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

Содержание

Руководство по материалам электротехники для всех: проводники —

Экология познания. Технологии: Публикуем по частям руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.

Публикуем по частям руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.
В этой части начинаем разбирать проводники — Серебро, Медь, Алюминий.

Проводники

Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

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

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

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

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

Серебро

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

Примеры применения

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

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

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

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

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

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

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто
содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель
испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие
мостики, по которым может протекать ток.

Недостатки

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

Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, по-

этому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.
Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.

Медь

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

Примеры применения

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

Гибкие многожильные провода различного сечения.

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

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

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

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

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

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

Интересные факты о меди

Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.
Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)
Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.
Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.
При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.
Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.
Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.

Алюминий

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

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

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

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

Примеры применения

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

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

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

Различные алюминиевые радиаторы.

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

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

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

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

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

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

Недостатки

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

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

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

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

Интересные факты об алюминии

Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.
Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.
Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al₂O₃ Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.
Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.
Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.

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

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

Источники

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

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

econet.ru

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

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

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

Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)

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

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

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

Плюшки данного пособия:

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

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

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

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

Серебро

Примеры применения

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

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

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

Недостатки

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

Медь

Примеры применения

Гибкие многожильные провода различного сечения.

Интересные факты о меди

Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.
Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)
Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.
Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.
При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.
Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.
Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.

Алюминий

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

Примеры применения

Различные алюминиевые радиаторы.

Недостатки

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

Интересные факты об алюминии

Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.
Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.
Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al₂O₃ Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.
Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.
Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.

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

Источники

Ссылки на части руководства:

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

habr.com

как соединить, допустимый ток, сопротивление

К кабельно-проводниковой продукции относятся самые разные виды проводов, которые предназначены для решения электротехнических задач. Причем при выполнении работ по бытовому электромонтажу принято использовать провод или алюминиевый, или медный. Прочие материалы не пользуются популярностью.
Если нет ограничений по весу и стоимости, то лучше использовать медную продукцию. Но медь обладает существенным недостатком — на открытом воздухе она окисляется, что часто приводит к ухудшению контакта. Как результат, место соединения все хуже начинает проводить электрический ток, происходит падение напряжения, соединение все больше нагревается и со временем может произойти возгорание электропроводки.

Поэтому для предотвращения замыкания и обеспечения безопасного соединения лучше использовать алюминиевую проводку.

Конечно и у алюминия есть свои недостатки. У него в 1.5 раза ниже, чем у меди удельная проводимость.

Почему алюминий

Проводники из алюминия хотя и не обладают высокими эксплуатационными характеристиками, зато они:

дешевые, по сравнению с медью;
имеют малый вес. Так, алюминиевый провод в 3 раза легче медного;
универсальные в применении — диапазон рабочих температур достаточно широк от –50 ⁰С до +50 ⁰С;
стойкие к высокой влажности — до 98%;
стойкие к коррозионным повреждениям. Хотя и здесь кроются нюансы: поверхность любого алюминиевого изделия на воздухе моментально поддается окислению и ее сразу же покрывает пленочка, защищающая провод от дальнейшего окисления.

Казалось бы продукцию из алюминия применять выгоднее, чем медную. Но она обладает и рядом отрицательных качеств. Так, недостатками проводников из алюминия считаются низкий показатель механической прочности материала, а соединение таких проводов вызывает проблемы в прохождении тока по ним. Кроме того:

удельная проводимость алюминия не достаточно высокая — 0.0271 Ом×мм²/м;
алюминий подвержен окислению, а его пленка, которая появляется после него, плохо проводит электрический ток. Но и здесь скрывается подвох: эта пленочка состоит из частиц верхнего слоя самого проводника, которая отделяется от общей структуры и тем самым уменьшает его диаметр. В результате этого увеличивается первоначальное сопротивление, характерное для алюминиевого провода;
по причине повышения сопротивления пленки на алюминиевой проводке в местах, где соединяются отдельные ее части, увеличивается переходное сопротивление, из-за чего проводка нагревается. Поэтому если срок службы используемых алюминиевых проводов превышен, то это может привести к возгоранию;
алюминий не эластичен и очень хрупкий. Причем хрупкость увеличивается после перегревания.

