Проводники. Материалы высокого сопротивления

ЛЕКЦИЯ №14

Материалы высокого сопротивления. Резистивные сплавы. Манганин. Константан. Нагревостойкие сплавы. Сплавы для термопар.

Контактные материалы. Типы электрических контактов. Подвижные контакты. Скользящие и разрывные контакты. Сварные контакты. Требования, предъявляемые к контактным материалам.

Сплавы высокого сопротивления применяют для изготовления электроизмерительных приборов, образцовых резисторов, реостатов и электронагревательных приборов. При этом от проводника требуется возможно большее удельное сопротивление ( > 0.3 мкОм*м). При использовании проводниковых сплавов для электроизмерительных приборов и образцовых резисторов от них требуется также возможно меньшее значение  и малая термо-э.д.с. относительно меди. Сплавы для электронагревательных приборов должны длительно работать на воздухе при температурах порядка 1000°С.

Из сплавов изготовляют гибкую проволоку (в том числе для электроизмерительных приборов диаметром порядка сотых долей миллиметра). Сплавы, используемые для приборов массового потребления— реостатов, электроплиток, паяльников и т. д., должны быть дешевыми.

Манганины - сплавы на медной основе, содержащие около 85% Cu, 12% Mn, 3% Ni. Применяются для изготовления образцовых резисторов, шунтов, приборов и т.д., имеют малую термо-э.д.с. в паре с медью (1 - 2 мкВ/К), удельное сопротивление 0.42 - 0.48 мкОм. м, относительное удлинение перед разрывом 15 - 30%, максимальную длительную рабочую температуру не более 200^оС. Можно изготовлять в виде проволоки толщиной до 0.02 мм с эмалевойи др. изоляцией.

Константан - медно-никелевый сплав (средний состав 60% Cu, 40%Ni), имеет относительное удлинение перед разрывом 20 - 40%. Термо-э.д.с. в паре с медью 45 - 55 мкВ/К, поэтому константан можно использовать для термопар. Реостаты и нагревательные элементы из константана могут длительно работать при температуре 450^оС. При нагреве до достаточно высокой температуры на поверхности константана образуется пленка окисла, которая обладает электроизоляционными свойствами (оксидная изоляция). Покрытую такой изоляцией константановую проволоку можно мотать плотно, виток к витку, без особой изоляции между витками, если только напряжение между соседними витками не превосходит 1 В. Таким образом изготовляют, например, реостаты.

Сплавы высокого сопротивления для резисторов измерительных приборов. Жаростойкие сплавы - это сплавы на основе никеля, хрома и других компонентов. Устойчивость этих сплавов к высоким температурам объясняется наличием на их поверхности оксидов хрома Cr₂O₃ и закиси никеля NiO. Сплавы системы Fe-Ni-Cr называются нихромами, на основе никеля, хрома и алюминия фехралями и хромалями. В марках сплавов буквы обозначают: Х - хром, Н - никель, Ю - алюминий, Т титан. Цифра, следующая за буквой, означает среднее процентное содержание этого металла. Основная область применения этих сплавов - электронагревательные приборы, реостаты, резисторы. Для электротермической техники и электрических печей большой мощности используют обычно более дешевые, чем нихром, фехраль и хромаль сплавы.