Vienas paklausiausių metalų pramonėje yra varis. Jis plačiausiai naudojamas elektros ir elektronikos pramonėje. Dažniausiai jis naudojamas elektros variklių ir transformatorių apvijų gamyboje. Pagrindinė šios konkrečios medžiagos naudojimo priežastis yra ta, kad vario yra mažiausia Šis momentas medžiagų savitoji elektrinė varža. Kol pasirodys nauja medžiaga esant mažesnei šio rodiklio reikšmei, galima drąsiai teigti, kad vario pakaitalo nebus.
Bendrosios vario charakteristikos
Kalbant apie varį, reikia pasakyti, kad dar elektros eros aušroje jis buvo pradėtas naudoti elektros inžinerijos gamyboje. Jis buvo naudojamas daugiausia dėl priežasties unikalių savybių turintis šio lydinio. Pati savaime ji reiškia medžiagą, kuri skiriasi aukštos savybės pagal plastiškumą ir gerą plastiškumą.
Kartu su vario šilumos laidumu vienas svarbiausių jo privalumų yra didelis elektros laidumas. Būtent dėl šios savybės vario ir tapo plačiai paplitęs elektrinės kurioje ji veikia kaip universalus laidininkas. Vertingiausia medžiaga yra elektrolitinis varis, kurio grynumas yra aukštas – 99,95%. Šios medžiagos dėka tampa įmanoma gaminti kabelius.
Elektrolitinio vario naudojimo privalumai
Elektrolitinio vario naudojimas leidžia pasiekti šiuos rezultatus:
- Užtikrinti aukštą elektros laidumą;
- Pasiekti puikų klojimo gebėjimą;
- Pateikti aukštas laipsnis plastiškumas.
Programos
Kabelių gaminiai, pagaminti iš elektrolitinio vario, yra plačiai naudojami įvairios pramonės šakos. Jis dažniausiai naudojamas šiose srityse:
- elektros pramonė;
- elektros prietaisai;
- automobilių pramonė;
- kompiuterinės įrangos gamyba.
Kas yra varža?
Norint suprasti, kas yra varis ir jo charakteristikos, būtina suprasti pagrindinį šio metalo parametrą – varžą. Jis turėtų būti žinomas ir naudojamas atliekant skaičiavimus.
Atsparumas paprastai suprantamas kaip fizikinis dydis, apibūdinamas kaip metalo gebėjimas pravesti elektros srovę.
Taip pat būtina žinoti šią vertę, kad teisingai apskaičiuoti elektrinė varža dirigentas. Skaičiuodami jie taip pat sutelkia dėmesį į jo geometrinius matmenis. Atlikdami skaičiavimus naudokite šią formulę:
Ši formulė yra gerai žinoma daugeliui. Naudodamiesi juo galite lengvai apskaičiuoti pasipriešinimą varinis kabelis, sutelkiant dėmesį tik į charakteristikas elektros tinklas. Tai leidžia apskaičiuoti galią, kuri neefektyviai išleidžiama kabelio šerdies šildymui. Be to, panaši formulė leidžia atlikti pasipriešinimo skaičiavimus bet koks kabelis. Nesvarbu, iš kokios medžiagos buvo pagamintas laidas – vario, aliuminio ar kokio kito lydinio.
Toks parametras, kaip elektrinė savitoji varža, matuojamas Ohm*mm2/m. Šis bute nutiestų varinių laidų indikatorius yra 0,0175 omo * mm2 / m. Jei bandysite ieškoti alternatyvos variui – medžiagos, kurią būtų galima naudoti vietoj jos, tuomet tik sidabras tinka, kurio savitoji varža yra 0,016 omo * mm2 / m. Tačiau renkantis medžiagą būtina atkreipti dėmesį ne tik į savitumą, bet ir į atvirkštinį laidumą. Ši vertė matuojama Siemens (cm).
Siemens \u003d 1 / Ohm.
Bet kokio svorio variui šis sudėties parametras yra 58 100 000 S/m. Kalbant apie sidabrą, jo atvirkštinis laidumas yra 62 500 000 S/m.
