Олово – металл серебристо-белого цвета, легко куется и прокатывается в тонкие листы. Его удельное электрическое сопротивление 0,12 Ом мм2/м. Олово в электротехнике используется в виде фольги для конденсаторов.
Свинец – металл синевато-серого цвета с удельным электрическим сопротивлением 0,222 Ом мм2/м. В электротехнике применяется для изготовления аккумуляторных пластин, предохранителей, для оболочек кабелей.
Цинк – металл синевато-серебристого цвета с удельным электрическим сопротивлением 0,062 Oм мм2/м. В электротехнике применяется для оцинковывания стальных проводов с целью предупреждения коррозии и при изготовлении гальванических элементов.
Железо и сталь – самые дешевые проводниковые металлы. Однако они не получили широкого распространения из-за малой коррозионной стойкости и повышенного удельного сопротивления.
Сталь применяют в виде проводов в воздушных линиях электропередач и в виде биметалла – стали, покрытой снаружи слоем меди. Биметалл в электротехнике используют в качестве сердечников в сталеалюминиевых проводах для повышения их механической прочности и в электрических аппаратах (рубильники, контакторы и т. п.).
Сплавы цветных металлов
В электротехнике применяются сплавы меди, алюминия и других цветных металлов с содержанием меди от 50 до 81 %.
Латунь – сплав меди с цинком. Обрабатывается латунь только в холодном состоянии. В электротехнике применяется для изготовления деталей электрических аппаратов, машин и приборов.
Бронза – сплав меди с оловом, свинцом, фосфором, цинком и т. п. Бронза обладает высокой антикоррозийностью, ковкостью, большим сопротивлением износу и небольшим удельным сопротивлением. В зависимости от присадок различают бронзы бромооловянистые, кадмиевые, бериллиевые и др. В электротехнике применяются кадмиевые бронзы для контактных проводов и коллекторных пластин особо важного назначения. Бериллиевая бронза идет на изготовление выключателей, контактных колец, щеткодержателей и различных токоподводящих устройств. Характеристики латуни и бронзы приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Характеристики латуни и бронзы
Припои и флюсы
Припой – сплав из цветных металлов, служащий для пайки металлических изделий.
Различают мягкие и твердые припои. Мягкий припой – сплав свинца с оловом при температуре плавления 230–250 °C (таблица 4). К мягким припоям относятся серебряные припои с содержанием серебра до 3 % (ГОСТ 8190-56).
Таблица 4
. Оловянисто-свинцовые припои
К твердым припоям относятся серебряные припои с содержанием серебра 10–70 % марок ПСр-25, ПСр-45, ПСр-70, ПСр-71. В качестве примесей добавляют медь, цинк, олово. Температура плавления этих припоев 700–800 °C. В последнее время вместо твердых серебряных припоев используют медно-фосфористые (ГОСТ 4515-48). Их характеристики приведены в таблице 5.
Таблица 5
. Медно-фосфористые припои
Для пайки алюминия применяют специальные припои (таблица 6).
Таблица 6
. Припои для плавки алюминия
При пайке применяют флюсы – материалы, предназначенные для очистки поверхностей спайки. Для мягких оловянистых припоев в качестве флюса используют канифоль или пасту со следующим составом: канифоль – 2,5 %, сало – 5 %, хлористый цинк – 20 %, хлористый аммоний – 2 %, вазелин технический – 65,5 %, вода дистиллированная – 5 %.
Для медно-фосфористых и серебряных припоев в качестве флюса применяют буру в виде порошка или в смеси с поваренной солью.
Состав флюсов для пайки алюминия приведен в таблице 7.
Таблица 7
. Состав флюсов для пайки алюминия
Сплавы высокого сопротивления
Сплавы повышенного удельного сопротивления – константан, манганин, нихром, фехраль, хромаль – применяются для изготовления электронагревательных элементов и катушек сопротивления. Эти сплавы способны длительно выдерживать высокую температуру, имеют большое удельное сопротивление, малую зависимость от температуры.
Магнитные материалы
К магнитным материалам принадлежат: чистое железо, никель, кобальт, магнитные стали и сплавы на основе железа.
Их отличительной чертой является способность намагничиваться под влиянием внешнего магнитного поля.
Все магнитные материалы в зависимости от свойств можно разделить на следующие группы:
а) магнитомягкие материалы, обладающие низкими значениями коэрцитивной силы, высокой проницаемостью и низкими удельными потерями. Эти материалы идут на изготовление сердечников электрических машин и трансформаторов. К данной группе также относятся сплавы с повышенной магнитной проницаемостью – пермаллои;
б) магнитожесткие материалы, обладающие высокими значениями коэрцитивной силы и остаточной индукции. Сплавы этой группы идут на изготовление постоянных магнитов;
в) ферриты – материалы с особыми свойствами, широко использующиеся в радиотехнике, технике связи, вычислительной технике и т. п.
Электрические измерения
Измерение электрического тока
Электрический ток измеряется амперметром. Если измеряемый ток не превышает пределов измерения данного амперметра, то его можно измерить непосредственным включением амперметра в сеть.
Для измерения больших токов используются шунты на постоянном токе и трансформаторы тока на переменном токе.
При необходимости измерения тока в цепи высокого напряжения (до 10 кВ) без разрыва провода используется трансформатор тока, выполненный в виде клещей.
Измерение электрического напряжения
Электрическое напряжение измеряется вольтметром. Если измеряемое напряжение не превышает пределов измерения данного вольтметра, то оно может быть измерено путем непосредственного включения вольтметра в сеть.
Для расширения пределов измерения применяют добавочное сопротивление.
Измерение электрической мощности
Электрическая мощность измеряется ваттметром – прибором, имеющим две обмотки: токовую и напряжения.
Шкала ваттметра проградуирована в ваттах или киловаттах.
Лабораторные ваттметры имеют несколько пределов измерения, поэтому их шкала градуируется не в ваттах, а в делениях (указывается число делений). Мощность по прибору определяется формулой:
Р = Са,
где а – число делений, которое указывает стрелка; С – цена деления.
При выбранных для данного измерения номинальных значениях напряжения Uн и тока Iн цена деления Сн.
Расширение пределов измерения на постоянном токе по напряжению производится с помощью добавочных сопротивлений – шунтов. При измерениях на переменном токе расширение пределов производится с помощью трансформаторов тока и напряжения. При этом необходимо соблюдать правильность включения генераторных клемм ваттметра.
Измерение мощности в трехфазных трехпроводных сетях производится с помощью двух однофазных ваттметров, включенных в две фазы.
Расширение пределов измерения производится с помощью трансформаторов тока и напряжения. В этих же сетях для измерения мощности применяется трехфазный ваттметр.
В трехфазных четырехпроводных сетях измерение активной мощности производят с помощью трех однофазных ваттметров или одним трехэлементным ваттметром.
Реактивная мощность в однофазных сетях измеряется с помощью одного ваттметра, включенного по схеме, а в трехфазных – с помощью трех ваттметров.
Измерение сопротивления проводников
Точное измерение сопротивления производится с помощью омметров, мостов и потенциометров.
Приближенное измерение сопротивления на переменном токе производится с помощью трех приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра.
Таблица 8
. Технические данные мегомметров
Измерение сопротивления изоляции аппаратов и электрических машин производится с помощью мегомметров (таблица 8).
Измерение сопротивления заземляющих устройств и грунта производят с помощью измерителей сопротивления МС-08.
В грунт забивают два стальных стержня длиной 0,5 м на глубину 40–45 см и подсоединяют измеритель заземления. После этого переключатель ставят в положение "Регулировка" и, вращая ручку прибора, устанавливают с помощью реостата стрелку прибора на красную отметку. Затем переключатель устанавливают в положение "Измерение" и замеряют величину сопротивления заземления.