Применять алюминиевые провода или медные — зависит от задач и приоритетов.

Применение алюминиевых проводов

Наиболее популярными считаются марки алюминиевых проводов СИП и АВВГ.

Универсальный силовой провод АВВГ может применяться при любых условиях, резких перепадах температур и при высоком показателе влажности — до 98%. Это достаточно прочный на разрыв и устойчивый к воздействиям агрессивных сред кабель с алюминиевыми токопроводящими жилами и поливинилхлоридной изоляцией.

Такие провода предназначаются для стационарных одиночных прокладок электропроводки, которые не будут подвергаться значительным механическим нагрузкам, например:

на открытых участках, где воздействие климатических факторов максимальное;
в пустотах, которые обустраиваются в строительных конструкциях;
в подвалах и помещениях, которые подвергаются затоплениям;
редко под землей.

Такие провода можно применять для эксплуатации в системах, где проходит напряжение не больше 660 В, а для проводников с поперечным сечением жилы более 50 мм допустимо применение в сетях, которые находятся под напряжением 1000 В.

Маркировка алюминиевых проводов СИП означает, что они предназначаются для того, чтобы обеспечивать и распределять электроэнергию в воздушных силовых линиях и в осветительных электросетях, имеющих напряжение до 35 кВ. Их можно использовать как альтернативу традиционным неизолированным проводам, потому как они имеют изоляционный слой из полиэтилена. К преимуществам СИП относятся такие их свойства:

предотвращают возникновение риска нахлестывания и перекручивания проводов, что характерно для неизолированных линий;
способствуют уменьшению ширины просеки, и при прокладывании линии электропроводов в городе не требуют выделения большой полосы отчуждения земли;
уменьшают расходы на эксплуатацию до 80%;
нивелируют риски незаконного подключения и кражи электроэнергии.

Правила пользования алюминиевыми проводами

Исходя из выше сказанного, проводники из алюминия не считаются самыми оптимальными для прокладывания проводки в жилых домах. Но возможно их использование при условии соблюдения следующих правил:

если необходимо соединение алюминиевых проводов, то необходимо применять исключительно механический способ, зажимные контакты и специально предназначенную для этого смазку, которая снизит вероятность окисления контактов;
не соединять алюминиевую проводку напрямую с медной;
периодически подтягивать винтовые соединения — алюминий в ходе эксплуатации начинает «подтекать» из-под места зажима, а это может привести к уменьшению площади контакта и подгоранию мест, в которых соединяются провода;
следить за сроком службы.

Если вы запланировали сменить медную электропроводку в доме и проложить алюминиевую, но не по всем помещениям, а частично, то знайте, что это можно осуществить, но с соблюдением некоторых нюансов:

ПУЭ запрещает применять при монтаже алюминиевый провод диаметром менее 16 мм²;
Сварка алюминиевых проводов не допустима.

Как правильно соединить алюминиевые провода

Учитывая достоинства и недостатки данного типа проводниковой продукции, при их соединении принято использовать винтовые или пружинные зажимы.

Перед тем, как соединить алюминиевые провода при помощи винтовых зажимов, рекомендуется:

очистить их концы от изоляционного покрытия на 2 см;
зачистить их с помощью мелкозернистой шкурки;
скрутить оголенные концы в кольцо диаметром чуть больше, чем диаметр зажимного винта;
надеть полученную петлю на зажимный винт и завинтить до максимального упора.

Недостатком данного метода соединения является то, что из-за свойства алюминия «подтекать» винты придется постоянно подтягивать, поэтому они должны быть легкодоступными.

