2. ПРОВОДНИ СВОЈСТВА И ПРОВОДНИ МАТЕРИЈАЛИ...
TRANSCRIPT
2 ПРОВОДНИ СВОЈСТВА И ПРОВОДНИ МАТЕРИЈАЛИ
21 Увод
211 Основни прашања во врска со проводливоста
Проводливоста на материјата е мерка за можноста низ
неа да тече електрична струја ако таа се подвргне на
електрично поле Електричната струја ја дефинираме
како движење (промет) на наелектризирани честички
Затоа при проучувањето на проводливоста нужно е да
се одговори на следните прашања
- Кои се носителите на електричен товар кои може да се
движат
- Колкаво количество електричество носи секоја честичка
-Како реагираат тие носители на делувањето на
електричното поле односно која средна брзина тие ја
постигаат
- Колкава е нивната концентрација односно бројот
честички по единица волумен
Проводни електрони ги викаме дел од електроните од
надворешните лушпи кои се способни да се преместуваат
под дејството на електричното поле
212 Модели на електронот при толкувањето на
проводливоста
Во електролитите и кај некои цврсти тела
проводливоста е резултат на движење на јони и на движење на
електрони Ние во оваа глава по правило ја посматраме
проводливоста предизвикана од електроните каков што е
случајот кај металите Но моделирањето на
наелектризираните честички според моделот на ldquoбилијарско
топчеrdquo може да се примени и на електроните и на подвижните
јони
Постојат четири модели на електронот при толкувањето на
проводливоста разработени досега Според овие модели
електронот може да се толкува на еден од следните начини
1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува
на законите на класичната механика и класичата
електромагнетика Овој модел познат е како модел на
билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај
металите (например Омовиот закон Џуловиот закон
Холовиот ефект и др) но други не
2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој
нема интеракција со средината во која се движи освен на
границите со истата Овој е моделот на слободен електрон
во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги
толкува многу појави кај металите особено емисијата на
електрони од металите
3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на
средината во која се движи но кој од своја страна не делува
врз средината значи има пасивна улога (модел на
енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување
на појавите кај полупроводниците
4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството
на средината но кој од своја страна исто така делува врз
средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при
проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел
на Bardeen Cooper и Schrieffer
Се поставува прашањето Кој од овие модели е
најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака
поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на
добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста
на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се
толкува Често е погрешно да се применуваат два модели
истовремено
Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според
нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и
ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на
секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на
примена во толкувањето на физичките појави
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
- Кои се носителите на електричен товар кои може да се
движат
- Колкаво количество електричество носи секоја честичка
-Како реагираат тие носители на делувањето на
електричното поле односно која средна брзина тие ја
постигаат
- Колкава е нивната концентрација односно бројот
честички по единица волумен
Проводни електрони ги викаме дел од електроните од
надворешните лушпи кои се способни да се преместуваат
под дејството на електричното поле
212 Модели на електронот при толкувањето на
проводливоста
Во електролитите и кај некои цврсти тела
проводливоста е резултат на движење на јони и на движење на
електрони Ние во оваа глава по правило ја посматраме
проводливоста предизвикана од електроните каков што е
случајот кај металите Но моделирањето на
наелектризираните честички според моделот на ldquoбилијарско
топчеrdquo може да се примени и на електроните и на подвижните
јони
Постојат четири модели на електронот при толкувањето на
проводливоста разработени досега Според овие модели
електронот може да се толкува на еден од следните начини
1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува
на законите на класичната механика и класичата
електромагнетика Овој модел познат е како модел на
билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај
металите (например Омовиот закон Џуловиот закон
Холовиот ефект и др) но други не
2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој
нема интеракција со средината во која се движи освен на
границите со истата Овој е моделот на слободен електрон
во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги
толкува многу појави кај металите особено емисијата на
електрони од металите
3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на
средината во која се движи но кој од своја страна не делува
врз средината значи има пасивна улога (модел на
енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување
на појавите кај полупроводниците
4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството
на средината но кој од своја страна исто така делува врз
средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при
проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел
на Bardeen Cooper и Schrieffer
Се поставува прашањето Кој од овие модели е
најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака
поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на
добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста
на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се
толкува Често е погрешно да се применуваат два модели
истовремено
Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според
нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и
ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на
секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на
примена во толкувањето на физичките појави
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
212 Модели на електронот при толкувањето на
проводливоста
Во електролитите и кај некои цврсти тела
проводливоста е резултат на движење на јони и на движење на
електрони Ние во оваа глава по правило ја посматраме
проводливоста предизвикана од електроните каков што е
случајот кај металите Но моделирањето на
наелектризираните честички според моделот на ldquoбилијарско
топчеrdquo може да се примени и на електроните и на подвижните
јони
Постојат четири модели на електронот при толкувањето на
проводливоста разработени досега Според овие модели
електронот може да се толкува на еден од следните начини
1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува
на законите на класичната механика и класичата
електромагнетика Овој модел познат е како модел на
билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај
металите (например Омовиот закон Џуловиот закон
Холовиот ефект и др) но други не
2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој
нема интеракција со средината во која се движи освен на
границите со истата Овој е моделот на слободен електрон
во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги
толкува многу појави кај металите особено емисијата на
електрони од металите
3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на
средината во која се движи но кој од своја страна не делува
врз средината значи има пасивна улога (модел на
енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување
на појавите кај полупроводниците
4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството
на средината но кој од своја страна исто така делува врз
средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при
проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел
на Bardeen Cooper и Schrieffer
Се поставува прашањето Кој од овие модели е
најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака
поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на
добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста
на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се
толкува Често е погрешно да се применуваат два модели
истовремено
Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според
нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и
ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на
секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на
примена во толкувањето на физичките појави
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува
на законите на класичната механика и класичата
електромагнетика Овој модел познат е како модел на
билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај
металите (например Омовиот закон Џуловиот закон
Холовиот ефект и др) но други не
2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој
нема интеракција со средината во која се движи освен на
границите со истата Овој е моделот на слободен електрон
во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги
толкува многу појави кај металите особено емисијата на
електрони од металите
3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на
средината во која се движи но кој од своја страна не делува
врз средината значи има пасивна улога (модел на
енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување
на појавите кај полупроводниците
4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството
на средината но кој од своја страна исто така делува врз
средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при
проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел
на Bardeen Cooper и Schrieffer
Се поставува прашањето Кој од овие модели е
најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака
поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на
добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста
на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се
толкува Често е погрешно да се применуваат два модели
истовремено
Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според
нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и
ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на
секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на
примена во толкувањето на физичките појави
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на
средината во која се движи но кој од своја страна не делува
врз средината значи има пасивна улога (модел на
енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување
на појавите кај полупроводниците
4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството
на средината но кој од своја страна исто така делува врз
средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при
проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел
на Bardeen Cooper и Schrieffer
Се поставува прашањето Кој од овие модели е
најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака
поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на
добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста
на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се
толкува Често е погрешно да се применуваат два модели
истовремено
Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според
нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и
ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на
секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на
примена во толкувањето на физичките појави
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Се поставува прашањето Кој од овие модели е
најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака
поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на
добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста
на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се
толкува Често е погрешно да се применуваат два модели
истовремено
Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според
нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и
ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на
секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на
примена во толкувањето на физичките појави
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
22 Модел на билијарско топче
Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude
во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во
1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во
полупроводниците врз кои се засновува денешната
електроника моделот сепак е од голем интерес заради
следното
- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува
да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме
да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во
микросветот
- Резултатите од поегзактните теории каква што е
теоријата за енергетските зони може да се формулираат со
помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на
билијарско топче Такви се на пример поимите
концентрација и подвижност на електроните
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка
интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот
Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои
величини кои може да се потврдат експериментално
Како што кажува и самото име во овој модел електронот
се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело
кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата
електромагнетика
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Взаемно дејство електрон - материја
Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат
кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом
ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се
наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од
катјоните на кристалната решетка
Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се
неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не
взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во
совршено периодично електрично поле и нивната средна
енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на
електроните може да се спореди со движење без триење на
тешки топки по површина која е хоризонтална но која на
правилно поставени места има мрежа од ритчиња
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека
таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните
електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на
тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден
случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги
нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор
сл21 Изглед на патеката на еден
електрон меѓу две точки Секое
менување на смерот претставува
еден судир
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
При собна температура и кај мнозинството метали
електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на
проводните електрони со фононите При ниски температури
(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата
со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash
примесите)
Размената на енергијата за време на судирите доведува до
термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната
решетка На пример ако под дејство на промената на
електричното поле кинетичката енергија на електроните се
зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката
што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Разни величини и поими поврзани со проводливоста
Патеката на еден електрон во материјата е хаотична
слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го
земаме моментот непосредно после еден судир кога тој
тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе
настане следниот судир Износот на електричниот отпор
директно зависи од ова време наречено време на слободниот
пат
Брзина на електроните Брзината на електроните може
да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова
dth vvv
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Термичка брзина на еден електрон се вика
компонентата на неговата брзина заради размената на
кинетичката енергија која се остварува при судирите
Термичката брзина е случајна величина која задржува
средно еден константен износ
Средната вредност на модулот од се вика
средна термичка брзина на електроните Во рамките на
моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат
како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега
задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи
статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во
класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната
средна термичка брзина е
thv
thv
thv
vth
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
n
B
thm
Tkv
8
(21)
каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn
Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата
на неговата брзина заради делувањето на електричното
поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два
последователни судири Износот што го придобива еден
електрон непосредно пред еден судир е случајна величина
Но ако посматраме едно множество од електрони тие
имаат средна дрифтова брзина означена со
dv
dv
dv
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува
меѓу двата последователни судири на еден ист електрон
Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите
останати физички величини останат константни оваа случајна
величина е стационарна и има средна вредност која се вика
средно време на слободниот пат и се одбележува со
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Ако во проводливиот материал нема електрично поле
електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради
термичките осцилации Брзината на нивното движење заради
овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако
електроните се подвргнат на надворешно електрично поле
тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето
Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -
дрифтова брзина Притоа забрзувањето е
E
nm
Eea
(22)
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-
Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната
решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради
фактот што електронот има голема компонента на термичката
брзина и овие судири имаат статистички карактер па
зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а
сл21а Дрифтова брзина на електронот во
текот на времето
Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie
do sledniot sudir
Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa
slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati
patita I pa vkupno e se izmina pat
Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide
kade e
1t
2
2
11
tax
t
it ix
22
2
2
1 2
nttta
x
at
xvd
(23)
t
ttt n
2
22
2
2
1
Величината се вика средно време на слободниот пат
на електронот Реципрочната величина претставува
според тоа среден број судири на електронот во единица
време Со замената
во
се добива
1
nm
Eea
n
dm
Eev
сл22 Со дефиницијата на густината на струјата
d a
(24)
Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната
површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една
секунда се содржани во призма со висина
секунда
Густината на струјата
S1dv
dvenj
(25)
Со замена на претходниот израз (23) се добива
EEm
nej
n
2
(26)
Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде
претставува концентрацијата на електроните
n
Величината
nm
ne
2
(27)
се вика специфична електрична проводливост Кај
металите и полупроводниците не зависи од јачината на
електричното поле и од густината на струјата Ова е
експериментален факт
Со помошта на (24) може да се дефинира уште една
величина наречена подвижност на електроните
која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата
брзина и надворешното електрично поле
dv E
Evd
nm
e каде
(28)
(29)
Износот на подвижноста може да се одреди експериментално
преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време
на слободниот пат Кај металите приближно е
а кај полупроводниците е
значи многу поголема подвижност а средното време на
слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно
τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните
доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај
полупроводниците околу 100 пати помалку
Vsmm 10 23
Vsmpp 10 21
Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на
следниот начин (од (27) и (29))
1 en (210)
каде е специфичната електрична отпорност (единица
за мерење ) Специфичната електрична проводливост
(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и
според нејзиниот износ материјалите се класифицираат
Треба да се нагласи дека електроните при судирите со
атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го
предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го
придобиле под дејството на електричното поле додека
средната енергија на нивното термичко движење не се
менува таа зависи само од температурата на проводникот
m
Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот
од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие
голема проводливост треба едната од овие величини (или
обете) да имаат поголем износ
Кај полупроводниците подвижноста е поголема
одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со
малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати
помала одошто кај металите Затоа металите се подобри
проводници
23 Интерпретација на некои појави и закони со
помошта на моделот на билијарско топче
231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката
(27) проводливоста би требало да зависи од електричното
поле преку средното време на слободниот пат Имено ако
се зголемува и брзината на електронот би се
зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме
за константно средното време на слободниот пат би се
намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите
вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат
дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна
зависност односно е константа
E
E
J
Причината за оваа противречност е во големата разлика која
постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги
пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот
σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува
дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се
смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува
густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува
νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)
На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е
νth = 11105 ms (сто километри во секунда)
v th dv
Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле
излегува дека брзината на електроните е независна од
електричното поле бидејќи
v vd th 10 8(220)
Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично
ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако
линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак
тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста
која следува од тој модел постои но толку е мала што е во
границите на грешката на најпрецизните мерења
232 Проводливоста и температурата Како што видовме
погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето
на електроните предизвикани од дефектите во кристалите
