Какая у меди электропроводность: Электротехническая медь, основные характеристики
alexxlab | 23.01.1996 | 0 | Разное
Медь-описание | Электрод-Сервис
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕДИ:
Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом —бронзы для изготовления оружия и т. п.Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.
СВОЙСТВА МЕДИ:
Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58МСм\м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры.
Существует ряд сплавов меди: Латунь — с цинком, Бронза — с оловом и другими элементами, мельхиор— с никелем, баббиты — со свинцом и другие
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕДИ:1) в электротехнике
Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электропроводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.
2) Теплообмен
Система охлаждения из меди на тепловых трубках в ноутбуке
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.
3) Для производства труб
В связи с высокой механической прочностью, но одновременно пригодностью для механической обработки, медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.
В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.
медь-анод, катод, лист
ГОСТы и ТУ
Полезная информация
Медь или Алюминий? – Кабель-провод
Кабель медный или алюминиевый?
Кабели из какого материала лучше подойдут для проведения электричества?
На данный момент большинство электриков отдают предпочтение медной проводке вместо алюминиевой.
Почему? В чем плюсы меди и недостатки алюминия?
Со времен Советского Союза вся электро-проводка была алюминиевая, а в современном строительстве таковую уже не встретить. Но чем причина глобальных перемен?
Преимущества медной проводки над алюминиевой
1. Электропроводность
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм2/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением на «ступень» выше меди.
Учитывая это, медь удобнее использовать для проводки в доме.2. Окисление
И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
3. Механическая прочность
Медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распредкоробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, а дальше ломаются.
Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.
4. Теплопроводность
Данный параметр характеризует способность проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).
Превосходство алюминия над медью для ЛЭП
Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!
1.
Вес
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.
2. Цена
Здесь алюминий явный победитель. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в 4 раза ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.
Электропроводность – элементы и другие материалы
- Проводники представляют собой материалы со слабо присоединенными валентными электронами – электроны могут свободно дрейфовать между атомами
- Изоляторы имеют структуры, в которых электроны связаны с атомами ионными или ковалентными связями – почти никакой ток не может поток
- Полупроводники представляют собой изоляционные материалы, связи в которых могут быть разорваны под действием приложенного напряжения — электроны могут высвобождаться и перемещаться из одного освободившегося валентного центра в другой.
Электропроводность
Электропроводность или удельная проводимость — это мера способности материала проводить электрический ток. Проводимость обратна (обратна) удельному электрическому сопротивлению.
Электропроводность определяется как отношение плотности тока к напряженности электрического поля и может быть выражено как
σ = J / E 0018 σ = электропроводность (1/Ом·м, 1/ Ом м, Сименс/м, См/м, мОм/м)
Дж = плотность тока (амперы/м 2 ) E = напряженность электрического поля (Вольт/м)
Электропроводность некоторых обычных материалов
0010 Electrical Conductivity of Elements relative to Silver
Material Electrical Conductivity
– σ –
(1/Ω m, S/m, mho/m)Aluminum 37.7 10 6 Beryllium 31.3 10 6 Cadmium 13. Calcium 29.8 10 6 Chromium 7.74 10 6 Cobalt 17.2 10 6 Copper 59.6 10 6 Copper – annealed 58.0 10 6 Gallium 6.78 10 6 Gold 45.2 10 6 Iridium 19.7 10 6 Iron 9.93 10 6 Indium 11.6 10 6 Lithium 10.8 10 6 Magnesium 22.6 10 6 Molybdenum 18.7 10 6 Никель 14,3 10 6 96666 70038966666777 Niobium 6,93 10 6 9666667777 9669676 . Palladium 9.5 10 6 Platinum 9.66 10 6 Potassium 13.9 10 6 Rhenium 5.42 10 6 Rhodium 21.1 10 6 966666 10 966666669 966666666 966666666 Рубидий 7,79 10 6 0077 13.7 10 6 Silver 63 10 6 Sodium 21 10 6 Strontium 7.62 10 6 Tantalum 7. Technetium 6.7 10 6 Thallium 6.17 10 6 666. 6 66666.0077 6.53 10 6 Tin 9.17 10 6 Tungsten 18.9 10 6 Zinc 16.6 10 6 Seawater 4,5 – 5,5 Вода – питье 0,0005 – 0,05 Вода – деионизированная 5,5 10 -6
Element Electrical Conductivity relative to Silver Silver 100. Copper 94.6 Gold 71.7 Алюминий 59,8 Бериллий 49,7 Кальций 47,3 Magnesium 35.9 Rhodium 33.5 Sodium 33.0 Barium 30.6 Tungsten 30.0 Molybdenum 29.7 Кобальт 27,3 Цинк 26,3 Никель 22,6 Cadmium 21.9 Ruthenium 21.7 Cesium 20.0 Indium 18.4 Osmium 17.3 Lithium 17. Уран 16,5 Марганец 15,8 Железо 15,8 0076 Platinum 15.3 Palladium 15.1 Tin 14.6 Titanium 13.7 Iridium 13.5 Rubidium 12.4 Chromium 12,3 Тантал 12,1 Сталь 12,0 Таллий0077 9.8 Lead 8.4 Columbium 5.1 Vanadium 5.0 Arsenic 4.9 Antimony 3.6 Mercury 1,8 Висмут 1,4 Теллур 0,0 Электропроводность высокоочищенной воды
Удельное электрическое сопротивление
Электропроводность является обратной (обратной) величиной удельного электрического сопротивления.
ρ = 1 / σ (2)
where
ρ = electrical resistivity (ohm m 2 /m, ohm m)
Сопротивление проводника
Сопротивление проводника можно выразить как
r = ρ l / a (3)
, где
R = сопротивление (Ом, ω)
L = длина проводника (M)
L = Длина проводника (M)
L = CORSE DESTROAD DESTRAION. проводника (м 2 )
Пример – Сопротивление провода
Сопротивление 1000 м калибра медной проволоки #10 с площадью поперечного сечения 5,26 мм 2 может быть рассчитано как 20013
r = (1,724 x 10 -8 Ом M 2 /M) (1000 м) /( 5,26 мм 2 ) (10 -6 M 2 /MM 27 27 27 2777 M 2 /M 27 27 27 27 27 27 277 -6 M 2 /M 27 27 27 27 ))
= 3.
Resistivity and Conductivity Conversion
Grains/gal
as CaCO 3ppm
as CaCO 3ppm
NaClConductivity
мкмо/смУдельное сопротивление
MΩ/cm99.3 1700 2000 3860 0.00026 74.5 1275 1500 2930 0.00034 49.6 850 1000 1990 0.00050 24.8 425 500 1020 0.00099 9.93 170 200 415 0.0024 7.45 127 150 315 0.0032 4.96 85. 100 210 0.0048 2.48 42.5 50 105 0.0095 0.992 17.0 20 42.7 0.023 0.742 12.7 15 32.1 0.031 0.496 8.50 10 21.4 0.047 0.248 4.25 5.0 10.8 0.093 0.099 1.70 2.0 4.35 0.23 0.074 1.27 1.5 3.28 0.30 0.048 0.85 1.00 2.21 0.45 0.025 0.42 0.50 1.13 0.88 0. 0.17 0,20 0,49 2,05 0,0076 0,13 0,15 0,38 2,65 1 2,65 1 2,65 1 2,65 1 2,65 0.0050 0.085 0.10 0.27 3.70 0.0025 0.042 0.05 0.16 6.15 0.00099 0.017 0.02 0.098 10.2 0,00070 0,012 0,015 0,087 11,5 0,00047 0,008 0,010 0,008 0,010 0,008 0,010 0077 0.076 13.1 0.00023 0.004 0.005 0.066 15.2 0. 0.002 0.002 0.059 16.9
- grains/gal = 17,1 ppm CaCO 3
Электропроводность водных растворов
Электропроводность водных растворов, подобных
- NaOH 4 – Caustic soda
- NH 4 Cl – Ammonium chloride, Sal ammoniac
- NaCl 2 – Common salt
- NaNO 3 – Sodium nitrate, Chilean saltpetre
- CaCl 2 – Calcium chloride
- Zncl 2 – Хлорид цинка
- NAHCO 3 – Бикарнат натрия, пищевая сода
- NA 2 CO 3 – Карбонат наде.0004
Электропроводность деформируемой меди и медных сплавов
При определении областей применения меди и медных сплавов наибольшее значение имеют электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость, обрабатываемость, усталостные характеристики, ковкость, формуемость и прочность.
Кроме того, медь имеет приятный цвет, немагнитна и легко поддается гальванике или лакированию. Медь также удовлетворительно поддается сварке, пайке и пайке.
Когда желательно улучшить некоторые из этих основных свойств, особенно прочность, и когда такое улучшение может быть осуществлено без ущерба для каких-либо других свойств, кроме тех, которые имеют ограниченное значение в предполагаемом применении, легирование часто решает проблему, и такие широко используемые В результате были разработаны коммерческие материалы, такие как латуни, свинцовые латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы, никелевая полоска и специальные бронзы.При определении использования меди и медных сплавов свойства основных значение имеют электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость, обрабатываемость, усталостные характеристики, ковкость, формуемость и прочность. В Кроме того, медь имеет приятный цвет, немагнитна и легко обрабатывается гальваника или лакировка. Медь также удовлетворительно поддается сварке, пайке и пайке.
Когда желательно улучшить некоторые из этих основных свойств, особенно прочность, и когда такое улучшение может быть достигнуто без ущерба для каких-либо других свойств за исключением тех, которые имеют ограниченное значение в предполагаемом применении, легирование часто решает проблема, и такие широко используемые коммерческие материалы, как латуни, свинцовые латуни, разработаны бронзы, медно-никелевые сплавы, никелевые щепки и специальные бронзы. в результате. Номинальные составы основных сплавов приведены в табл. 1.
Самая большая область применения меди связана с высокими электрическими свойствами. электропроводность металла. Причины использования меди для электрики проводников и при изготовлении всех видов электрооборудования так обычно понял, что подробное обсуждение излишни. Однако даже в электрическом промышленность, высокая проводимость сама по себе не дает меди большой экономической ценности; это скорее сочетание этого свойства с высокой стойкостью к коррозии и простотой формуемость.
Даже обладая очень высокой электропроводностью, материал, не способный быть легко вытянутым или изготовленным или подверженным быстрой коррозии при воздействии нормальные атмосферные условия были бы нецелесообразны в электротехнической промышленности. Электролитическая прочная медь является предпочтительным материалом для токопроводящих члены. Электропроводность 101 % IACS (табл. 2) в мягком состоянии при 220 МПа. предел прочности при растяжении и 97% в состоянии пружинной прокатки при растяжении от 345 до 380 МПа прочность.
Температуры выше 200°C размягчают медный пек до прочности на растяжение. от 300 до 240 МПа. Три серебросодержащих медных сплава сопротивляются размягчению до около 340°C и менее подвержены разрушению при ползучести в условиях высоких нагрузок. такие детали, как обмотки турбогенераторов и высокоскоростные коллекторы. Смягчение характеристики важны для таких приложений, как коммутаторы, которые запекаются или «выдержанный» при повышенной температуре, чтобы установить слюду между медью бары.
Если электролитическая вязкая смола подвергается воздействию температур выше 370°С и восстановительным газам, особенно светильному газу и водороду, охрупчивание почти обязательно иметь место. Затем используют бескислородную медь или медь, раскисленную фосфором. указано, по более высокой цене.
Прочностные свойства всех медей одинаковы при комнатной температуре, хотя небольшие различия могут повлиять на выбор конкретного проводника. Раскисленная медь без остаточного раскислителя (бескислородная медь) обладает отличной пластичностью и используется для наиболее тяжелой глубокой вытяжки и холодной обработки.
Сочетание прочности на растяжение 480 МПа с электропроводностью 80% и выше, подходит для наконечников для точечной сварки и кругов для шовной сварки, может быть получен с помощью нагрева обработанная хромом медь. Где предел прочности при растяжении примерно до 1350 МПа и усталость требуется прочность 240 МПа и там, где штраф проводимости 17% и высокой стоимость приемлема, можно использовать термообработанную бериллиевую медь, если комбинированный эффект температуры окружающей среды и электрического сопротивления детали удерживает температуру ниже 370°С.
Токопроводящие пружины, контакты и аналогичные детали, подвергающиеся высоким нагрузкам, которые также могут должны быть сформированы, можно использовать либо хромовую медь, либо бериллиевую медь. Части мягкий, а затем упрочненный термической обработкой. Детали, которые должны быть высоко обработанные и высокопроводящие изготавливаются из меди свободной механической обработки. Широко используемый представляет собой теллуровую медь, которая имеет минимальную проводимость 90% и рейтинг обрабатываемости от 80 до 90 (автоматическая латунь = 100). Свинцовая медь (1% Pb) или сульфурированная медь также используется из-за рейтинга обрабатываемости 80% с большинством других свойств. похож на медь. Если требуется прочность на растяжение от 440 до 525 МПа при 80% обрабатываемость, термообработанные и твердые формы теллур-никелевой меди могут следует выбирать при условии, что допустима электропроводность 50 %.
Детали телекоммуникаций, проводящие малые токи, но требующие хороших усталостных свойств из-за сотен тысяч установленных и разорванных контактов может быть изготовлен из патронной латуни, чтобы обеспечить подходящий компромисс между прочностью и электронной электрическая проводимость.