В случае использования пружинного метода соединения, необходимо предварительно зачищенные жилы вставить в специальные клеммники. Это позволит избежать повторного подтягивания контактов, так как их будет надежно фиксировать пружина, имеющаяся внутри клеммника.

Скрутка алюминиевых проводов не допускается правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Соединение алюминиевого и медного провода: в чем риски

Иногда бывает, что при прокладывании алюминиевых проводов избежать соединения с медными не удается. Но, как известно, прямое контактное соединение меди и алюминия в электрической проводке не рекомендуется и даже опасно. Что же делать?

Скручивать между собой провода из двух разных металлов нельзя, потому как алюминий и медь отличаются по своим свойствам, химической структуре, по величине токопроводимости, к тому же удельное сопротивление алюминиевого провода отличается от значения медного.

Также это касается и защитной пленки, которая образуется после окисления: на медных изделиях она проводит электрический ток, а на алюминиевых пленочка имеет настолько сильное сопротивление, что практически не пропускает ток и, соответственно, практически не поддается нагреву. А после того, как в местах соединения медных и алюминиевых проводов несколько раз подряд происходит нагрев и охлаждение, то они сильно ослабляются, что может привести к перегреву, искрению и даже возгоранию.

Также в местах, где соединяются медная и алюминиевая проводки, может возникнуть гальваническая пара. Она вызывает диссоциацию окислов электрических проводников, способствует разрушению металлической структуры и образованию в ней пустот и раковин, которые в свою очередь способствуют уменьшению их поперечного сечения и ухудшению их способности пропускать электроток.

Одним словом, соединение алюминиевых проводников с медными приводит к электрокоррозии металла и его разрушению.

Но если нужно соединить разные провода, то в этом случае должна использоваться не пайка алюминиевых проводов и медных, а болтовые их соединения и клеммы. Благодаря этому можно добиться более высокой безопасности, чем при использовании метода обычного скручивания.

Наращивание алюминиевого провода: что это и когда применяется

При проведении электромонтажных работ случаются казусы и сложности: провод может сам оборваться от «старости», при сверлении стены случайно обрезали, не рассчитали длину и так далее. Что делать в таких ситуациях? Решение данных проблем — наращивание или удлинение провода.

Как нарастить алюминиевый провод правильно? Для этого существует несколько способов удлинения довольно таки хрупкого алюминиевого провода:

применение специальной термоусадочной трубки, которая насаживается на кончики проводов;
удлинение с помощью колодки;
соединение алюминиевых проводов между собой с помощью алюминиевой спиральки с последующей изоляцией.

При условии использования алюминиевой электрической проводки 20–30-летней давности применение способа их удлинения становится небезопасным, потому как в век использования мощных электроприборов повышается риск возникновения пожара.

Видео по теме

profazu.ru

Проводимость меди и алюминия: удельная проводимость

Электрическая проводимость или электропроводность — это способность тела проводить электрический ток. Это понятие крайне важно в электротехнике: металлы, хорошо проводящие ток, используются в проводах, плохие проводники или диэлектрики — для защиты людей от электричества. Лучшим проводником является серебро, на втором месте стоит медь (она совсем немного уступает серебру), далее идут золото и алюминий.

Достоинства и недостатки медных проводов

Медь — это пластичный переходный металл. Имеет золотисто-розовый цвет, встречается в природе в виде самородков. Используется человеком с давних времен — в его честь была названа целая эпоха.

В таблице дано удельное электрическое сопротивление стали и других металлов

Сегодня медные провода часто используют в электронных устройствах. К их достоинствам относятся:

Высокая электропроводность (металл занимает второе место по этому показателю, уступая только серебру). По сравнению с алюминием медь эффективнее в 1,7 раза: при равном сечении медный кабель пропускает больше тока.
Сварку, пайку и лужение можно проводить без использования дополнительных материалов.
Провода обладают хорошей эластичностью и гибкостью, их можно сворачивать и сгибать без особого вреда.