При проучувањето на влијанието на температурата врз
проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој
тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги
поделиме на следните групи
- фонони
- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска
или супституциска положба)
- грешки кои потекнуваат од механичките
деформации пред се дислокациите
Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три
вида судири соодветно на секој од наведените категории
дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица
време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија
(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се
независни една од друга
ph im def(221)
Средното време на слободниот пат за секој тип судир се
добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични
ознаки е
ph
def
1
im
im
1
def
def
1
(222)
одкаде следува
1 1 1 1
ph im def
(223)
Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека
парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир
треба да се соберат па вкупната специфична електрична
отпорност на материјалот е
m
ne
n
ph im def
2
1 1 1( ) (224)
Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност
ph im def
Следува ph im def (225)
Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od
temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite
ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi
deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski
reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na
defektite nastanati so ladna deformacija
Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i
teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi
bliski do Apsolutnata nula e
im def
0lim0
phT
(226)
Nad nekoja temperatura kade se
primetuva edna linearna promena na vo funkcija od
temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata
temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo
sila e slednata aproksimacija
ph im def ph
( ) 0 1 (227)
Formulata ~esto e poznata i vo formata
2 1 2 11
каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за
кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката
(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е
коефициентот на температурната зависност на отпорот
а ϑ е темературата во Целзијусови степени
Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)
a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен
од температурата)
сл23 Зависност на отпорот на
Бакрот во легури со некои елементи
од температурата Со бројки покрај
линијата означен е елементот и
процентот на легирачкиот елемент
На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција
(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е
основа на работата на отпорниот термометар каде преку
мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист
метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата
Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот
на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се
одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но
стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите
делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи
настанува прекристализација на материјалот (Жарење
преставува загревање на повишена температура но под точката
на топење и држење на материјалот подолго време на таа
температура а потоа бавно ладење)
Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто
експериментално потекло и не произлегува теориски од
моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава
прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од
температурата Според претпоставките од тој модел
произлегува дека термичката брзина се подчинува на
Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека
одкаде и
(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на
експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме
корекција на оваа претпоставка
thv T 1T
T
233 Холов Ефект (Hall)
Холов ефект се вика појавата на електричен товар на
површината на еден проводник низ кој тече електрична струја
при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот
Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии
рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор
за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во
негативен смер на оската y
сл24 Холов Ефект
Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во
позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува
магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која
предизвикува сила F врз електроните
BveF d
(236)
Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -
оската предизвикува акумулирање на електрони на горната
површина на проводникот а осиромашување на долната но
ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на
електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има
таков смер што со своето делување се противи на ова
одделување на товарите односно на ефектот на магнетната
индукција B Се воспоставува рамнотежа
F z
BveEe dH
(237)
Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се
трансформира во
vd
ne
Jvd
BJRE HH
(238)
каде ne
RH
1 (239)
Величината се нарекува Холова константа RH
Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму
електроните се единствени носители на товар Кај
сопствените полупроводници каде носители се и
електроните и шуплините изразот за е посложен
одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на
подвижностите на двата типа носители Сепак за
примесните полупроводници од типот n изразот (239) е
во сила За примесните полупроводници од типот p
знакот минус во (239) треба да се промени во плус
RH
Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како
на пример подвижноста и концентрацијата на носителите
јачината на струјата како и јачината на магнетното поле
(индукцијата )
Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја
напишеме во формата
B
BEne
EH
1 (240)
Во оваа равенка е електричното поле создадено во
проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се
замени изразот за во (240) ( ) се добива
E
en n
||
||
BE
EH
n
(241)
Холовата константа и подвижноста на електроните во некои
метали дадена во табелата 25( добиен е според
n
n HR
Концентрацијата на електроните се добива директно од
равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа
може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се
препорачува да се применат полупроводни материјали а не
проводници од метал Кај полупроводниците Холовата
константа има поголем износ и се добиваат повисок износ
за и со тоа поосетливо мерење EH
RH n
метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]
Cu
Al
Au
Ag
Li
Na
-0610-10
-04310-10
-0810-10
-1010-10
-18910-10
-2310-10
35 10-3
15 10-3
33 10-3
63 10-3
20 10-3
49 10-3
Табела 25
RH n
26 Provodni materijali spored nivnata priroda
Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite
materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i
primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e
bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni
provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer
jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i
specifi~ni svojstva
Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi
metali
Tabela 214
metal temptop
gust sptopl top prov izl rab
oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV
Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45
Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23
Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44
Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -
Zn 420 714 390 111 31 0059 - -
Al 657 270 922 209 24 0028 42 43
Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44
Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48
Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43
Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50
Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45
Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -
W 3380 193 218 168 44 0055 46 45
- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot
tm3
261 Podelba na Provodnite materijali
Postojat razni podelbispored razni kriterijumi
Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i
leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na
provodni materijali so mala i golema provodnost
Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni
i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni
(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko
toplivi metali spored primenata - materijali za
namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i
otpornici i sl
sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem
Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata
podelba
bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost
i nivnite leguri
bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i
nivnite leguri
bull materijali za posebni nameni (pogl 27)
262 Metali so golema specifi~na elektri~na
provodnost
Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na
namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi
instalacioni provodnici
Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na
elektri~na otpornost to pomal temperaturen
koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina
sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno
spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi
i drugi
Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat
ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se
bakarot i aluminiumot
Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena
no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i
сrebroto i зlatoto
2621 Bakar
6000 BC 4710-3 kgkg
29 63546
Cu
1 2 3d104s1
a=3615 nm 8933
sl222 Osnovni podatoci za Bakarot
gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem
kora
sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija
dolu el valentna konfiguracija parametar na
reetkata i specifi~na gustina
Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi
najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S
kuprit Cu2O
Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi
-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki
-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar
Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar
(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i
elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to
se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi
tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno
negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i
treba da se to pomalku zastapeni
Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema
va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi
rezimirame vo slednite to~ki
1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima
pomala specifi~na otpornost od bakarot
2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina
3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna
otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu
podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe
na Bakarot nastanuva samo pri visoki
temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini
i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na
vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto
patina koja go titi Bakarot od natamona korozija
4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo
limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da
se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo
nekolku stotinki od milimetarot
