Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования - Эксплуатация аппаратуры защиты и управления

↑

Стр 1 из 7Следующая ⇒

10. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования - Эксплуатация аппаратуры защиты и управления

· Проводниковые материалы

· К проводниковым материалам относятся металлы, очищенные от примесей, а также сплавы металлов.
Чистые металлы используют для изготовления различного рода проводов: обмоточных, установочных, монтажных, кабелей, фольги. Проводниковые сплавы чаще всего применяют в виде проволок и лент в резисторах, добавочных сопротивлениях, потенциометрах.
Проводниковые материалы делятся на материалы высокой проводимости и материалы высокого сопротивления.

· К особой группе проводниковых материалов относится электротехнический уголь, широко применяемый в электротехнике.
В последнее время особый интерес вызывают сверхпроводники и гиперпроводники — материалы, обладающие чрезвычайно малый удельным сопротивлением при весьма низких (криогенных) температурах, но это материалы будущего.

· Материмы высокой проводимости

· К материалам высокой проводимости предъявляются следующие требования: возможно большая проводимость (возможно меньшее удельное сопротивление); возможно меньший температурный коэффициент удельного сопротивлений; достаточно высокая механическая прочность, в частности предел прочности при растяжении и удлинении при разрыве, характеризующий в известной степени гибкость — отсутствие хрупкости; способность легко обрабатываться прокаткой, волочением для изготовления проводов малых и сложных сечений; способность хорошо свариваться и спаиваться, создавая при этом надежное соединение с малым электрическим сопротивлением; достаточная коррозионная стойкость. Для разных случаев применения эти требования в той или иной степени варьируют. Например, для большинства обмоток электрических машин и аппаратов выгоднее иметь как можно меньшее удельное сопротивление, даже если за счет его несколько снизится и предел прочности при растяжении. Для контактных (троллейных) воздушных проводов, работающих на разрыв и на истирание, особое значение приобретают механические характеристики: повышенные предел прочности при растяжении, твердость, стойкость против истирания.
Наиболее широко используемыми в электротехнике материалами высокой проводимости являются медь и алюминий.
Медь, применяемая в качестве проводникового материала, в зависимости от количества примесей имеет две марки (из общих десяти): МО и Ml. Первая обладает лучшими свойствами и из нее может быть получена тонкая проволока. Примеси ухудшают проводимость меди. Изделия из меди могут быть твердыми, неотожженными после прокатки, волочения, — медь МТ (твердая медная проволока) и мягкими, отожженными, — медь ММ. Удельное сопротивление меди колеблется примерно в пределах от 0,017 до 0,018 мкОМ-м; меньшее значение относится к мягкой меди, большее— к твердой.
Предел прочности при растяжении меди колеблется в пределах от 260 до 390 МПа, меньшее значение относится к мягкой меди, большее — к твердой; относительное удлинение при разрыве составляет 18...35% для мягкой меди и 0,5...2,5% для твердой.
Медь нашла самое широкое распространение для изготовления обмоточных проводов электрических машин и аппаратов (в том числе диаметром, равным тысячным долям миллиметра), шин, стержней, трубок, профильного проката, например полос трапециевидного сечения для коллекторных пластин. При этом мягкая медь идет на изготовление обмоточных проводов и кабелей, а твердая — контактных проводов и коллекторных пластин. Необходимо учитывать особенности меди при ее применении в сельскохозяйственном производстве — она усиленно корродирует в атмосфере животноводческих ферм, содержащей пары аммиака.
Алюминий по своему значению занимает второе место после меди среди проводниковых материалов, при этом значение алюминия все более возрастает, в частности в связи с недостатком меди. В электротехнике применяют алюминий, содержащий не более 0,6% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВОО применяют для изготовления фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты марки АВ000О имеет примесей не более 0,001 %.
Алюминиевая проволока подразделяется на твердую неотожженную АТ, мягкую отожженную AM, полутвердую АПТ и твердую повышенной прочности АТП. Удельное электрическое сопротивление алюминия почти одинаково для твердой и мягкой проволоки и составляет в среднем 0,029 мкОм-м; предел же прочности при растяжении резко различен и составляет 160...170 МПа для алюминиевой проволоки АТ и 80 МПа для AM; соответственно удлинение при растяжении составляет 1,5.,.2% н 10...18%.
Для изготовления проводов и кабелей (ГОСТ 6132—71) используется алюминий марки АЕ (ГОСТ 4004—64). Поскольку алюминий в 3,3 раза легче меди, его широко применяют п крановом электрооборудовании, в электрооборудовании самолетов и т. п.
В последнее время мягкий алюминий очень широко используют для изготовления обмоток трансформаторов, установочных проводов, а твердый — для изготовления шин распределительных устройств и линий электропередач. В электропромышленности алюминий Нашел Широкое распространение для заливки короткозамкнутых роторов асинхронных электродвигателей.
Для замены свинца в защитных кабельных оболочках используется алюминий с содержанием примесей не более 0,01% (вместо 0,5% для обычного проводникового алюминия), Этот алюминий более мягок, пластичен и обладает повышенной стойкостью по отношению к коррозии. Сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием и пр. получили название бронз, а с цинком — латуни.
Бронзы имеют значительно более высокие механические свойства, чем медь. Например, прочность бронз на разрыв может достигать 800...1200 МПа и более. Однако электропроводность бронз меньше, чем у меди. У разных бронз свойства различные. Так, кадмиевая твердотянутая бронза имеет электропроводность по отношению к меди 90%, а сопротивление разрыву — до 1050 МПа; твердотянутая фосфористая бронза — соответственно 10...15% и 1050 МПа. Еще большую механическую прочность имеет бериллиевая бронза (до 1350 МПа).
Кадмиевую бронзу применяют для контактных проводов и коллекторных пластин электрических машин особо ответственного назначения. Бронзы нашли широкое распространение для изготовления токопроводящих пружин.
Латунь достаточно пластична при повышенной механической прочности по сравнению с медью, поэтому из нее штампуют и вытягивают различные токопроводящие детали, например обоймы для щеток, фасонные болты, гайки и т. п. При электропроводности в 4 раза меньше меди латунь в 2 с лишним раза прочнее ее (до 880 МПа) и пластичнее (удлинение до 5%).
Альдрей — сплав алюминия с марганцем, кремнием и железом— имеет удельное сопротивление, близкое к алюминию (р = = 0,0317 мкОм>м), а временное сопротивление разрыву в два раза больше сопротивления алюминия (350 МПа) при той же плотности— 2,7 мг/м³.
Сталеалюминиевый провод (марки АС) широко применяется в линиях электропередач, представляет собой сердечник из стальных жил, обвитый снаружи алюминиевой проволокой. Механическая прочность этого провода определяется в основном стальным сердечником, а электрическая проводимость — алюминием. Увеличенный наружный диаметр сталеалюминиевых проводов уменьшает возникновение короны, так как уменьшает напряженность электрического поля на поверхности провода.
Сталь (железо) — дешевый, недефицитный и механически прочный металл, применяется как проводниковый материал для проводов линий связи, а также при передаче небольших мощностей, например, в сельскохозяйственных районах, где он используется в виде шин, рельсов трамваев, электрифицированных железных дорог, метро и пр.
Для сердечников упомянутых выше сталеалюминиевых проводов применяются особо крепкая проволока с временным сопротивлением разрыву 1200... 1500 МПа и удлинением при разрыве 4...5%.
Обычно применяемая в качестве проводникового материала мягкая сталь содержит 0,1...0,15% углерода и имеет электропроводность в 6...7 раз меньше по сравнению с медью, плотность около 7,8 мг/м³, временное сопротивление разрыву 700...750 МПа с удлинением при разрыве 5...8%, температура плавления 1400°С.
Железо имеет высокий температурный коэффициент сопротивления ТКР (около 0,057 К-1), поэтому оно применяется в бареттерах— приборах, использующих зависимость сопротивления от тока.
Сталь имеет малую коррозионную стойкость, поэтому стальные провода обычно покрывают цинком.
Биметалл — сталь, покрытая снаружи слоем меди горячим или холодным способом. Механические и электрические свойства биметалла являются промежуточными между свойствами сплошного медного и стального проводника того же сечения; механическая прочность биметалла выше, чем меди, но электропроводность меньше. Содержание меди должно быть не менее 50% от полного веса проволоки. Временное сопротивление разрыву не менее 550... 700 МПа, а удлинение не более 2%. Сопротивление 1 км биметаллической проволоки для постоянного тока при нормальной температуре (20°С или 293 К) и диаметре проволоки 1 мм составляет примерно 64 Ом, при 2 мм — 16 Ом, при 3 мм — 7 Ом и при 4 мм —4 Ом.