Медь лишь немного уступает серебру

Однако до недавнего времени медные провода проигрывали алюминиевым из-за нескольких недостатков:

Высокая плотность: при разных размерах медный провод будет весить больше, чем алюминиевый;
Цена: алюминий в несколько раз дешевле;
Медь окисляется на открытом воздухе: впрочем, это не влияет на ее работу и легко устраняется.

Какое сопротивление меди и алюминия

Алюминий — это легкий металл, который легко поддается обработке и литью. Обладает высокой электропроводностью: он стоит на 4 месте после серебра, меди и золота.

Важно! Несмотря на ряд достоинств (невысокую стоимость, малый вес, простоту обработки и другие) в долгосрочной перспективе алюминиевые провода менее выгодны, чем медные.

В электротехнике значение имеют 2 термина:

Электропроводность: отвечает за передачу тока от одной точки к другой. Чем выше проводимость металла, тем лучше он передает электричество. При +20 градусах проводимость меди составляет 59,5 миллионов сименс на метр (См/м), алюминия — 38 миллионов См/м. Проводимость медного кабеля практически не зависит от температуры.
Электросопротивление: чем выше это понятие, тем хуже вещество будет пропускать ток. Удельное сопротивление меди составляет 0,01724-0,0180 мкОм/м, алюминия — 0,0262-0,0295.

Алюминиевые кабели востребованы не меньше медных

Иными словами, медь обладает более высокой проводимостью и меньшим сопротивлением, чем алюминий.

Какое удельное сопротивление стали

Сталь — это металлический сплав железа с углеродом и другими элементами. В ее состав входит не менее 45% железа, содержание углерода колеблется от 0,02% до 2,14%. В зависимости от точного состава сталь используется в строительстве, машиностроении и приборостроении, а также во многих областях, например, в транспорте, народном хозяйстве, при производстве бытовых приборов.

Стальные провода отличаются невысокой проводимостью

Проводимость стали составляет всего 7,7 миллионов См/м, удельное сопротивление — 0,13 мкОм/м, то есть оно довольно высоко. Сталь плохо проводит электричество и не применяется при производстве непосредственно кабелей. Однако нередко можно встретить внешнюю оцинкованную стальную оплетку, которая защищает провода от механического растяжения. Такая защита нужна, если кабель проходит под дорогой или на нестабильном грунте, если есть риск резко дернуть провод.

Также из стали делают ПНСВ — провод нагревательный со стальной жилой, имеющий изоляцию из винила. Его размещают внутри конструкции до заливания бетона и используют в дальнейшем для электрообогрева готового блока. Электричество кабель практически не проводит.

Из стали производят провод ПНСВ

Сравнение проводимости разных видов стали

Характеристики стали зависят от ее состава и температуры:

Для углеродистых сплавов сопротивление довольно низкое: оно составляет 0,13-0,2 мкОм/м. Чем выше температура, тем больше значение;
Низколегированные сплавы имеют более высокое сопротивление — 0,2-0,43 мкОм/м;
Высоколегированные стали отличаются высоким сопротивлением — 0,3-0,86 мкОм/м;
Благодаря высокому содержанию хрома сопротивление хромистых нержавеющих сплавов равняется 0,5-0,6 мкОм/м;
Хромоникелевые аустенитные стали являются нержавеющими и благодаря никелю имеют высокую сопротивляемость — 0,7-0,9 мкОм/м.