5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu
va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo
pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko
~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni
postapki a slabo elektrootporno
Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`
presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a
dopolnitelno se davaat i slednite svojstva
tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2
temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC
spec el otpornost na stand Cu 0017241 m
sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1
temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1
magnetni svojstva dijamagneten
Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot
zavisi od primesite
Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba
utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168
mm So standardnite (JUS CD1002) za
elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na
20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m
Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva
elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri
zaradi sporedba
Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi
iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od
sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo
koli~estvo primesi
Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka
za ~istotata na Bakarot
Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata
i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto
taka vlijae na elektri~nata provodlivost
sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz
povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj
bakarot
Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od
primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar
standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200
Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot
po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema
So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat
poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki
Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe
a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na
ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri
So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe
izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva
golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo
istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka
Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en
sl225 Promena na mehani~kite svojstva
pri mehani~kata obrabotka
sl226 Promena na mehani~kite svojstva
pri termi~ka obrabotka
Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na
termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie
mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina
i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se
povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena
pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna
atmosfera od vodena parea ili inerten gas
Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i
namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata
struktura
Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi
(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar
limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na
zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni
i kaj nas postoi podelba na
naziv oznaka cvrstina
Nmm2
tvrdost spored
Brinel Nmm2
izdol`uvawe
mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50
polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15
tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4
Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se
obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na
abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos
na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski
za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za
kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl
I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani
provodnici i kabeli kade e va`na zateznata
cvrstina
Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek
ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini
transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni
vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se
upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a
cvrstinata i tvrdinata ne se bitni
Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani
poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se
nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa
se koristi za izrabotka na pe~ateni kola
Bakarot e relativno skap i deficitaren metal
Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se
zameni so aluminiumot
Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka
na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot
Leguri na Bakarot
Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav
preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se
klasificiraat spored
-na~inot na izrabotkata
-namenata
-brojot na glavnite dodatni elementi
-prirodata na glavnite dodatni elementi
Spored prirodata na glavnite dodatni elementi
postojat
1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at
Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn
Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se
vikaat Bronzi
2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink
kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn
Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing
Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i
slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni
elementi kako na primer
-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn
-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna
Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza
Berilijumska Bronza
Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi
legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu
zatezna cvrst
Nmm2
kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana
95 83-90
do 310 68-560
Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana
55-60 50-55
290 do 730
Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana
15-18 15-18
370 do 970
Fosforna Bronza
7Sn 01P
od`arena ladno valana
10-15 10-15
400 1050
Berilijumska od`arena 17 490-600
Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata
zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na
otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na
zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae
Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala
merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo
neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa
vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata
Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja
zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno
materijalot go pravi elasti~en
Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade
pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva
Takvi primeni se
-izrabotka na kontakti
-troli i provodnici za elektri~na vle~a
-kolektorski lameli za el maini
-provodni federi vo aparatite
-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni
stega~i i sl
Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku
50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i
trokomponentni leguri od ovoj vid na primer
Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do
4 atomski procenti
Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od
elementiteNi Mn Fe Al Si Sn
Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot
Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka
cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost
vo odnos na Bakarot
Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra
obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost
so izvlekuvawe presuvawe
Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi
kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi
treba da proveduvaat struja I Mesinzite se
standardizirani so propisi
Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva
vid sostav
sp gust t topewe 104
Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m
CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -
CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071
CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065
CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069
2622 Aluminium
1825 AD 88 13 26982
Al
3s23p1
a=404nm 27
sl227 Osnovni fizi~ki
svojstva na Aluminijumot
Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem
elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu
rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu
minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak
za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do
50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a
potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist
aluminium
Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od
golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to
Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno
koristen od ~ovekot
Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata
struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski
centrirana kubna reetka
Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo
tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se
dol`i na negovite svojstva
1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor
2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)
3 Dobra hemiska postojanost
4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe
vle~ewe liewe i sl
5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en
toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak
Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal
Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat
gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a
na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od
бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo
tabelata 26
Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2
Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC
Magnetni svojstva paramagneti~en
Temperatura na topewe 660oC
Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm
Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm
Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l
specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na
topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na
Bakarot sl228 abc
sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od
temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -
specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost
Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski
kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do
topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba
pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo
Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e
poniska
Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni
svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini
elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e
pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati
Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist
elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163
pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem
dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni
gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj
elektri~nite maini ponekoga upotrebata na
aluminiumot namesto bakarot e ote`nata
Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so
ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka
aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen
okolu 2 pati
89(27163) = 2
Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri
dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako
cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati
pogolema od cenata na aluminiumot
Цена на Al (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange
Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012
2009 година
МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ
Cu AlR R Cu Al
Cu Al
l l
S S
S
S
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu AlCu
002816 063
0017
SS S
S
Cu Cu Cu Cu Al
Al Al Cu Cu Al
S l V Q
S l V Q
Cu Cu Cu
Al Al Al
Q
Q
Cu USDt12 30
Al USDt
Cu
Al
1 89621
16 27
Q
Q
Cu
Al
$25 66
$
Cu1083 Ct
Al658 Ct
bull Предности на бакарот
bull поголеми струи на куса врска
bull подобри механички својства
bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)
bull не е мек како алуминиумот но не е крт
bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста
должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна
количина на материјалите
СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ
mm2
075
1 1075 13
15 151 15
25 2515 17
4 425 16
6 64 15
10 106 17
16 1610 16
25 2516 16
35 3525 14
50 5035 14
70 7050 14
95 9570 14
120 12095 13 12070 17
150 150120 13 15095 16
185 185150 12 185120 15
240 240185 13 240150 16
300 300240 13 300185 16
bull Спроводник изработен од Al
со напречен пресек од 25 mm2
има приближно еднакви
електрични карактеристики
(загуба на напон и моќност)
како и спроводник изработен
од Cu со напречен пресек од
16 mm2
bull Во пракса фазните
спроводници на енергетските
кабли и спроводници се
изработуваат од Al само за
пресеци поголеми од 16 mm2
Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren
metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni
bakarot sekade kade e toa vozmo`no
No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka
pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija
koj isto taka e skapa
Конструкција на НН кабли и спроводници
Конструкција на СН кабли
sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost
na aluminiumot
Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj
ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored
JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)
Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se
koristi za izrabotka na folii za elektrodi i
kuita na oksidni kondenzatori
Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na
aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj
bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki
folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo
elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot
(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva
svojstvo mek tvrd
cvrst na zategsMPa 80 160-170
rel izdol`uvawe 10-18 15-2
spec el otp m 0029 00295
Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva
so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj
sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija
Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na
aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i
zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni
postapki i sredstva
Opcii
bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj
bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj
Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na
elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv
Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e
okolu 200 V
Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na
sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne
go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na
alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi
Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot
mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e
navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so
visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se
zatiti od vlaga
Aluminiumot se koristi i za izrabotka na
platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo
ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist
aluminium koj e pootporen na korozija
Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata
tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri
Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri
izrabotka na elektrodi vo integriranite kola
Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na
rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni
konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti
kuita na instrumenti i aparati anteni i sl
Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni
mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium
Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-
03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki
svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-
kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si
koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva
Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa
Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame
deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na
aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a
istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do
tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na
samonosivi nadzemni vodovi
Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se
koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na
nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni
provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili
okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на
алуминиум
Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava
~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili
Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem
polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na
korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo
vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole
najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi
dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite
Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254
(AlČe)
Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални
челици
All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)
Aluminium Conductor Composite Core
ACCCreg conductor
Invar = Fe и Ni
Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC
Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i
Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-
08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni
celi opto vo tehnikata a potoa i vo
elektrotehnikata
elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi
i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit
FeCO3 Pirit FeS2
Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi
mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima
razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto
~elik
^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno
od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i
toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana
kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski
centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so
volumenski centrirana kubna reetka
^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko
Ostanati svojstva
t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten
kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m
=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno
elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na
struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot
elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a
isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite
Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata
pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni
primesi vo razni iznosi Golemata primena vo
tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki
svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i
so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka
obrabotka Cenata e relativno niska
Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e
jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot
se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do
17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e
da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne
mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod
pomal `elezoto e pomeko
elezoto ne e otporno na korozija Na sobna
temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva
Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi
wwwindexmundicom
Индекс на цени на метали
Челик Алуминиум
Бакар
223 Srebro
5000BC 1010-5
47 107868
Ag 1 2 3 4d105s1
a=4086nm 1049
sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto
Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem
na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo
soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se
dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite
oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni
metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski
temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od
temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot
Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri
normalni temperaturi Ima najmal specifi~en
elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site
drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki
svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m
Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =
50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki
folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat
kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda
pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori
kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski
postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali
Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava
sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo
vozduhot
Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj
gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na
katodi na fotokelii niskotemperaturni
termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe
a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na
mnogu leguri i lemovi
2624 Zlato
Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo
prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i
minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem
procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto
na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)
6000BC 510-8
79 196967
Au 1 3
a=407nm 1932
Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto
Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu
otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se
rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1
del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina
HCl
Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40
Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225
m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo
listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-
7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri
mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj
Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za
elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite
kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se
pozlateni)
Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za
elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi
optoelektri~ni napravi
Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na
poedini kola vo vid na tenki `i~ki
Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi
263 Materijali so mala specifi~na elektri~na
provodlivost
Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina
(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na
topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m
Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska
postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -
izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra
cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica
tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima
si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e
3000 - 4000 MPa Dll = 4
Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika
Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so
v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram
(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-
3665 K)
двојна спирала
тројна спирала
единична спирала
Дијаметарот на влакното на сијалица
со вжарено влакно од 25W230V е
15μm4μm
Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne
oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva
t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no
mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za
od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa
Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe
na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata
platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar
Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e
meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata
so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e
tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti
Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo
elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema
~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat
(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-
600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva
(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se
pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled
na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se
koristi za zatitni prevlaki na drugite metali
(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu
leguri za provodni i magnetni materijali Spored
magnetnite svojstva feromagneten
Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =
0073 m
Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska
metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata
oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se
nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda
so goli o~i
Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =
15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3
=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva
so golema postojanost na korozija Otporen e na
deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski
temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna
kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na
gniewe
Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na
elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od
korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni
akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva
rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi
i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115
mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo
so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva
sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i
otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se
namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo
kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot
Olovoto i negovite soedinenija se otrovni
Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna
struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe
poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal
koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki
kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16
do 38 MPa
Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem
postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz
na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj
(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na
160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva
Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na
voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za
oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od
korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se
Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka
na elektri~ni kondenzatori
Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski
pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo
i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo
Veles
Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od
korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za
predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe
dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu
leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na
galvanski elementi (Leklaneov suv element) za
fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni
kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe
Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =
0059m
iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo
te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe
357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva
od rudata Cinabarit HgS
ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok
potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i
zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi
rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se
`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i
za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo
relei so `ivini kontakti
ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi
bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na
primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt
Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -
amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat
Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram
жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva
Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se
zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo
Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se
nagrize so azotna kiselina
ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni
Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so
`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki
bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni
(oetuvawe na nervniot sistem)
Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se
otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se
primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite
se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni
pravosmukalki
Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna
bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot
amalgamirana (licnesta `ica)
Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za
provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade
`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za
el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten
provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to
`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri
te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo
potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so
to otporot ute povee se zgolemuva
elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal
za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav
na mnogu leguri
27 Проводливи материјали за посебна
намена
271 Материјали за отпорници
Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел
отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат
помал специфичен електричен отпор од горе наведената
вредност следува дека ова се по правило легури на разни
метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен
електричен отпор а намален температурен коефициент на
отпорот И двете својства овде се пожелни сл230
сл230 Специфичниот отпор и
температурниот коефициент кај
NiCr легурата
Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по
разни критеријуми Според дозволената работна температура
и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата
група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал
специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена
температура од околу 400oC
Втората група ја чинат легури врз база на Никел или
Железо и тие имаат повисоки работни температури но и
поголем специфичен електричен отпор
Според намената материјалите за изработка на отпорници ги
делиме на
Материјали за изработка на регулациони и општи технички
отпорници
Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната
техника и инструментација како и еталонски отпорници
Материјали за грејни тела во електротермијата
Покрај барањето за што повисок специфичен електричен
отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други
специфични барања
Така на пример од материјалите за општи и регулациони
отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не
ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се
евтини со оглед на нивната масовна примена
Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да
имаат што помал температурен коефициент што помала
термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и
голема временска стабилност (да не стареат)
Материјалите за грејни тела треба пред се да
издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што
поевтини Треба да се отпорни на оксидација со
кислородот од воздухот при високи температури и да се
отпорни на дејството на подлогата на која се намотани
Материјали за општи и регулациони отпорници
Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на
Бакар Никел и Цинк
Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m
=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици
до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500
MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но
оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место
изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу
завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према
Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника
(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на
спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги
искривуваат мостните и компензационите мерења
Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк
каде во претходниот состав половината Никел е заменет
со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин
Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn
Својства r=03-04m = 00002-00008К-1
Материјали за прецизни отпорници
За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната
зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се
знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од
температурата и да се одбере погодна работна температура За
разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите
метали овде таа зависност не е линеарна сл231
сл231 Температурна зависност на
специфичниот отпор и температурниот
коефициент на отпорот кај некои легури за
прецизни отпорници
Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu
12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза
Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043
m За постигање на мал температурен коефициент и голема
временска постојаност манганинот се подвргнува на
специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во
вакуум и бавно ладење
Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на
вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и
природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред
уградбата
Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со
свилен оплет или лак Добро се леми меко
Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали
се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се
изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се
готови изработени со напарување на отпорен слој на
изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за
напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или
метални соединенија
Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални
вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од
жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W
Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а
добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои
изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски
влијанија
За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за
дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите
чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во
мерни
Материјали за грејни тела
За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на
железото Отпорноста на високи температури се објаснува со
фактот што при високи температури и во воздушна средина на
нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој
цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај
металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент
на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на
оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид
каде е молекуларната маса на оксидот е густината на
металот е бројот на атоми од металот кој влегува во
молекулот на оксидот е атомската маса на металот е
густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој
создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1
покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за
железото е lt1
M rmn
A ro
KK
KK
KM
nAm
o
r
r(287)
За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат
метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава
за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и
заради цената Колку е содржината на Железо поголема
отпорноста на високи температури е помала
K
Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако
содржината на железо е мала или Феронихроми ако
содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени
се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-
30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како
Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин
Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al
општо наречени Фехрали или Хромали И овие се
преставени во табелата 215а Имаат задоволителна
цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds
За грејни тела се користат и метали со висока точка на
топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е
потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или
мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta
треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста
кон оксидација
Други материјали за високи температури се легурите
MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на
висока температура се засновува на создавањето заштитен
слој SiO2 на површината на овие материјали
Графитот се користи за највисоки температури (до
3000оC) во заштитна атмосфера
На долната шема нагледно се дадени максималните работни
температури на материјалите за грејни тела
Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да
се смета со помал или поголем прираст на отпорот при
загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот
(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е
негативен
Битно за Хром -Никелните легури во однос на
отпорноста на високи температури е коефициентот на
линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој
кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при
промени на температурите Затоа режими на работа со нагли
промени на температурите (особено вклучување и
исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот
век на греачите одошто континуирана работа при иста
температура Исто така механички несовршености
стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори
Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се
зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до
површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи
каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал
отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета
со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO
Такви се греачите во бојлери печки
272 Примени за мерење температура
За електрично мерење на температурата се користат
отпорни термометри и термоелементи (термопарови)
Кај отпорниот термометар се користи приближно
линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор
на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто
се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е
=98310-6 ( cm) а средниот температурен
коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во
температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип
можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -
60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)
r
r
сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот
термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760
Термоелектричен спрег или термопар е електрично
проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви
се наоѓаат на различни температури Со мерење на
термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот
може да се одреди температурата на мерниот крај ако е
позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се
користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на
термопар
Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во
излезната работа на електроните за секој од металите А и B а
исто така и разликата во концентрациите на електроните во
металите А и B а ова може да се толкува како разлика во
притисокот на електронскиот гас во двата метали
21 TTU (288)
Според електронската теорија на металите се покажува
дека за разлика на потенцијалите вреди
каде е константа за даден термопар и претставува
коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека
ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на
двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е
строго линеарна
Бидејќи за термопаровите се битни само температурните
разлики потребно е да постои една позната (споредбена)
температура (на пример мешавина од вода и мраз) За
приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот
спој да е на собна температура
При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа
на задоволување на следните барања
- Висок термонапон односно се бара комбинација на
материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е
можно повеќе оддалечени
- По можност линеарна зависност на термонапонот од
температурата
- Хемиска отпорност при високи температури
сл234 Шема на термопар
За изработка на термопарови се користат следните легури
Копел 56Cu 44Ni
Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg
Хромел 90Ni 10Cr
Платинародијум 90Pt 10Rh
како и Железо Бакар Константан
Температурите до кои се користат поедини термопарови се
Платинародијум - Платина - до 1600 oC
Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC
Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до
660оC
Хромел-Алумел - до 900-1000оC
сл235 Зависност на ТЕМС од
разликата на температури D на
топлиот и ладниот спој за разни
термо-
парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-
Копел
3-Бакар-Копел 4-Железо-
Константан
5-Бакар-Константан 6-Хромел-
Алумел
7-Платина-Платинародијум
273 Легури за Тензометрија
Овие легури се применуваат во претворувачи на
деформација кои служат за мерење на деформации сили
забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи
се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата
на тензометрискиот елемент Коефициентот на
тензоосетливост се дефинира со
D
D
RRK
каде е промената на при промена на должината
Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат
на релативно ниски температури е константанот
DR R D
Ако на метална жица или лента делува механички напон на
истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со
намалување на попречниот пресек Одовде резултира и
промената на електричниот отпор но и влијанието врз
подвижноста на електроните заради изобличување на
кристалната решетка Отпорот на овој материјал е
nn eNAenAR
r
21
каде е должината е попречниот пресек е
концентрацијата на електроните и е подвижноста на
електроните е вкупниот број електрони во
мерната лента Одовде се добива
A n n
nAN
n
n
R
R
D
D
D
2
(289а)
(290)
n
n
R
R
D
D
D
2
Bideji spored (289a) e
so diferencirawe se dobiva
nfR
n
n
ffdR
D
D
Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните
добиваме
22 D
D
R
R (291)
а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на
отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето
Општо земено е односно односот на релативната
промена на отпорот према релативната промена на
издолжувањето е дадена со коефициентот
Со цел да се приметат и мали промени на должината треба
факторот да биде колку е можно поголем а температурниот
коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K
K
DR
R
D
KR
R
D
Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290
доминира вториот член односно промената на подвижноста на
носителите При добар избор на материјали се добива голема
осетливост K 200
Табела Легури за тензометрија
материјал состав фактор K
константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2
Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25
Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36
Fe - жица 100 Fe -40
274 Материјали за топливи осигурувачи
Топливите осигурувачи служат за заштита на
електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно
загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото
се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)
Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на
струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според
висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок
и за низок напон
Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за
време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е
најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање
на температурата на топењето Може да се употреби за сите
