Руководство по материалам электротехники для всех. Часть 1 / MakeItLab corporate blog / Habr

Привет гиктаймс! Я решил опубликовать по частям свое руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.

В этой части начинаем разбирать проводники — Серебро, Медь, Алюминий.

Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)

Ковыряясь в поисках ответов на свои вопросы в разных учебниках по материаловедению, методичках, научпоп книгах я ужасался, насколько академический стиль изложения возводит стену между желающим узнать и знаниями. Насколько стремление авторов обойти острые грани, тёмные места превращает учебники в однородную бескрайнюю пустыню скуки и отчаяния. При этом запредельный уровень абстракции делает крайне сложным для неофита использование полученных знаний в практике. Поэтому я решил сделать свое руководство, с блекджеком и блудными девицами.

Это руководство — живое, по мере получения новых материалов, уточнений, комментариев от вас, дорогие читатели оно будет дополняться, изменяться, становиться лучше. Всегда самая свежая версия руководства лежит у меня на сайте в бложике Я обеими руками поддерживаю движение Open Source и Open Hardware, считаю, что обмен знаниями должен быть свободным, это принесет пользу для всех, поэтому пособие распространяется под лицензией Creative Commons 3.0 BY-NC-SA, что значит, вы можете делать с ним что угодно: выкладывать, распространять, модифицировать, соблюдая только три ограничения:

• Ссылка на меня обязательна (в.т.ч. производных работах).
• Зарабатывать на моем пособии без договоренности со мной нельзя (запрет на использование в коммерческих целях).
• Все производные работы должны распространяться на тех же условиях.

Плюшки данного пособия:

• Весь текст написан мной, и дополнен замечательными людьми, упомянутыми в разделе Благодарности. Я не включал информацию, в достоверности или актуальности которой я бы сомневался. Поэтому доля брехни по тексту в среднем ниже, чем в маркетинговых текстах перепродавцов-поставщиков, но выше, чем в хорошем советском учебнике.
• Большую часть материалов я хотя бы щупал, использовал в своих конструкциях, а не видел только на картинке.
• Пособие полностью (Чтобы быть до конца честным — за исключением одной картинки, которую пришлось рисовать в чем умел.) подготовлено с использованием OpenSource продуктов (Linux, GIMP, LibreOffice, context). Просто из спортивного интереса.
• Некоторые разделы имеют пункт «Источники» — советы по поиску материалов — где купить, под какими названиями искать. Конечно, всё можно купить на Алиэкспресс и на Ebay, поэтому такой вариант не указывается. Пункт может быть полезен если материал нужен «здесь и сейчас».

Публикуя руководство здесь я очень надеюсь на обилие конструктивной критики и дополнений от вас, дорогие читатели. Содержание руководстваПроводники:
*Серебро
*Медь
*Алюминий
*Железо
*Золото
*Никель
*Вольфрам
*Ртуть
Так себе проводники:
*Углерод
*Нихромы
*Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений
*Припои
*Олово
*Легкоплавкие припои
Прочие проводники
*Термопарные сплавы
*Оксид Индия-Олова
Диэлектрики (Совсем не проводники):
*Неорганические диэлектрики
**Фарфор
**Стекло
**Слюда
**Алюмооксидные керамики
**Асбест
**Вода
*Органические диэлектрики полусинтетические
**Бумага, картон
**Шёлк
**Воск, парафин
**Трансформаторное масло
**Фанера, ДСП
*Органические диэлектрики синтетические
**Материалы на базе фенол-формальдегидных смол
**Карболит (бакелит)
**Гетинакс
**Текстолит
**Стеклотекстолит
**Лакоткань
**Резина
**Эбонит
**Полиэтилен
**Полипропилен
**Полистирол, АБС-пластик
**Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)
**Поливинилхлорид — ПВХ
**Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)
**Силиконы
**Полиимид
**Полиамиды
**Полиметилметакрилат — ПММА
**Поликарбонат
*График истории промышленного применения полимеров
*Изоленты
**Прорезиненная тканевая изолента
**Тканевые изоленты
**Резиновые самовулканизирующиеся изоленты
**Силиконовые самослипающиеся ленты
**Полиимидная лента
**ПВХ изоленты
**Канцелярская липкая лента «скотч»
*Изоляционные трубки
**Трубка из ПВХ — «кембрик»
**Фторопластовая трубка
**Стеклотканевая с силиконом
**Термоусадочная трубка
*Дополнительные сведения о полимерах
Поехали!
Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.

Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных металлов:

Металл	Удельное сопротивление Ом*мм2/м
Серебро	0,015…0,0162
Медь	0,01724…0,018
Золото	0,023
Алюминий	0,0262…0,0295
Иридий	0,0474
Вольфрам	0,053…0,055
Молибден	0,054
Цинк	0,059
Никель	0,087
Железо	0,098
Платина	0,107
Олово	0,12
Свинец	0,217…0,227
Титан	0,5562…0,7837
Висмут	1,2

Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.

Серебро

Ag — Серебро. Драгоценный металл. Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению с медью, при разнице в цене почти в 100 раз.

Примеры применения

В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скинэффекта течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.

В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, стоимость этой малой добавки серебра к стоимости изделия незначительно. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу бокорезами по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.

Контакты силового реле на 16 Ампер. Согласно документации производителя
контакты содержат серебро и кадмий.

Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.

В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто

содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель
испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие
мостики, по которым может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких
чернил.

Недостатки

Несмотря на то, что серебро — благородный металл, он окисляется в среде с содержанием
серы:
4Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S + 2H₂O

Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, по-
этому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.
Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.

Медь

Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.

Примеры применения

Провода. Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно — чистейшая медь.

Гибкие многожильные провода различного сечения.

Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.

Теплоотводы. Медь не только на 56% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.

Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди, он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор с развитым оребрением уже охлаждает сам стержень.

При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.

Интересные факты о меди

• Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.
• Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)

• Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.
• Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.
• При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.
• Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.
• Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.

Алюминий

Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди.
Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три
раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из
алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь, как проводник везде, если
бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.

Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется (исключения
— провода и фольга). Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия:

• 1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.
• 1050 и 1060. Чистый 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.
• 6061 и 6082. Сплавы: 6061 — Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 — Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.
• 6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошиешансы оказаться им.
• 5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.
• 44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.
• 7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не сваривается вообще. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывает ся отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).

Относительно невысокая температура плавления (660 °C у чистого, меньше 600 °C у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях
гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.

Примеры применения

Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ПУЭ 7 издание п. 7.1.34) Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.

Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения,
пригодные для укладки в грунт. В частности кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту, для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру лопатой при раскопке.

Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у
микросхем, процессоров, делают из алюминия.

Различные алюминиевые радиаторы.

Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин — это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д.

Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная пленка
на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная
пленка (Al₂O₃ — из того же вещества состоят драгоценные камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но к сожалению алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.

Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон
завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.

Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% падающего света (примерное значение, зависит от условий) (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.

Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.

Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.

Недостатки

Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой разницей в электрооотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда) начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.

Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.

Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется
и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его не
так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий
начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо
затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5-10-20 лет постепенно ослабнет и будет
болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ
запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по потребителям в
зданиях. В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка»
щитка, когда электрик периодически проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.

Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.

Интересные факты об алюминии

• Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.
• Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.
• Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al₂O₃ Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.

  Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.

• Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.

  
  Алюминиевый корпус внешнего аккумулятора для телефона. Экструдированный анодированный окрашенный профиль.

• Алюминий весьма посредственно паяется мягкими (оловянно-свинцовыми) припоями, неплохо паяется цинковыми припоями. При конструировании приборов это стоит помнить, соединить провод с алюминиевым шасси проще прикрутив винтом к запрессованной стойке, чем припаять. В твердых марках алюминия (6061, 6082, 7075) можно нарезать резьбу для винта непосредственно.
• Алюминий можно сваривать аргоновой сваркой, но качественный шов получается только при TIG-сварке на переменном токе. Непрерывная смена полярности измельчает пленку окислов, которая в противном случае может попасть в шов. Учитывайте это при выборе сварочного аппарата для мастерской, если вам может потребоваться варить и алюминий.

Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя! Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл, например, стальную клемму.

Источники

В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся по металлам.

Ссылки на части руководства:

1: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.
2: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.
3: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.
4: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.
5: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.
6: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.
7: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.
8: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.
9: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.
10: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.
11: Изоляционные ленты и трубки.
12: Финальная

Медный провод. Что лучше проводит ток алюминий или медь

:
Я пригласил электрика для обновления ввода электричества в дом.
Он начал настаивать, что повод к дому надо делать только медным проводом,
доказывая что это обязательное требование.
Я пока отказался от его услуг.
Подскажите, обязательно ли его требование?
И еще: какой провод лучше: медный или алюминиевый?