Из стали часто делают оцинкованную оплетку

Медь стоит на втором месте по степени электропроводимости: она отлично пропускает электрический ток и повсеместно используется при изготовлении проводов. Не реже применяют и алюминий: он слабее меди, но дешевле и легче.

rusenergetics.ru

Источник тока из алюминия своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Из года в год добыча нефти становится все более сложной и топливо, получаемое из нее, становится все более дорогим. В странах евросоюза так вообще грозятся перестать выпускать бензиновые двигатели, хотят заменить весь транспорт на электромобили. Но вот литиевые батареи до сих пор далеко не идеальные и к слову, идеальными становиться совсем не торопятся. В лучшем случае на одном заряде литиевой батареи получится преодолеть дистанцию максимум в 700 км, после чего придется заряжать аккумулятор примерно неделю, а если использовать для зарядки обыкновенную розетку, то это вообще займет просто уйму времени. И вы только представьте, что произойдет, если все начнут постоянно заряжать свои электромобили, какие будут огромные нагрузки на электросеть и как сильно будет просаживаться напряжение. В общем, будущее литиевых аккумуляторов пока видится довольно туманно и с каждым годом все больше и больше исследований посвящается поискам новых вариантов аккумуляторных батарей.

Как известно, самым энергоемким металлом является алюминий. Уже в наше время на некоторых опытных образцах алюминиевых батарей можно проехать без подзарядки порядка 2000 км, причем перезарядка аккумуляторных батарей данного типа происходит всего за 15 минут, после чего можно ехать дальше еще около 2000 км.

Перезарядка алюминиевых батарей отличается от зарядки аккумуляторов на основе лития. Но тем не менее в ней нет ничего сложного, просто нужно вставить новый алюминий, вылить электролит и налить новый электролит, все — по сути, то же самое, что и бензиновый автомобиль, только это уже электромобиль, и нет никаких нагрузок на электросети. К тому же не нужно плодить огромное количество розеток с проводами с огромным сечением, чтобы все эти электромобили зарядить.

Но тут не все так гладко. Достать электричество из алюминия оказывается совсем не так просто, как хотелось бы. Сперва давайте разберемся в чем заключается принцип алюминий-воздушной батареи.

Чтобы такая батарея начала работать понадобятся 2 электрода: один естественно из алюминия, а второй — из графита. Оба эти электрода находятся в растворе электролита.

В качестве электролита можно использовать поваренную соль (NaCl), но с ней можно поднять напряжение примерно до 0,7В. Щелочным электролитом (NaOH) напряжение можно поднять уже больше, примерно до 1В.

В ходе химической реакции алюминий покрывается слоем гидроксида алюминия (Al(OH)3), который плавно опускается на дно емкости. А на поверхности электрода из графита образуются пузырьки водорода, которые в свою очередь приводят к повышению сопротивления и падению напряжения, этот процесс называется поляризацией.

Первую проблему с выпадением осадка гидроксида алюминия можно избавиться простым увеличением емкости, куда будет оседать отработанный продукт, а вот от второй проблемы может помочь деполяризующая масса на основе оксида марганца, который в процессе работы будет превращаться в гидроксид марганца.

По сути мы получили обыкновенную щелочную батарейку, но только очень большую. Но возникает новая проблема. Дело в том, что оксид марганца тоже расходуются и его тоже придется менять. А нам необходимо добиться чтобы расходовался только алюминий. Для этого придется взять кислород из окружающего воздуха. Вот тут-то и начинается алюминий-воздушная батарея. Одну из стенок просто нужно заменить газопроницаемой мембраной, а графитовый электрод нужно заменить смесью графита и оксида марганца с наночастицами платины или серебра.

Оксид марганца с наночастицами благородного металла не вступает в реакцию, а действуют как катализатор, благодаря чему водород из электролита окисляется кислородом находящемся в воздухе.

Технологиями получения оксида марганца с включениями наночастиц серебра в принципе не сложна и его можно попробовать получить в кустарных условиях. Но в данной статье мы разберем как сделать максимально бюджетный вариант батареи, получающей энергию из алюминия. Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «Огненное ТВ». Более подробно в оригинальном видеоролике автора:

Максимально бюджетный вариант графита — это летние контактные вставки для троллейбусов. Их можно найти абсолютно бесплатно на конечных троллейбусных остановках, а можно и купить, стоят они не дорога, автор нашёл их в продаже по 22 рубля за штуку.