· Такая проволока широко применяется в линиях связи, а также в линиях электропередач, для изготовления шин распределительных устройств, полос для рубильников и т. п.
Натрий — весьма перспективный, самый легкий проводниковый материал. Однако он имеет удельное электрическое сопротивление в 1,7 раза больше, чем у алюминия, химически активен на воздухе и с водой, механически непрочен. Натриевые провода и кабели изготовляются в полиэтиленовых оболочках, обеспечивающих его герметизацию, механическую прочность и электрическую изоляцию.
Припои — специальные сплавы, применяемые при пайке различных металлов. Как правило, спаиваемые металлы при пайке остаются твердыми, а припои, имеющие значительно меньшую температуру плавления, плавятся, и на границе соприкосновения припоя и металлов происходит сложный физико-химический процесс.
Припои подразделяются на мягкие и твердые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 400°С (673 К), а к твердым — припои с температурой плавления выше 500°С (773 К). Предел прочности мягких припоев в 7...10 раз меньше, чем твердых.
Выбор припоя зависит от рода спаиваемых металлов, требуемой механической прочности шва, его удельной электрической проводимости и коррозионной стойкости.
Мягкими припоями в основном являются припои оловянносвинцовые с содержанием олова от 18 (ПОС-18) до 90% (ПОС-90). Существуют мягкие припои с добавками алюминия, серебра, висмута и кадмия, имеющие пониженную температуру пайки, но при этом меньшую механическую прочность шва.
Наиболее распространенными твердыми припоями являются медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр).
Флюсы — вспомогательные материалы для получения надежной пайки. Они растворяют и удаляют окислы и загрязнения металлов и припоев, уменьшают поверхностное натяжение расплавленного припоя, улучшают его растекаемость и смачиваемость соединяемых им поверхностей. По воздействию на металл флюсы делятся на активные (кислотные), бескислотные, активированные и антикоррозионные. Первые приготовляют на основе соляной кислоты, хлористых и фтористых металлов и т. д. Они хорошо растворяют оксидные пленки на поверхности металлов, обеспечивая хорошую адгезию и, следовательно, высокую прочность шва. Однако остатки флюса вызывают интенсивную коррозию спая и основного металла, и поэтому при монтажной спайке электро- и радиоприборов активные флюсы не применяются. К бескислотным флюсам относятся канифоль и флюсы на ее основе с добавками спирта и глицерина, а к активированным — флюсы на основе канифоли с добавлением активаторов — небольших количеств солянокислого или фосфорнокислого анилина, салициловой кислоты и т. п. Часто эти флюсы позволяют паять без удаления окислов после обезжиривания. Антикоррозионные флюсы приготовляют на основе фосфорной кислоты с добавлением различных органических соединений, а также на основе органических кислот.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности