Раздел 2 Проводники
Вопрос: Проводники с высокой проводимостью: медь
Ответ:
Медь – один из лучших и наиболее применяемых проводников
(р = 0,017...0,018 мкОмм; меньшие значения р только у серебра – 0,016 мкОмм). Примеси сильно снижают электропроводность меди, поэтому их содержание ограничивают до 0,05% (марка М0) и до 6,1% (марка M1).
Медные проволока
и лента поставляются в отожженном
состоянии – марка MM (мягкая медь) или
после холодной пластической деформации
(наклепа) – марка MT (твердая медь). Мягкую
медь MM применяют для изготовления
обмоточных и монтажных проводов,
токопроводящих шин, кабелей, где важна
гибкость и пластичность (σв = 200... ...300
МПа, δ = 40...50%). Твердую медь MT используют,
когда необходимо обеспечить высокую
твердость и сопротивление истиранию,
более высокую механическую прочность
(σв = 350...480 МПа, δ = 0,5...0,4%). Из нее изготавливают
провода для воздушных линий, коллекторные
пластины электрических машин и др.
Как проводниковый материал используют твердую медь марки МТ и мягкую медь марки ММ. При холодной прокатке (волочении) у твердой (твердотянутой) меди повышаются твердость, упругость, предел прочности при растяжении, сопротивление ρv,. После отжига при температуре в несколько сотен градусов получают мягкую (отожженную) медь, которая пластична, имеет проводимость на 3…5 % выше, чем у твердой меди, характеризуется большим удлинением при разрыве. К недостаткам отожженной меди следует отнести небольшую прочность и пониженную твердость.
Применение твердой и мягкой меди различно. Твердую медь применяют там, где требуется обеспечить высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость к истиранию: для изготовления коллекторных узлов электрических машин, контактных проводов, шин распределительных устройств и т.д. Мягкую медь используют для изготовления обмоточных и монтажных проводов, токоведущих жил кабелей, где важны гибкость и пластичность, а прочность не имеет существенного значения.
Из специальных электровакуумных сортов меди изготавливают аноды мощных генераторных ламп, детали СВЧ-устройств. Медь достаточно дорогой и дефицитный материал.
Основные недостатки меди – относительно невысокая механическая прочность, невозможность использования при нагреве свыше 100...200 °С из-за снижения твердости и прочности, а также высокая стоимость. Поэтому для изготовления более прочных проводников и токопроводящих деталей (иногда работающих при нагреве свыше 100...200 °С) применяют сплавы на основе меди: бронзы и латуни
Раздел 3 Магнитные материалы
Вопрос: Кривая намагничивания
Ответ:
Кривая намагничивания - процесс намагничивания ферромагнитного материала можно изобразить в виде кривой намагничивания (рис. 6, а), которая представляет собой зависимость индукции В от напряженности Н магнитного поля. Так как напряженность магнитного поля определяется силой тока, посредством которого намагничивается ферромагнитный материал, эту кривую можно рассматривать как зависимость индукции от намагничивающего тока I.
Кривую намагничивания можно разбить на три участка: 0а, на котором магнитная индукция возрастает почти пропорционально намагничивающему току (напряженности поля); аб, на котором рост магнитной индукции замедляется («колено» кривой намагничивания), и участок магнитного насыщения за точкой б, где зависимость В от H становится опять прямолинейной, но характеризуется медленным нарастанием магнитной индукции при увеличении напряженности поля по сравнению с первым и вторым участками кривой.
Следовательно, при большом насыщении ферромагнитные вещества по способности пропускать магнитный поток приближаются к неферромагнитным материалам (магнитная проницаемость их резко уменьшается). Магнитная индукция, при которой происходит насыщение, зависит от рода ферромагнитного материала.
Рис. 6 Кривая намагничивания ферромагнитного материала (а) и петля гистерезиса (б)
Чем больше индукция насыщения ферромагнитного материала, тем меньший намагничивающий ток требуется для создания в нем заданной индукции и, следовательно, тем лучше он пропускает магнитный поток.
Магнитную индукцию в электрических машинах, аппаратах и приборах
выбирают в зависимости от предъявляемых к ним требований. Если необходимо, чтобы случайные колебания намагничивающего тока мало влияли на магнитный поток данной машины или аппарата, то выбирают индукцию, соответствующую условиям насыщения (например, в генераторах постоянного тока с параллельным возбуждением).
Если желательно, чтобы индукция и магнитный поток изменялись пропорционально намагничивающему току (например, в электроизмерительных приборах), то выбирают индукцию, соответствующую прямолинейному участку кривой намагничивания.
Перемагничивание ферромагнитных материалов, петля гистерезиса. Большое практическое значение, особенно в электрических машинах и установках переменного тока, имеет процесс перемагничивания ферромагнитных материалов. На рис. 6, б показан график изменения индукции при намагничивании и размагничивании ферромагнитного материала (при изменении намагничивающего тока I или напряженности магнитного поля Н). Как видно из этого графика, при одних и тех же значениях напряженности магнитного поля магнитная индукция, полученная при размагничивании ферромагнитного тела (участок а—б—в), будет больше индукции, полученной при намагничивании (участки 0 — а и д — а). Когда напряженность поля (намагничивающий ток) будет доведена до нуля, индукция в ферромагнитном материале не уменьшится до нуля, а сохранит некоторое значение Вr соответствующее отрезку Об. Это значение называется остаточной индукцией.