Далее нам потребуется щелочь. Вот такое средство для чистки труб в своем составе содержит стопроцентную натриевую щелочь.

Для запуска реакции щёлочи нам понадобится совсем чуть-чуть, будет достаточно 1г щёлочи на 0,5л воды.

Первым делом давайте проверим действительно ли в данной батареи нужно использовать графитовый электрод. Для опыта возьмем вот такой вот электрод из нержавеющей стали.

Теперь помещаем алюминиевую пластину и электрод из нержавейки в щелочь, подключаем мультиметр и смотрим сколько вольт получится.

Как видим, получилось примерно 1,4В. Теперь давайте проверим ток короткого замыкания.
Ток КЗ получился в районе 20мА. Какие можно сделать выводы: теоретически в экстремальных условиях возможно собрать батарею из нержавеющих кружек и алюминиевой фольги.

Следующий у нас будет медный электрод, выполненный из электротехнической меди.

Как можем наблюдать напряжение получилось чуть выше чем 1,4В, а вот ток короткого замыкания поначалу было высоким, но потом начал достаточно быстро проседать и медь к тому же начала покрываться темным налетом, скорее всего такой эффект вызвали примеси в воде, так как воду для этого эксперимента автор взял водопроводную, из-под крана.

Теперь погружаем в раствор электролита графитовый электрод.

С данным электродом получилось напряжение 1,3В, ток короткого замыкания остановился в районе 17мА. На первый взгляд кажется, что электрод из нержавеющей стали более эффективен, но площадь поверхности нержавеющего электрода больше, так что пока неизвестно что лучше графит или нержавейка.

Так как графит имеет достаточно большое сопротивление, нужно с ним как-то бороться. Необходимо изготовить электроды из хорошо проводящего ток материала, а графит должен быть только на его поверхности. Было решено просверлить графит насквозь, и в получившихся отверстиях нарезать резьбу под болты м6.

В итоге получился стальной электрод с графитовой оболочкой.

Сопротивление не просверленного графита составляет примерно 4.5Ом, а просверленного графита примерно 1,7 Ома.

На лицо уменьшение сопротивления, а, следовательно — эффективность конструкции возрастет. В дальнейших экспериментах будем использовать дистиллированную воду.

Первый эксперимент с электролитом, в котором 4г щелочи на 1л воды.

Ток короткого замыкания получился 150мА. Следующий электролит имеет концентрацию 6г щелочи на 1 литр. Ну и так далее, каждый раз будем увеличивать концентрацию на 2г пока не дойдем до концентрации, при которой ток не будет расти.

Даже несмотря на то, что у такая простая батарея обладает не большой отдачей по току, но зато такая батарея может работать очень долго, а в качестве электродов можно использовать любой алюминий, который легко переплавить в электроды любой формы, например, алюминиевые банки из-под различных алкогольных и безалкогольных напитков, фольга от шоколада и т.п.

В итоге, после всех проделанных экспериментах с различной концентрацией электролита, становится понятно, что при такой конструкции батареи не имеет смысла добавлять более 12г щелочи на 1 литр воды, то есть у нас получается примерно 1% раствор.

Затем автор собрал еще одну обойму, состоящую из 3-ех электродов.

Две батареи дают более высокое напряжение и потери меньше, поэтому и результат лучше.
А теперь возьмем ведро электролита, большой кусок алюминия и 2 электрода из нержавейки.