Таблица 1. Номинальный состав кованых медных материалов
Сплав Состав Котлы Электролитическая вязкая смола (ETP) 99,90 Cu – 0,04 О Фосфоризированный. высокий остаточный фосфор (DHP) 99,90 Cu – 0,02 P Фосфоризированный, с низким остаточным фосфором (DLP) 99,90 Cu – 0,005 P Озеро Cu – 8 унций/т Ag Сереброносные (10-15) Cu – от 10 до 15 унций/т Ag Щепка (25-30) Cu – от 25 до 30 унций/т Ag Бескислородный (OF) (без остаточных раскислителей) 99,92 Cu (мин) Бесплатная резка 99Cu – 1 Pb Бесплатная резка 99,5 Cu – 0,5 Те Бесплатная резка 99,4 Cu – 0,6 Se Хромистая медь (термообрабатываемая) Cu+Cr и Ag или Zn Кадмий медный 99 Cu – 1 Cd Теллур-никелевая медь (термообрабатываемая) 98,4 Cu – 1,1 Ni – 0,5 Te Бериллиевая медь (термообрабатываемая) Cu – 2 Be – 0,25 Co или 0,35 Ni Обычная латунь Скольжение % 95 Cu – 5 Zn Коммерческая бронза 90% 90 Cu – 10 Zn Красная латунь 85% 85 Cu – 15 Zn Низкая латунь 80% 80 Cu – 20 Zn Патрон латунный 70% 70 Cu – 30 Zn Желтая латунь 65% 65 Cu – 35 Zn Мунц металл 60 Cu – 40 Zn Автоматическая латунь Свинцовистая техническая бронза (стержень) 89 Cu – 9,25 Zn – 1,75 Pb Лента освинцованная латунная (Б121-3) 65 Cu – 34 Zn – 1 Pb Лента освинцованная латунная (В121-5) 65 Cu – 33 Zn – 2 Pb Трубка из освинцованной латуни (В135-3) 66 Cu – 33,5 Zn – 0,5 Pb Трубка из освинцованной латуни (В135-4) 66 Cu – 32,4 Zn – 1,6 Pb Латунный стержень со средним содержанием свинца 64,5 Cu – 34,5 Zn – 1 Pb Латунный стержень с высоким содержанием свинца 62,5 Cu – 35,75 Zn – 1,75 Pb Пруток латунный саморезный (B16) 61,5 Cu – 35,5 Zn – 3 Pb Ковка латунь 60 Cu – 38 Zn – 2 Pb Архитектурная бронза 57 Cu – 40 Zn – 3 Pb Прочие латуни Адмиралтейство (заторможено) 71 Cu – 28 Zn -1 Sn Морская латунь 60 Cu – 39,25 Zn – 0,75 Sn Свинцовая морская латунь 60 Cu – 37,5 Zn – 1,75 Pb – 0,75 Sn Алюминиевая латунь (ингибированная) 76 Cu – 22 Zn – 2 Al Марганцевая латунь 70 Cu – 28,7 Zn – 1,3 Mn Пруток из марганцовистой бронзы А (В138) 58,5 Cu – 39 Zn – 1,4 Fe – 1 Sn – 0,1 Mn Пруток из марганцовистой бронзы Б (Б138) 65,5 Cu – 23,3 Zn – 4,5 Al – 3,7 Mn – 3 Fe Фосфорные бронзы Оценка отлично 95 Cu – 5 Sn Марка Б (пруток, В139, сплав В1) 94 Cu – 5 Sn – 1 Pb класс С 92 Cu – 8 Sn Оценка Д 90 Cu – 10 Sn Оценка Е 98,75 Cu – 1,25 Sn Пруток бронзовый 444 (В139, сплав В2) 88 Cu – 4 Zn – 4 Sn – 4 Pb Разные бронзы Кремниевая бронза А Cu – 3 Si – 1 Mn Кремниевая бронза B Cu – 1,75 Si – 0,3 Mn Алюминиевая бронза, 5% 95Cu-5Al Алюминиевая бронза, 7% 91 Cu – 7 Al – 2 Fe Алюминиевая бронза, 10% Cu – 9,5 Ал Алюминиево-кремниевая бронза 91 Cu – 7 Al – 2 Si Никельсодержащие сплавы Медно-никелевый сплав, 10% 88,5 Cu – 10 Ni – 1,5 Fe Медно-никелевый сплав, 30% 69,5 Cu – 30 Ni – 0,5 Fe Нейзильбер А 65 Cu – 17 Zn – 18 Ni Нейзильбер Б 55 Cu – 27 Zn – 18 Ni Свинцовый нейзильбер стержень (В151) 62 Cu – 19 Zn – 18 N – 1 Pb Таблица 2.
8 10 6 
0076 10.9 10 6 
61 10 6 
0
1
Electrical resistivity can be expressed as
2 ohm 
0
0099
00012
Медь не должна размягчаться при такой обработке.
Если коррозия или сильная усталость являются факторами, которые необходимо учитывать,
более дорогие, но более прочные нейзильберы, фосфорные бронзы или бериллиевые меди
будет служить.