Mūsų pasaulyje aukštųjų technologijų kai turi kiekvienas namas didelis skaičius elektros prietaisai ir įrenginiai, tokios medžiagos kaip varis vertė yra tiesiog neįkainojama. Tai medžiaga, naudojama laidams gaminti be kurio nė vienas kambarys nėra pilnas. Jei vario nebūtų, žmogus turėtų naudoti laidus, pagamintus iš kitų turimų medžiagų, pavyzdžiui, aliuminio. Tačiau šiuo atveju tektų susidurti su viena problema. Reikalas tas, kad ši medžiaga turi daug mažesnį laidumą nei variniai laidininkai.
Atsparumas
Naudojant žemo elektros ir šilumos laidumo bet kokio svorio medžiagas, prarandami dideli elektros energijos nuostoliai. BET tai turi įtakos galios praradimui apie naudojamą įrangą. Dauguma specialistų varį vadina pagrindine izoliuotų laidų gamybos medžiaga. Tai pagrindinė medžiaga, iš kurios gaminami atskiri elektros srove maitinamos įrangos elementai.
- Kompiuteriuose sumontuotose plokštėse yra išgraviruoti variniai takeliai.
- Iš vario taip pat gaminami įvairūs elektroniniuose prietaisuose naudojami elementai.
- Transformatoriuose ir elektros varikliuose jį vaizduoja iš šios medžiagos pagaminta apvija.
Nėra jokių abejonių, kad šios medžiagos apimtis plėsis tolimesnis vystymas technikos pažanga. Nors, be vario, yra ir kitų medžiagų, bet vis tiek dizaineris kurdamas įrangą ir įvairios instaliacijos naudojamas varis. Pagrindinė priežastisšios medžiagos paklausa yra esant geram elektros ir šilumos laidumuišio metalo, kurį jis suteikia kambario temperatūroje.
Temperatūros pasipriešinimo koeficientas
Visi metalai, turintys bet kokį šilumos laidumą, turi savybę mažėti laidumui kylant temperatūrai. Kai temperatūra mažėja, laidumas didėja. Specialistai ypač įdomia vadina savybę mažinti atsparumą mažėjant temperatūrai. Galų gale, šiuo atveju, kai kambario temperatūra nukrenta iki tam tikros vertės, laidininkas gali prarasti elektros varžą ir jis pereis į superlaidininkų klasę.
Tam, kad būtų galima nustatyti konkretaus tam tikro svorio laidininko varžos indeksą kambario temperatūroje, yra kritinis varžos koeficientas. Tai vertė, rodanti grandinės sekcijos varžos pokytį, kai temperatūra pasikeičia vienu kelvinu. Norėdami apskaičiuoti vario laidininko elektrinę varžą tam tikru laiko intervalu, naudokite šią formulę:
ΔR = α*R*ΔT, kur α – elektrinės varžos temperatūros koeficientas.
Išvada
Varis yra medžiaga, plačiai naudojama elektronikoje. Jis naudojamas ne tik apvijose ir grandinėse, bet ir kaip metalas kabelių gaminiams gaminti. Kad mašinos ir įrenginiai veiktų efektyviai, būtina teisingai apskaičiuoti laidų varžą paguldytas bute. Tam yra tam tikra formulė. Žinodami tai, galite atlikti skaičiavimą, leidžiantį sužinoti optimalų kabelio skerspjūvio dydį. Tokiu atveju galima išvengti įrangos galios praradimo ir užtikrinti jos naudojimo efektyvumą.
Nepaisant to, kad ši tema gali pasirodyti gana banali, joje atsakysiu į vieną labai svarbus klausimasįtampos nuostolių ir srovės skaičiavimui trumpas sujungimas. Manau, kad daugeliui iš jūsų tai bus toks pat apreiškimas, kaip ir man.
Neseniai studijavau vieną labai įdomų GOST:
GOST R 50571.5.52-2011 Žemos įtampos elektros instaliacija. 5-52 dalis. Elektros įrangos parinkimas ir montavimas. Laidai.
Šiame dokumente pateikiama įtampos nuostolių apskaičiavimo formulė ir nurodoma:
p yra laidininkų savitoji varža normaliomis sąlygomis, lygi varžai esant normalioms sąlygoms, tai yra, 1,25 omo varža 20 ° C temperatūroje arba 0,0225 omo mm 2 / m variui ir 0,036 omo mm 2 / m aliuminio;
Nieko nesupratau =) Matyt, skaičiuojant įtampos nuostolius ir skaičiuojant trumpojo jungimo sroves, reikia atsižvelgti į laidų varžą, kaip ir normaliomis sąlygomis.
Verta paminėti, kad visos lentelės vertės pateikiamos 20 laipsnių temperatūroje.
Kokios yra normalios sąlygos? Maniau, kad 30 laipsnių Celsijaus.
Prisiminkime fiziką ir paskaičiuokime, kokioje temperatūroje vario (aliuminio) varža padidės 1,25 karto.
R1=R0
R0 - atsparumas 20 laipsnių Celsijaus;
R1 - atsparumas T1 laipsnių Celsijaus;
T0 - 20 laipsnių Celsijaus;
α \u003d 0,004 vienam laipsniui Celsijaus (varis ir aliuminis yra beveik vienodi);
1,25 = 1 + α (T1-T0)
Т1=(1,25-1)/α+Т0=(1,25-1)/0,004+20=82,5 laipsnių Celsijaus.
Kaip matote, čia visai ne 30 laipsnių. Matyt, visi skaičiavimai turi būti atliekami maksimaliai leistinos temperatūros kabeliai. Maksimali kabelio darbinė temperatūra yra 70-90 laipsnių, priklausomai nuo izoliacijos tipo.
Tiesą sakant, aš su tuo nesutinku, nes. ši temperatūra atitinka beveik avarinį elektros instaliacijos režimą.
Savo programose aš nustačiau savitąją vario varžą - 0,0175 Ohm mm 2 / m, o aliuminio - 0,028 Ohm mm 2 / m.
Jei pamenate, aš rašiau, kad mano trumpojo jungimo srovių skaičiavimo programoje rezultatas yra apie 30% mažesnis nei lentelės reikšmės. Ten fazės-nulio kilpos varža apskaičiuojama automatiškai. Bandžiau rasti klaidą, bet nepavyko. Matyt, skaičiavimo netikslumas slypi programoje naudojamoje varžoje. O varžą gali klausti kiekvienas, todėl programai klausimų neturėtų kilti, jei nurodysite varžą iš aukščiau pateikto dokumento.
Bet greičiausiai turėsiu keisti įtampos nuostolių skaičiavimo programas. Tai padidins skaičiavimo rezultatus 25%. Nors ELECTRIC programoje įtampos nuostoliai beveik tokie pat kaip mano.
Jei tai pirmas kartas šiame tinklaraštyje, su visomis mano programomis galite susipažinti puslapyje
Kaip manote, kokioje temperatūroje reikėtų atsižvelgti į įtampos nuostolius: prie 30 ar 70-90 laipsnių? Ar yra a reglamentas kas atsakys į šį klausimą?
Dažnai elektros literatūroje yra sąvoka "specifinis varis". Ir nevalingai klausi savęs, kas tai?
Bet kurio laidininko „atsparumo“ sąvoka yra nuolat susijusi su juo tekančios elektros srovės proceso supratimu. Kadangi straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama vario atsparumui, turėtume atsižvelgti į jo savybes ir metalų savybes.
Kada Mes kalbame apie metalus nevalingai prisimeni, kad visi jie turi tam tikrą struktūrą – kristalinę gardelę. Atomai išsidėstę tokios gardelės mazguose ir sudaro santykinius atstumus, o šių mazgų išsidėstymas priklauso nuo atomų tarpusavio sąveikos jėgų (atstūmimo ir traukos), o skirtingiems metalams yra skirtingos. Elektronai sukasi aplink atomus savo orbitose. Orbitoje juos taip pat išlaiko jėgų pusiausvyra. Tik jis yra prie atomo ir išcentrinis. Įsivaizduoji paveikslėlį? Tam tikra prasme galite tai vadinti statišku.