Вистр
Такого обязательного требования смены алюминиевых проводов на медные, пока нигде нет.
Есть только рекомендации.
Скорее всего, это личная инициатива самого электрика. Т.к. медные провода значительно дороже
алюминиевых. Наверное, электрик мог иметь какую-то свою личную выгоду.
Теперь о том, какой провод лучше: медный или алюминиевый…
Медь по своим электротехническим характеристикам лучше алюминия, т.е. ее сопротивление почти
в полтора раза меньше алюминия.
Другими словами: при одинаковом диаметре провода, медный провод может пропускать в полтора
раза больше тока не нагреваясь.
Но какая Вам существенная разница, если примените алюминиевый провод чуть большего сечения?
Кроме того, у меди есть очень нехорошее качество: она со временем сильно окисляется.
Поэтому, надежность контактов быстро падает. Это приводить к нагреванию провода около
контактного узла. Соответственно, изоляция начинает плавится и может возникнуть короткое замыкание.
Если Вы все-таки решили использовать медные провода, то их концы надо хорошо зачищать
и залуживать. Также надо просмотреть все крепежные элементы контактов.
Желательно, чтобы они были либо латунные, либо бронзовые.

liqerr
Сегодня профессионалы предпочитают медь. Почему? На открытом воздухе алюминий быстро окисляется образуя окисную пленку практически не проводящую электрический ток. Алюминий хрупкий, локий материал — несколько раз согнули и он сломался. При длительной эксплуатации он рассыпается буквально в порошек. Медь тоже окисляется, но ее окисел является токопроводящим т.о. она не теряет свох электропроводящих свйств. Устойчива к кручению, изгибу и т. п. Да она дороже.
Но тут экономить не стоит — помните скупой платит дважды!

Vlad128
Электрик прав. Непосредственное соединение деталей из меди (латуни) с алюминием вызывает быстрое разрушение последнего из-за контактной коррозии. Поэтому в старых вилках, розетках и выключателях контакты для алюминиевого провода изготавливались из оцинкованного железа. Сейчас подобные электротехнические изделия практически не применяются. Остаётся один вариант: кабель с медной жилой.

Олег40
Моя алюминиевая проводка служит лет30 без нареканий и даже несмотря на ремонты я её не менял на медь. Минус только в ломкости. За этот период времени приходилось пару раз менять выключатели и розетки. Провод иногда ломался, но так — как в коробке оставлен запас, то это не есть проблемой. Это скорее модная тенденция такая и некоторые преимущества в монтаже. Если ставить алюминий — большой бедой это не будет, важнее с сечением не ошибиться.

jeck
На самом деле есть правила и нормы которые нужно соблюдать. Ввод в дом у нас регламентируются ПУЭ, глава 2.1 говорит нам о вводе и о проводке в домах, глава 2.4 — там про ВЛ и вводы в дом, таблица 2.4.2 — здесь приведены нормы кабелей и их сечений какие можно использовать на ввод, для алюминия свои нормы для меди свои, так же многое зависит от расстояния от опоры до дома.

vladislavus
У меди сопротивление действительно меньше, чем у алюминия и она хорошо выдерживает большие нагрузки. Алюминий же является более хрупким материалом и я сам на этом «горел».

Силовые многожильные провода различного назначения относятся к категории медный провода . Из-за того, что сейчас видов проводов существует очень много, которые выпускаются не только по отраслевым, но и по общегосударственным стандартам, применяется на практике маркировка изделий только буквенно-цифровая. Проще говоря, техническое обозначение проводов принято с определенными параметрами, при изготовлении которых материалы были использованы соответствующих ГОСТов.

Стандартная конструкция провода представляет собой одну или же несколько изолированных жил, заключенных в герметичную оболочку. Оболочка может быть свинцовой, пластмассовой, алюминиевой или резиновой. В зависимости от условий использования, изделие иногда покрывается броневым слоем из проволоки различного сечения или стальных лент.

Виды продукции медного провода.

Несколько видов проводов существуют в настоящее время, различают которые по областям применения. При строительстве линий, у которых передача основное назначение, а также распределение электричества в силовых и осветительных установках — применяются силовые провода. Образцы с медными и алюминиевыми жилами выпускаются промышленностью.

Полиэтилен, резина, бумага, ПВХ и другие материалы используются в качестве изоляции. Выполняется бронированное покрытие из алюминия, свинца, пластика или резины. Для подвода питания сигналами низкого напряжения к различным электрическим устройствам и еще для создания специальных контрольных цепей используются контрольные провода, которые снабжены алюминиевыми или медными жилами сечением до 10 мм 2 .