В ведре электролит концентрации 10г/1л. Пиковый ток 1,3А, просел он до 520мА. При всей огромной площади нержавейки с графитом она не сравнилась, потому что с графитом получилось 600мА. Кстати, в ходе реакции выделяется водород, который также можно собирать и использовать как источник энергии. Короче, есть куда расти. На этом пока все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Алюминий и его сплавы, используемые в электротехнике — Новости

Алюминий и его сплавы, используемые в электротехнике (фото Daniel Richert @ Flickr)

Введение

Алюминий используется в течение многих лет в качестве материала для проводников практически во всех отраслях электротехники . В дополнение к чистому алюминию несколько его сплавов также являются отличными проводниками, сочетающими структурную прочность с вполне приемлемой проводимостью.

Алюминий используется везде в электротехнической промышленности. Двигатели намотаны им, с ним производятся линии высокого напряжения, и падение от линии электропередач до коробки выключателя вашего дома, вероятно, является алюминиевым.

Материал легче, чем медь ( около одной трети плотности ), и поэтому его легче обрабатывать; он также дешевле .

Другое преимущество заключается в том, что его цена не подвержена широким колебаниям, как медь. В 1960-х и 1970-х годах во всем мире наблюдался резкий рост цен на медь. Это привело ко многим случаям использования алюминия в ситуациях, когда медь ранее была нормой.

В некоторых приложениях, например, в отечественной электропроводке и обмотках трансформаторной фольги, описанных ниже, алюминий оказался менее подходящим, чем изначально надеялся, так что в конце 1990-х годов было некоторое возвращение к меди, и использование алюминия, как правило, ограниченный теми приложениями, для которых он явно превосходит.

Существуют две группы британских стандартных спецификаций для алюминия:

Один покрывающий алюминий для электрических целей, который относится к алюминию высокой чистоты с упором на электрические свойства и
Второй вопрос касается алюминия для общего машиностроения .

Алюминий для электрических целей охватывает марки с удельной проводимостью между 55% и 61% Международным стандартом медного проката ( IACS ) и включает чистый алюминий.

Ниже приведены соответствующие британские стандарты:

BS 215 Часть 1: ( IEC 207 ) Алюминиевые многожильные проводники для воздушных линий электропередачи.
BS 215 Часть 2: ( IEC 209 ) Алюминиевые проводники, армированные сталью для воздушных линий электропередачи.
BS 2627. Кованый алюминий для электрических целей — провод.
BS 2897. Кованый алюминий для электрических целей — полоса с нарисованными или свернутыми краями.
BS 2898. Кованый алюминий для электрических целей — стержни, экструдированные круглые трубы и секции.
BS 3242. (IEC 208) Многожильные проводники из алюминиевого сплава для воздушной передачи энергии.
BS 3988. Кованый алюминий для электрических целей — сплошные проводники для изолированных кабелей.
BS 6360. Технические характеристики для проводников в изолированных кабелях и шнурах.

Эта группа спецификаций включает чистый алюминий класса 1350

ru.electronics-council.com

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

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

дешевле а провода высокого напряжения делают из стали

потому что дешевле

Сопротивление меди больше, а значит, медные провода могут расплавиться

Вероятно он дешевле меди?

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

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

touch.otvet.mail.ru

Руководство по материалам электротехники для всех: проводники —

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

Серебро

Примеры применения

Недостатки

Медь

Примеры применения

Интересные факты о меди

Алюминий

Примеры применения

Недостатки

Интересные факты об алюминии

Источники

Ссылки на части руководства:

как соединить, допустимый ток, сопротивление

Почему алюминий

Применение алюминиевых проводов

Правила пользования алюминиевыми проводами

Как правильно соединить алюминиевые провода

Соединение алюминиевого и медного провода: в чем риски

Наращивание алюминиевого провода: что это и когда применяется

Видео по теме

Проводимость меди и алюминия: удельная проводимость

Достоинства и недостатки медных проводов

Какое сопротивление меди и алюминия

Какое удельное сопротивление стали

Сравнение проводимости разных видов стали

Источник тока из алюминия своими руками

Алюминий и его сплавы, используемые в электротехнике — Новости

Введение

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

Добавить комментарий Отменить ответ