јачини на струјата но заради високата цена се користи само
за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50
Ag 50 Cu
Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина
е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел
најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на
куси преоптоварувања во електричната мрежа што
обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето
е кусотрајно
За низок напон и големи јачини на струјата се користат
ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни
калибрирани мовчиња
За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се
користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се
сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен
песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за
да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското
куќиште
За ниски напони и слаби струи се користи сребро За
многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се
користи Платина
Кај високонапонските осигурувачи за заштита на
трансформатори со мала моќност се користат специјално
конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро
275 Легури за лемење
Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и
тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над
500oC
Лемењето е постапка со која два метални проводника се
сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со
употреба на топлина при што точката на топење на лемот е
пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и
лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради
создавање на конструктивна врска - механички спој на два
метални предмети
При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на
металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги
исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот
дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора
во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после
ладењето дава цврста и проводна врска
Освен според температурата на топењето лемовите битно
се разликуваат и според механичките својства Меките лемови
имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а
тврдите - до 500 MPa
Типот на лемот се избира зависно од видот на металите
кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата
отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост
на врската - специфичната електрична проводливост на лемот
s
Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна
легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната
електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од
стандардниот Бакар а температурниот коефициент на
линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така
меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска
точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката
цврстина на ваквите лемови е мала
Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-
Цинкови лемови и сребрени лемови
Својствата на најважните видови лемови дадени се во
табелата 216
Табела 216 Најважни видови лемови
тип - име состав својства примена
густина
Mgm3
цврстина
MPa
ттопење
oC
Оловно - калаен Sn=48-90
Sb=015-25
Pb=остатокот
76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури
Сребро поцинк железо
калајно - оловно кад-
мијумски
Sn=47-50
Pb=32-36
Cd=17-18
- - 145-180 Бакар и бакарни
легури сребро напа-
рување керамика
калајно оловно
сребрен - кадмијумски
Sn=30 Pb=63
Cd=5 Ag=2
- - 225 исто
Вудов метал Sn=125 Pb=25
Cd=11 Bi=50
- - 605 разни материјали за
многу ниски темпер
Бакар цинков Cu=36-54
Zn=остатокот
77-83 220 825-860 Бакар легури на
Бакарот Челик
Бакарен-Сребрен
Цинков
Cu=26-40 Ag=25-70
Zn=4-25
89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни
легури Ag Pt W чeлик
Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни
материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив
воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во
следното
-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и
нечистотиите од деловите кои се лемат
-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а
исто така и лемот од оксидација
-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и
овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се
спојуваат
Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се
Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни
материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали
Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на
металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на
спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се
одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се
залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи
уреди
Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители
направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како
глицерин алкохол
Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток
на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и
фосфорна киселина и др
Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна
киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи
Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија
276 Материјали за контакти
Кај материјалите за контакти се поставуваат следните
барања
а) Мал преоден отпор
б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или
ldquoзалепувањеrdquo на контактите
ц) Отпорност према пренос на материјал
д)отпорност против нагорување при вклучување под товар
Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста
на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот
отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот
воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу
битна бидејќи се работи за мали количини на материјал
За контактни површини особено се интересни следните
материјали
Cu Ag Au
Ru Rh Pd Os Ir Pt
Mo W
При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со
создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава
Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S
така што Ag контактите се подобри Во обата случаи
позлатување на површината дава многу добри резултати
Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност
кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)
Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање
(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи
(например AgCd)
Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се
добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во
оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата
под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење
(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис
меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален
контактен отпор (сл236)
При примената на платиновидните метали како контактен
материјал важи следната вредносна скала (според растечка
цена по cm3)
Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os
За контакти за највисок отпор на нагорување се користи
Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo
AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките
својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот
и Среброто)
За раставни контакти за апарати за голема моќност
се користи легура
Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата
Au+WMo
За лизгачки контакти се користат материјали отпорни
на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар
берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на
Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите
електрични машини се направени од јагленородни
производи како е подолу објаснето
сл 236 Квалитативна врска
меѓу контактниот отпор и
отпорот кон абење (трошење)
Стрелките означуваат смер на
растење
277 Јагленородни материјали
Јагленородот во електротехниката има важна улога пред
се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во
овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во
полупроводниците но според примената најчесто се третира
како проводлив материјал
на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини
Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни
печки во електротермијата електроди за лачни светилки
електроди за електролитски купатила електроди за
галвански елементи Се користи исто така како променлив
отпорник за регулација на јачината на струјата при која
примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се
менува со менување на притисокот на столбот Кај
јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во
форма на зрнца Но многу важна примена особено во
енергетиката е изработка
Како појдовна суровина за производство на електротехнички
јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За
добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство
за што се користи катран водено стакло а понекогаш и
различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена
состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат
во потребните облици со пресување или истискување Потоа
следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку
недели Условите при печењето одредуваат во каква
модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ
Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за
да се постигне графитирање на производот потребно е печење
на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за
високи работни температури потребно е печење на 3000oC
Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на
отпорот
Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај
него не постои можност за заварување на контактите бидејќи
јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава
испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста
Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи
струи овозможува негова примена за изработка на четкички за
електрични машини
Четкичките за електричните машини според составот ги
делиме на неколку групи
а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се
составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)
Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка
цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за
помали периферни брзини
б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни
врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста
структура која е карактеристична за графитот Наменети се за
поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини
ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на
јагленот на високи температури во електрични печки На овој
начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички
со одлични механички својства Според степенот на
графитирањето се користат за умерени до големи струјни
оптоварувања и големи периферни брзини
д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на
правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална
прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие
четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а
преодниот пад на напон на четкичката е мал
Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени
се во долната табела
вид дозволена
густина на
струја Acm2
дозволена
периферна
брзина ms
специфичен ел
отпор
m
коефициент
триење
пад на
напон
V
јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25
графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35
електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3
металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10
Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките
Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400
gcm2
- 05
- 07
- 08
-