Применяются провода с медными жилами в пластиковой оболочке, а также с предохраняющим от воздействия электромагнитных помех экранированным покрытием, обычно в автоматизированных системах, при этом зависит вес медного провода от числа жил и их сечения.

В средств

за и против / Статьи и обзоры / Элек.ру

На рынке трансформаторного оборудования среди закупщиков и менеджеров всегда стояли вопросы: где купить дешевле, у кого доставка быстрее, у кого есть складские запасы на ходовые позиции, есть ли в наличии сервисное обслуживание в регионе эксплуатации и гарантия превышающая стандартные сроки – 3 года. Вопрос покупки трансформатора на меди или алюминии стоял только в случае, если заказчик указывал конкретный металл обмотки низкого напряжения.

Сегодня мы обсудим тему, которая накладывает отпечаток на первый пункт: стоимость. Если взглянуть на рынок, то мы увидим, множество предложений о поставках распределительных и силовых трансформаторов с материалами обмоток низкого напряжения на алюминии и меди. И как правило цены на трансформаторы с использованием медных обмоток значительно выше, чем их аналоги на алюминии. Все очень просто, исторически так сложилось, что стоимость медного проводника всегда ценилась выше, чем алюминия, который открыли только в 1825 году Хансом Кристианом Эрстед. В интернете вы не найдете прайс-листов на медные трансформаторы, так как цена на медь на рынке сильно колеблется и всегда в сторону увеличения, что делает прайс быстро устаревающим. По сравнению с медью, цена на алюминий дешевле и скорость роста кривой цены на лондонской бирже металлов значительно ниже.

Дороже не значит не покупать. Каждая закупка трансформатора должна быть целенаправленной и полностью удовлетворять требованиям по эксплуатации на объектах применения.

Алюминий обладает высокой электротеплопроводностью (3710⁶ См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(мК)), 65 % от электропроводности меди. Алюминий легче меди. Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами, в том числе и медью. В тоже время данный металл обладает высокой стойкостью к коррозии, что можно рассматривать, как плюс, чем минус, несмотря на образование оксидной пленки, которая затрудняет спаивание с другими металлами. Многие компании используют технологию холодной сварки, позволяющая получать соединение встык и внахлест без промежуточных интерметаллических слоев, окисных пленок, что позволяет устранить сложности при спайки шин, идущих к трансформатору. Как вариант можно использовать ручную аргоно-дуговую сварку вольфрамовым электродом, но эта процедура требует большого опыта (Инструкция по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств)

Медь же обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м.

Основные различия обмоток низкого напряжения на меди и алюминии:

1. Коэффициент расширения

Многие знают, что алюминий имеет степень расширения на 1/3 больше, чем у меди, что увеличивает нагрузку на болтовые соединения, так как они имеют фиксированное положение. Что ослабляет соединение. Для устранения данного недостатка можно использовать эффект подпружинивания использую чашевидные или прижимные шайбы, что обеспечивает эластичное сочленение в конструкции обмотки.

2. Теплопроводность

Известно, что алюминий имеет меньшую теплопроводность, чем медь, при одинаковых размерах, дизайне и геометрии, что влияет на снижение пиковых температур (hotspot) обмотки трансформатора. Но и эта задача решаема, увеличением примерно на 60% площади поперечного сечения алюминиевого проводника. Производители трансформаторов могут спроектировать и произвести трансформатор с учетом пиковых нагрузок температуры на обмотки при использовании алюминия с почти идентичными показателями значений по меди.

3. Электрическая проводимость

Аналогично теплопроводности. При намотке обмоток низкого напряжения используют алюминиевые проводники большей площади поперечного сечения чем медь, что усредняет показатели по потерям энергии между трансформаторами на меди и алюминии.

4. Предел прочности на разрыв

При эксплуатации трансформаторов происходят постоянные циклические нагрузки, создаваемые приводами постоянного тока, которые могут вызвать появление электромагнитных сил. Они в свою очередь могут вызвать движение проводников и смещение обмотки. Трансформаторы с медной и алюминиевой обмотками по-разному справляются с циклическими нагрузками. Так как, прочность меди на 60% выше чем у алюминия, то они идеально с ними справляются. В тоже время трансформатор с алюминиевыми обмотками может иметь одинаковые с медью показатели, если увеличить площадь обмотки поперечного сечения примерно на 60%. Это доказывается заводскими испытаниями многих производителей.