Dabar pridėkime dinamiką. Vario gabalėlį pradeda veikti elektrinis laukas. Kas vyksta laidininko viduje? Elektronai, elektrinio lauko jėgos išplėšti iš savo orbitų, veržiasi į teigiamą jo polių. Čia yra nukreiptas elektronų judėjimas, tiksliau, elektros srovė. Tačiau judėdami jie suklumpa ant mazgų atomų kristalinė gardelė ir elektronai, vis dar besisukantys aplink savo atomus. Tuo pačiu metu jie praranda energiją ir keičia judėjimo kryptį. Dabar tampa šiek tiek aiškesnė frazės „laidininko varža“ reikšmė? Tai yra gardelės atomai ir aplink juos besisukantys elektronai priešinasi nukreiptam elektronų, kuriuos iš savo orbitų atplėšė elektrinis laukas, judėjimas. Bet laidininko varžos sąvoką galima vadinti bendra savybė. Individualiau apibūdinama kiekvieno laidininko savitoji varža. Medi įskaitant. Ši charakteristika yra individuali kiekvienam metalui, nes ji tiesiogiai priklauso tik nuo kristalinės gardelės formos ir dydžio bei tam tikru mastu nuo temperatūros. Didėjant laidininko temperatūrai, gardelės vietose atomai atlieka intensyvesnį svyravimą. O elektronai aplink mazgus sukasi didesniu greičiu ir didesnio spindulio orbitomis. Ir, žinoma, kad laisvieji elektronai judėdami susiduria su didesniu pasipriešinimu. Tokia yra proceso fizika.
Elektros pramonės poreikiams sukurta plati metalų, tokių kaip aliuminis ir varis, kurių savitoji varža gana maža, gamyba. Iš šių metalų gaminami kabeliai ir įvairių tipų laidai, kurie plačiai naudojami statybose, gamybai Buitinė technika, padangų, transformatorių apvijų ir kitų elektros gaminių gamyba.
Turinys:Metalų savitoji varža yra jų gebėjimas atsispirti elektros srovei, praeinančia per juos. Šios vertės matavimo vienetas yra Ohm * m (Om-meter). Naudojamas kaip simbolis Graikiškas laiškasρ (rho). Didelė varža reiškia prastą laidumą elektros krūvis vienos ar kitos medžiagos.
Plieno specifikacijos
Prieš išsamiai apsvarstydami plieno varžą, turėtumėte susipažinti su pagrindinėmis fizinėmis ir mechaninėmis savybėmis. Dėl savo savybių ši medžiaga plačiai naudojama gamybos sektoriuje ir kitose žmonių gyvenimo ir veiklos srityse.
Plienas yra geležies ir anglies lydinys, kurio kiekis ne didesnis kaip 1,7%. Be anglies, pliene yra tam tikras kiekis priemaišų – silicio, mangano, sieros ir fosforo. Savo savybėmis jis yra daug geresnis už ketų, lengvai grūdinamas, kaliamas, valcuojamas ir kitaip apdirbamas. Visų tipų plienai pasižymi dideliu stiprumu ir lankstumu.
Pagal paskirtį plienas skirstomas į konstrukcinius, įrankinius, taip pat su specialiaisiais fizines savybes. Kiekviename iš jų yra skirtingas kiekis anglis, dėl kurios medžiaga įgauna tam tikras specifines savybes, pavyzdžiui, atsparumą karščiui, atsparumą karščiui, atsparumą rūdims ir korozijai.
Ypatingą vietą užima elektrotechniniai plienai, gaminami lakštiniu formatu ir naudojami elektros gaminių gamyboje. Norint gauti šią medžiagą, atliekamas legiravimas su siliciu, kuris gali pagerinti jo magnetines ir elektrines savybes.
Kad elektrinis plienas įgytų reikiamas charakteristikas, turi būti laikomasi tam tikrų reikalavimų ir sąlygų. Medžiaga turi būti lengvai įmagnetinama ir pakartotinai įmagnetinama, ty turėti didelį magnetinį laidumą. Tokie plienai yra geri, o jų įmagnetinimo pasikeitimas atliekamas su minimaliais nuostoliais.
Magnetinių šerdžių ir apvijų matmenys ir masė, taip pat koeficientas naudingas veiksmas transformatoriai ir jų dydis Darbinė temperatūra. Sąlygų įvykdymui įtakos turi daug veiksnių, įskaitant plieno savitumą.
Atsparumas ir kiti rodikliai
Elektrinės varžos vertė yra metalo elektrinio lauko stiprio ir jame tekančio srovės tankio santykis. Praktiniams skaičiavimams naudojama formulė: kurioje ρ yra metalo savitoji varža (omų * m), E- elektrinio lauko stipris (V/m), ir J- elektros srovės tankis metale (A / m 2). Esant labai dideliam elektrinio lauko stipriui ir mažam srovės tankiui, metalo savitoji varža bus didelė.
