Сплавы высокого сопротивления
Сплавы высокого сопротивления применяются в производстве электроизмерительных приборов, образцовых сопротивлений, реостатов и электронагревательных приборов.
Они должны отвечать следующим требованиям:
1) иметь высокое удельное сопротивление;
2) иметь низкое значение температурного коэффициента сопротивления;
3) иметь низкое значение термоЭДС относительно меди;
4) должны легко волочиться в проволоку;
5) иметь низкую стоимость;
Пример. Для схемы с заданными параметрами элементов выполнить расчет переходного процесса и определить функцию .
6) сплавы для электронагревательных приборов должны длительно работать при температурах до 1000 0С на воздухе.
Наибольшее распространение в настоящее время получили сплавы на медной, хромо-никелевой и железо-хромовой основах с добавлением алюминия.
Манганин - основной сплав для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений. Состав манганина: медь - 86%, марганец - 12%, никель - 2%. Основные эксплуатационные свойства манганина приведены в таблице 5.3.
Таблица 5.3
Основные эксплуатационные свойства манганина
Плотность, г/см 3
8,4
Удельное сопротивление, мкОм .м
0,42 0,48
Температурный коэффициент сопротивления, 0С -1
(5 -5
ТермоЭДС относительно меди, мкВ/ 0С
1
Предельно допустимая температура, 0С
100
Промышленностью манганин выпускается в виде проволоки диаметром до 0,02 мм и ленты толщиной 0,01-1 мм и шириной 10-300 мм.
Константан - медно-никелевый сплав, содержащий 60% меди и 40% никеля, применяется для изготовления реостатов и электронагревательных приборов, работающих при температурах, не превышающих 400-450 0С, и для изготовления термопар. Важнейшие эксплуатационные свойства константана приведены в таблице 5.4.
Недостатком константана является высокая термоЭДС с медью и железом, что затрудняет использование константановых резисторов в измерительных схемах, т.к. в местах контакта константановых проводников с медными возникают термоэлектродвижущие силы, которые могут стать источником погрешностей, особенно при нулевых измерениях в мостовых и компенсационных схемах.
Таблица 5.4
Основные эксплуатационные свойства константана.
Плотность, г/см 3
8,9
Удельное сопротивление, мкОм .м
0,48 0,52
Температурный коэффициент сопротивления, 0С -1
-(5 -1
ТермоЭДС относительно меди, мкВ/ 0С
40
Предельно допустимая температура, 0С
400
Нихромы - хромо-никелевые сплавы, содержащие в своем составе железо и марганец, используются для изготовления нагревательных элементов электрических печей, плиток, паяльников и т.д.
Промышленностью выпускаются в виде проволоки диаметром от 0,02 мм и выше, а также в виде ленты сечением от 0,11,0 мм и выше.
Нихромы отличаются высокой жаропрочностью, которая обусловлена стойкостью к окислению его компонентов, с одной стороны, и близостью значений термических коэффициентов линейного расширения сплава и окисной пленки, которая его покрывает, с другой. Поэтому она не растрескивается при нагревании и защищает сплав от воздействия атмосферы. Но при резких колебаниях температуры, в окислах возникают трещины, через которые проникает кислород и идет дальнейшее окисление сплава. Понятно, что при повторно-кратковременных режимах работы нагревательные элементы из нихромов должны иметь меньший срок службы, чем при длительн ых. Для увеличения срока службы нагревательных элементов, работающих в повторно-кратковременном режиме, практикуется заделка их в твердую инертную среду, типа шамота.
Эксплуатационные характеристики одного из наиболее распространенных нихромов - Х15Н60 приведены в таблице 5.5.
Хромаль и фехраль - хромо-алюминиевые сплавы на основе железа с небольшими присадками марганца и никеля - применяются для производства мощных электронагревательных устройств и промышленных печей. Предельно-допустимая температура, при которой они могут работать - 850 0С. Отличаются высокой твердостью и хрупкостью.
Таблица 5.5
Основные эксплуатационные свойства нихрома Х15Н60
Состав, %
марганец - 1,5; никель - 55 61; хром - 1518;
остальное - железо
Плотность, г/см 3
8,28,3
Удельное сопротивление, мкОм .м
1,0 1,2
Температурный коэффициент сопротивления, 0С -1
(1 -4
Предельно допустимая температура, 0С
1000
Сплавы для термопар Для изготовления термопар применяют следующие сплавы: копель - медно-никелевый сплав, содержащий 56% меди и 44% никеля; алюмель - сплав никеля с алюминием, магнием и кремнием, содержащий 95% никеля; хромель - никель-хромовый сплав, содержащий 90% никеля и 10% хрома; платинородий - сплав содержит 90% платины и 10% родия.
Кроме электровакуумной промышленности вольфрам используется также как контактный материал. Применение его в качестве контактного материала обусловлено высокими твердостью и температурой плавления. Благодаря этому, вольфрамовые контакты устойчивы в работе, имеют малый механический износ, хорошо противостоят действию электрической дуги, у них практически отсутствует привариваемость. Вольфрамовые контакты мало подвержены эрозии, т.е. электрическому износу с образованием кратеров и наростов из-за местных перегревов и местного плавления металла.
Применение молибдена как контактного материала обусловлено его высокой температурой плавления, благодаря чему молибденовые контакты устойчивы в работе и мало подвержены электрической эрозии. Однако трудности обработки молибдена и достаточно высокое переходное сопротивление молибденовых контактов ограничивают их применение. Сплав молибден-никель, гальванически осажденный на другие контактные материалы, может стать перспективным в качестве контактирующего покрытия. Электролиты, позволяющие наносить такие покрытия доступны, а технология отработана достаточно хорошо. Сведения о таких покрытиях, также как о гальванических молибденовых пермаллоях, можно найти в литературе по гальванотехнике.
Никель - широко используется в электровакуумной технике, при умеренных температурах обработки он сочетает в себе многие свойства присущие танталу при высоких температурах. Никель достаточно прочен в технически чистом состоянии и может быть использован в виде сплавов с различными металлами, обладающими специальными свойствами. Никель обладает умеренным удельным сопротивлением и высоким его температурным коэффициентом, вследствие чего легко поддается точечной сварке и индукционному нагреву. Сравнительно низкое удельное сопротивление никеля при умеренных температурах, позволяет использовать его для токопроводящих выводов в электровакуумных приборах.
Припои - специальные сплавы, применяемые при пайке. Пайка-это металлургический процесс соединения нескольких изделий в одно целое с помощью металлической жидкой фазы - припоя. Пайка осуществляется с целью создания механически прочного, иногда герметичного шва, или с целью получения электрического контакта. При взаимодействии расплавленного припоя и металлов соединяемых изделий происходит образование металлической связи и их взаимная диффузия . Следовательно, состав и структура металла паянного шва будут совершенно иными по сравнению с первоначальным составом припоя. Это означает, что механические и электрические свойства шва будут отличаться не только от свойств соединяемых металлов, но и от свойств припоя.
Линейные электрические цепи постоянного тока
Студент должен:
Знать:
-основные параметры источника ЭДС и свойства цепи с источником ЭДС в различных режимах работы; влияние параметров источника электрической энергии на работу потребителя;
-методику расчёта цепей с последовательным параллельным и смешанным соединением резисторов.
-методы расчёта сложной электрической цепи.
| Магнитные цепи Электромагнитное поле |