5. Возможность соединения

Есть мнение, что трансформатор с алюминиевыми обмотками низкого напряжения не возможно соединить или попросту такое соединение будет не эффективным – Миф. Да, сложно, да не многие могут использовать технологии, позволяющие соединить алюминиевый провод и медные шины и опыт, но это возможно.

При сравнении алюминиевых обмоток с медными видно, что размеры трансформатора на алюминии будет больше, так как потребуется алюминиевый проводник с площадью большего сечения. При этом стоимость такого трансформатора будет дешевле аналогичного трансформатора на меди с теми же показателями.

И все же выбор, какой трансформатора заказывать на меди или на алюминии нужно строго исходя потребностей и возможностей.

ООО «АСГ ТРАНСФОРМАТОРЕН» предлагает два варианта исполнения трансформаторов сухого типа с медными и алюминиевыми обмотками низкого напряжения.

Статья подготовлена ООО «АСГ ТРАНСФОРМАТОРЕН»

электропроводность меди лучше , чем у алюминия.Почему же провода высокого напряжения делают из алюминия?

Во-первых, он существенно дешевле. Во-вторых, легче (особенно актуально для ЛЭП) . Вообще, у алюминия один недостаток: очень легко ломается. Посему тонкие и низковольтные провода — из меди (чтобы не сломали) , толстые, высоковольтные, магистральные — алюминий.

дешевле а провода высокого напряжения делают из стали

потому что дешевле

Сопротивление меди больше, а значит, медные провода могут расплавиться

Вероятно он дешевле меди?

Дешевле! Сейчас стали делать омеднёные! так как он бежит по наружности провода !

более толстые алюминиевые провода проводят не хуже а стоят дешевле. золото кстати проводник намного лучше меди. А почему-то не используется массово

Что явлется лучшим проводником тока?

Если рассматривать металлы, то можно посмотреть их физические свойства в любом справочнике, например <a rel=»nofollow» href=»http://www.mexel.narod.ru/Metall.html» target=»_blank» >в этом</a> для списка из вопроса электропроводность (в единицах удельного сопротивления мкОм*м равна (при 20°C) р серебра = 0.0147 р меди = 0.01678 р золота = 0.0220 р платины =0,098 Хорошо видно, что самый лучший твёрдый проводник — СЕРЕБРО. Высокоионизированная плазма может обладать большей проводимостью (в конце концов ионы и электронам в газе двигаться легче, чем в твёрдом теле) . И, разумеется, при низких температурах существуют сверхпроводники, которые нельзя сравнивать по проводимости, поскольку она у них просто бесконечна. Можно сравнивать по температуре, и по критическим токам (слишком большой ток разрушает сверхпроводимость) Сегодня по этим параметрам самый лучший сверхпроводник — керамика Y1Ba2Cu(3+d)О7, особенно легированная сурьмой, серебром и т. п. Но вообще очень странно: из 20 ответов просто правильных — 3. Всё остальное — вздор. Как это получается?

в энциклопедии

наверное вода и металл

Медь, алюминий. Читать в физике.

<a rel=»nofollow» href=»http://www.gwru.ru/world/sg13c» target=»_blank»>http://www.gwru.ru/world/sg13c</a>

существуют сверх проводники. которые при температуре 20кельвинов проводят ток без потерь.

Плазма, а при нормальной температуре-золото.

из перечисленных лучше всего платина! у нее самое маленькое удельно сопротивление! а вообще есть сверхпроводники, у которых при низких температурах сопротивление равняется нулю!

Посмотреть можно здесь <a rel=»nofollow» href=»http://www.calc.ru/134.html» target=»_blank»>http://www.calc.ru/134.html</a>

я так думаю вода!

Замороженный до -173 градуса любой проводник. При этом наступает сверхпроводимость. Эффект используют в ускорителях и в разработке перспективных генераторов

При комнатной температуре — Серебро

Серебро удельная проводимость 0.016 Ом* мм^2/ м А вообще сопротивление проводника прямо пропорционально удельному сопротивлению длине проводника и обратно пропорционально площади поперечного сечения Прочитать можно в любом учебнике по электротехнике

сверхпроводники

оксид водорода, графит или алюминево-ртутный сплав (сверхпроводник)

При комнатной температуре лучше всего проводит серебро, и почти так же хорошо — медь. Платина отнюдь не самый лучший проводник. А ввобще-то — действительно.. . неужто трудно, сидя в интернете, задать поиск по словам «удельное сопротивление»?

вода, медь. Раздел физики