Проводники и диэлектрики — основные вещества которые широко используются в электротехнике и имеют прямо противоположное назначение.
Проводники это вещества, в которых достаточное количество свободных электронов. При наличии разности потенциалов они проводят электрический ток.
Хорошими проводниками являются металлы, растворы кислот, щелочей, солей и просто вода с примесями.
Наиболее распространенными металлами, которые используются в качестве проводников, являются медь, алюминий, цинк, железо.
В измерительных приборах и дорогостоящей технике в качестве проводников применяют серебро. Иногда ним для улучшения проводимости покрывают только поверхность медных проводников.
Сопротивление проводников зависит от диаметра провода. Чем больше диаметр, тем меньше сопротивление, ниже потери и проводник меньше нагревается. Чем больше ток, тем толще должны быть проводники.
Чтобы медный проводник не перегревался, плотность тока не должна превышать норму. Эта норма зависит от условий охлаждения провода. Например, в открытых проводах она выше, в закрытых или рядом расположенных — ниже. В обмотках трансформаторов, где условия охлаждения намного хуже, плотность тока, как правило, не должна превышать 3 А/мм2. При этом диаметр медного провода для требуемого значения тока рассчитывают по формуле:
D(мм) = 0,8 × √I(А)
D – диаметр, в мм, I – ток, в А.
Если нет на замену перегоревшего предохранителя, то его можно восстановить, запаяв в предохранитель медный провод, диаметр которого рассчитывают по формуле:
D(мм) = 0,034 × Iпл (А) + 0,005
Эту формула применяют если рассчитанное значение диаметра не превышает 0,2 мм.
Для удобства ниже в таблице приведена информация для быстрого определения диаметра провода используемого в качестве предохранителя:
|
Ток, А |
Диаметр провода в мм |
|||
|
Медь |
Алюминий |
Сталь |
Олово |
|
|
1 |
0,039 | 0,066 | 0,132 |
0,183 |
|
2 |
0,07 | 0,104 | 0,189 | 0,285 |
|
3 |
0,107 |
0,137 | 0,245 | 0,380 |
|
5 |
0,18 | 0,193 | 0,346 |
0,53 |
|
7 |
0,203 | 0,250 | 0,45 | 0,66 |
|
10 |
0,250 |
0,305 | 0,55 | 0,85 |
| 15 | 0,32 | 0,40 | 0,72 |
1,02 |
|
20 |
0,39 | 0,485 | 0,87 | 1,33 |
| 25 | 0,46 | 0,56 | 1,0 |
1,56 |
| 30 |
0,52 |
0,64 | 1,15 | 1,77 |
|
35 |
0,58 | 0,70 | 1,26 | 1,95 |
|
40 |
0,63 | 0,77 | 1,38 |
2,14 |
|
45 |
0,68 |
0,83 | 1,5 | 2,3 |
|
50 |
0,73 | 0,89 | 1,6 |
2,45 |
В следующей таблице для информации приведены основные параметры, часто применяемых материалов:
| Материал | Удельное сопротивление, Ом*мм2 м(р) | Удельный вес, г/см3 | Температура плавления, oС |
| Медь | 0,0175 | 8,9 | 1085 |
| Алюминий | 0,0281 | 2,7 | 658 |
| Железо | 0,135 | 7,8 | 1530 |
| Никелин | 0,4 | 8,8 | 1100 |
| Константан | 0,49 | 8,9 | 1200 |
| Манганин | 0,43 | 8,4 | 910 |
| Нихром | 1.1 | 8,2 | 1550 |
Чтобы не считать по формуле, сечение монтажного медного провода можно выбрать в зависимости от тока по таблице:
| Сечение провода, мм2 | 0,05 | 0,07 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 1 | 1,5 | 2 | 4 | 6 | 10 |
| Допустимый ток, А | 0,7 | 1 | 1,3 | 2,5 | 3,5 | 5 | 7 | 10 | 14 | 17 | 25 | 30 | 45 |
Сечение провода связано с диаметром следующим образом:
S = 0,785 D2
Алюминиевый провод, при том же диаметре, что и медный, допускает ток в среднем на 23% меньший.
Диэлектрики это вещества, в которых отсутствуют свободные электроны. Они не проводят электрический ток, их еще называют изоляторами.
К ним относятся: слюда, пластмассы, стекло, гетинакс, стеклотекстолит, фарфор, каучук, смолы, дистиллированная вода, воздух и т.д.
Основными электрическими характеристиками диэлектриков являются удельное сопротивление «ρ» и электрическая прочность «Епр».
Удельное сопротивление показывает величину сопротивления в Ом, при его толщине величиной 1 см.
Электрическая прочность показывает предельную величину напряжения в вольтах, при которой диэлектрик не разрушается, (не наступает пробой) и он сохраняет свои изоляционные свойства.
Удельное сопротивление ρ и электрическая прочность Епр некоторых твёрдых диэлектриков, используемых в качестве изоляционных материалов приведена ниже в таблице:
| Диэлектрический материал | Удельное сопротивление, ρ, ом·см | |Диэлектрическая проницаемость, Епр, в/см |
| Кварцевое стекло | 1016-1018 | 2-3·105 |
| Полиэтилен | 1015-1016 | 4·105 |
| Слюда | 1014-1016 | 1-2·106 |
| | Электрофарфор | 1013-1014 | 3·105 |
| Мрамор | 108-109 | 2-3·105 |
Так же для диэлектриков важны и другие их свойства, а именно:
Физико – химические
Нагревостойкость – способность выдерживать повышение температуры
Холодностойкость – способность переносить перепады температур
Смачиваемость – способность отторгать влагу
Химические
Противостояние агрессивной среде
Способность склеиваться
Растворение в растворителях
Механические
Способность выдерживать механические нагрузки
Защита от коррозии
Гибкость, элластичность