baker in srebro.

V praksi se upošteva veliko parametrov in ta je eden najpomembnejših. Vsi izračuni se izvajajo v fazi načrtovanja, za kar se uporabljajo referenčni materiali.