Yra dar vienas dydis, vadinamas elektriniu laidumu, atvirkštine varža, nurodantis tam tikros medžiagos elektros srovės laidumo laipsnį. Jis nustatomas pagal formulę ir išreiškiamas vienetais Sm / m - Siemens vienam metrui.
Atsparumas yra glaudžiai susijęs su elektrine varža. Tačiau jie turi skirtumų tarpusavyje. Pirmuoju atveju tai yra medžiagos, įskaitant plieną, savybė, o antruoju atveju nustatoma viso objekto savybė. Rezistoriaus kokybei įtakos turi kelių veiksnių derinys, visų pirma medžiagos, iš kurios jis pagamintas, forma ir savitoji varža. Pavyzdžiui, jei laido rezistorius buvo naudojamas plonas ir ilgas laidas, tada jo varža bus didesnė nei rezistoriaus, pagaminto iš storos ir trumpos to paties metalo vielos.
Kitas pavyzdys – to paties skersmens ir ilgio vielos rezistoriai. Tačiau jei viename iš jų medžiaga turi didelę varžą, o kitame ji yra maža, atitinkamai pirmojo rezistorio elektrinė varža bus didesnė nei antrojo.
Žinodami pagrindines medžiagos savybes, galite naudoti plieno varžą, norėdami nustatyti plieno laidininko varžos vertę. Skaičiavimams, be elektrinės varžos, reikės paties laido skersmens ir ilgio. Skaičiavimai atliekami pagal sekančią formulę: , kur R yra (Om), ρ - plieno savitoji varža (omų * m), L- atitinka laido ilgį, BET- jo skerspjūvio plotas.
Plieno ir kitų metalų savitoji varža priklauso nuo temperatūros. Dauguma skaičiavimų naudoja kambario temperatūra- 20 0 C. Į visus šio faktoriaus įtakos pokyčius atsižvelgiama naudojant temperatūros koeficientą.
Patirtis parodė, kad pasipriešinimas R metalinis laidininkas yra tiesiogiai proporcingas jo ilgiui L ir atvirkščiai proporcingas jo skerspjūvio plotui BET:
R = ρ L/ BET (26.4)
kur koeficientas ρ vadinama varža ir tarnauja kaip medžiagos, iš kurios pagamintas laidininkas, charakteristika. Tai atitinka sveiką protą: storos vielos varža turi būti mažesnė nei plonos vielos, nes elektronai storoje vieloje gali judėti išilgai didesnis plotas. Ir mes galime tikėtis, kad padidės pasipriešinimas, padidėjus laidininko ilgiui, nes didėja kliūčių skaičius elektronų srauto kelyje.
Tipinės vertybės ρ dėl skirtingos medžiagos pateikiami pirmajame lentelės stulpelyje. 26.2. (Faktinės vertės priklauso nuo medžiagos grynumo, karščio gydymas, temperatūra ir kiti veiksniai.)
|
26.2 lentelė. Atsparumas ir atsparumo temperatūros koeficientas (TCR) (esant 20 °C) |
||
| Medžiaga | ρ , Om m | tks α ,°C -1 |
| laidininkai | ||
| sidabras | 1,59 10 -8 | 0,0061 |
| Varis | 1,68 10 -8 | 0,0068 |
| Aliuminis | 2,65 10 -8 | 0,00429 |
| Volframas | 5,6 10 -8 | 0,0045 |
| Geležis | 9,71 10 -8 | 0,00651 |
| Platina | 10,6 10 -8 | 0,003927 |
| Merkurijus | 98 10 -8 | 0,0009 |
| Nichromas (Ni, Fe, Cr lydinys) | 100 10 -8 | 0,0004 |
| Puslaidininkiai 1) | ||
| Anglis (grafitas) | (3-60) 10 -5 | -0,0005 |
| germanis | (1-500) 10 -5 | -0,05 |
| Silicis | 0,1 - 60 | -0,07 |
| Dielektrikai | ||
| Stiklas | 10 9 - 10 12 | |
| Guma kieta | 10 13 - 10 15 | |
| 1) Faktinės vertės labai priklauso nuo to, ar yra net nedidelis kiekis priemaišų. | ||
Sidabras turi mažiausią varžą, taigi geriausias dirigentas; tačiau tai brangu. Varis yra šiek tiek prastesnis už sidabrą; aišku kodėl laidai dažniausiai gaminami iš vario.
Aliuminio savitasis atsparumas yra didesnis nei vario, tačiau jo tankis yra daug mažesnis, o kai kuriais atvejais jis yra pageidautinas (pavyzdžiui, elektros linijose), nes tokios pat masės aliuminio laidų varža yra mažesnė už tą. iš vario. Dažnai naudojamas varžos grįžtamasis koeficientas:
σ = 1/ρ (26.5)
σ vadinamas savituoju laidumu. Laidumas matuojamas (Om m) -1 vienetais.
Medžiagos savitoji varža priklauso nuo temperatūros. Paprastai metalų atsparumas didėja didėjant temperatūrai. Tai neturėtų stebinti: kylant temperatūrai atomai juda greičiau, jų išsidėstymas tampa mažiau tvarkingas ir galima tikėtis, kad jie labiau trukdys elektronų srautui. Siauruose temperatūros diapazonuose metalo savitoji varža didėja beveik tiesiškai didėjant temperatūrai:
kur ρT- varža esant temperatūrai T, ρ 0 - varža standartinėje temperatūroje T 0 ir α - atsparumo temperatūros koeficientas (TCR). A reikšmės pateiktos lentelėje. 26.2. Atkreipkite dėmesį, kad puslaidininkių TCR gali būti neigiamas. Tai akivaizdu, nes kylant temperatūrai laisvųjų elektronų skaičius didėja ir jie pagerina medžiagos laidžiąsias savybes. Taigi, didėjant temperatūrai, puslaidininkio varža gali mažėti (nors ir ne visada).
A reikšmės priklauso nuo temperatūros, todėl turėtumėte atkreipti dėmesį į temperatūros diapazoną, kuriame yra duota vertė(pavyzdžiui, pagal vadovą fiziniai dydžiai). Jei temperatūros pokyčių diapazonas yra platus, bus pažeistas tiesiškumas, o vietoj (26.6) turėtų būti naudojama išraiška, kurioje yra terminai, kurie priklauso nuo antrojo ir trečiojo temperatūros laipsnių:
ρT = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),
kur koeficientai β ir γ paprastai labai mažas (mes dedame T 0 = 0°C), bet aukštoje temperatūroje Tšių narių indėlis tampa reikšmingas.
Labai žemos temperatūros ah, kai kurių metalų, taip pat lydinių ir junginių savitasis atsparumas nukrenta iki nulio pagal šiuolaikinių matavimų tikslumą. Ši savybė vadinama superlaidumu; pirmą kartą jį pastebėjo olandų fizikas Geike Kamerling-Onnes (1853-1926) 1911 m., kai gyvsidabris buvo atvėsintas žemiau 4,2 K. Šioje temperatūroje gyvsidabrio elektrinė varža staiga sumažėjo iki nulio.
Superlaidininkai pereina į superlaidumo būseną žemiau pereinamosios temperatūros, kuri paprastai yra keli Kelvino laipsniai (šiek tiek virš absoliutaus nulio). Superlaidžiame žiede buvo pastebėta elektros srovė, kuri keletą metų nesant įtampos praktiškai nesusilpnėjo.
AT pastaraisiais metais superlaidumas intensyviai tiriamas, siekiant išsiaiškinti jo mechanizmą ir rasti medžiagas, turinčias superlaidumą aukštesnėje aukšta temperatūra sumažinti išlaidas ir nepatogumus, susijusius su aušinimo iki labai žemos temperatūros. Pirmąją sėkmingą superlaidumo teoriją 1957 m. sukūrė Bardeenas, Cooperis ir Schriefferis. Superlaidininkai jau naudojami dideliuose magnetuose, kuriuose sukuriamas magnetinis laukas. elektros šokas(žr. sk. 28), o tai žymiai sumažina energijos sąnaudas. Žinoma, energija taip pat eikvojama palaikyti superlaidininką žemoje temperatūroje.
Komentarai ir pasiūlymai priimami ir laukiami!
