2 ПРОВОДНИ СВОЈСТВА И ПРОВОДНИ МАТЕРИЈАЛИ

21 Увод

211 Основни прашања во врска со проводливоста

Проводливоста на материјата е мерка за можноста низ

неа да тече електрична струја ако таа се подвргне на

електрично поле Електричната струја ја дефинираме

како движење (промет) на наелектризирани честички

Затоа при проучувањето на проводливоста нужно е да

се одговори на следните прашања

- Кои се носителите на електричен товар кои може да се

движат

- Колкаво количество електричество носи секоја честичка

-Како реагираат тие носители на делувањето на

електричното поле односно која средна брзина тие ја

постигаат

- Колкава е нивната концентрација односно бројот

честички по единица волумен

Проводни електрони ги викаме дел од електроните од

надворешните лушпи кои се способни да се преместуваат

под дејството на електричното поле

212 Модели на електронот при толкувањето на

проводливоста

Во електролитите и кај некои цврсти тела

проводливоста е резултат на движење на јони и на движење на

електрони Ние во оваа глава по правило ја посматраме

проводливоста предизвикана од електроните каков што е

случајот кај металите Но моделирањето на

наелектризираните честички според моделот на ldquoбилијарско

топчеrdquo може да се примени и на електроните и на подвижните

јони

Постојат четири модели на електронот при толкувањето на

проводливоста разработени досега Според овие модели

електронот може да се толкува на еден од следните начини

1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува

на законите на класичната механика и класичата

електромагнетика Овој модел познат е како модел на

билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај

металите (например Омовиот закон Џуловиот закон

Холовиот ефект и др) но други не

2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој

нема интеракција со средината во која се движи освен на

границите со истата Овој е моделот на слободен електрон

во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги

толкува многу појави кај металите особено емисијата на

електрони од металите

3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на

средината во која се движи но кој од своја страна не делува

врз средината значи има пасивна улога (модел на

енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување

на појавите кај полупроводниците

4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството

на средината но кој од своја страна исто така делува врз

средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при

проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел

на Bardeen Cooper и Schrieffer

Се поставува прашањето Кој од овие модели е

најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака

поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на

добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста

на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се

толкува Често е погрешно да се применуваат два модели

истовремено

Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според

нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и

ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на

секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на

примена во толкувањето на физичките појави

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

- Кои се носителите на електричен товар кои може да се

движат

- Колкаво количество електричество носи секоја честичка

-Како реагираат тие носители на делувањето на

електричното поле односно која средна брзина тие ја

постигаат

- Колкава е нивната концентрација односно бројот

честички по единица волумен

Проводни електрони ги викаме дел од електроните од

надворешните лушпи кои се способни да се преместуваат

под дејството на електричното поле

212 Модели на електронот при толкувањето на

проводливоста

Во електролитите и кај некои цврсти тела

проводливоста е резултат на движење на јони и на движење на

електрони Ние во оваа глава по правило ја посматраме

проводливоста предизвикана од електроните каков што е

случајот кај металите Но моделирањето на

наелектризираните честички според моделот на ldquoбилијарско

топчеrdquo може да се примени и на електроните и на подвижните

јони

Постојат четири модели на електронот при толкувањето на

проводливоста разработени досега Според овие модели

електронот може да се толкува на еден од следните начини

1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува

на законите на класичната механика и класичата

електромагнетика Овој модел познат е како модел на

билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај

металите (например Омовиот закон Џуловиот закон

Холовиот ефект и др) но други не

2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој

нема интеракција со средината во која се движи освен на

границите со истата Овој е моделот на слободен електрон

во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги

толкува многу појави кај металите особено емисијата на

електрони од металите

3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на

средината во која се движи но кој од своја страна не делува

врз средината значи има пасивна улога (модел на

енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување

на појавите кај полупроводниците

4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството

на средината но кој од своја страна исто така делува врз

средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при

проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел

на Bardeen Cooper и Schrieffer

Се поставува прашањето Кој од овие модели е

најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака

поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на

добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста

на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се

толкува Често е погрешно да се применуваат два модели

истовремено

Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според

нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и

ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на

секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на

примена во толкувањето на физичките појави

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

212 Модели на електронот при толкувањето на

проводливоста

Во електролитите и кај некои цврсти тела

проводливоста е резултат на движење на јони и на движење на

електрони Ние во оваа глава по правило ја посматраме

проводливоста предизвикана од електроните каков што е

случајот кај металите Но моделирањето на

наелектризираните честички според моделот на ldquoбилијарско

топчеrdquo може да се примени и на електроните и на подвижните

јони

Постојат четири модели на електронот при толкувањето на

проводливоста разработени досега Според овие модели

електронот може да се толкува на еден од следните начини

1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува

на законите на класичната механика и класичата

електромагнетика Овој модел познат е како модел на

билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај

металите (например Омовиот закон Џуловиот закон

Холовиот ефект и др) но други не

2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој

нема интеракција со средината во која се движи освен на

границите со истата Овој е моделот на слободен електрон

во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги

толкува многу појави кај металите особено емисијата на

електрони од металите

3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на

средината во која се движи но кој од своја страна не делува

врз средината значи има пасивна улога (модел на

енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување

на појавите кај полупроводниците

4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството

на средината но кој од своја страна исто така делува врз

средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при

проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел

на Bardeen Cooper и Schrieffer

Се поставува прашањето Кој од овие модели е

најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака

поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на

добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста

на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се

толкува Често е погрешно да се применуваат два модели

истовремено

Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според

нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и

ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на

секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на

примена во толкувањето на физичките појави

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

1 Електронот е едно наелектризирано топче кое се покорува

на законите на класичната механика и класичата

електромагнетика Овој модел познат е како модел на

билијарско топче Тој добро ги толкува некои појави кај

металите (например Омовиот закон Џуловиот закон

Холовиот ефект и др) но други не

2 Електронот е слободен квантен објект а тоа значи дека тој

нема интеракција со средината во која се движи освен на

границите со истата Овој е моделот на слободен електрон

во потенцијална јама според Зомерфелд Тој добро ги

толкува многу појави кај металите особено емисијата на

електрони од металите

3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на

средината во која се движи но кој од своја страна не делува

врз средината значи има пасивна улога (модел на

енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување

на појавите кај полупроводниците

4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството

на средината но кој од своја страна исто така делува врз

средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при

проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел

на Bardeen Cooper и Schrieffer

Се поставува прашањето Кој од овие модели е

најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака

поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на

добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста

на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се

толкува Често е погрешно да се применуваат два модели

истовремено

Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според

нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и

ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на

секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на

примена во толкувањето на физичките појави

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

3 Електронот е квантен објект подложен на делувањето на

средината во која се движи но кој од своја страна не делува

врз средината значи има пасивна улога (модел на

енергетски зони) Моделот е многу погоден за проучување

на појавите кај полупроводниците

4 Електронот е квантен објект кој е подложен на дејството

на средината но кој од своја страна исто така делува врз

средината Овој вид взаимно дејствување се среќава при

проучувањето на суперпроводливоста и се нарекува модел

на Bardeen Cooper и Schrieffer

Се поставува прашањето Кој од овие модели е

најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака

поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на

добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста

на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се

толкува Често е погрешно да се применуваат два модели

истовремено

Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според

нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и

ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на

секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на

примена во толкувањето на физичките појави

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Се поставува прашањето Кој од овие модели е

најдобар односно кој дава најпрецизни резултати Вака

поставеното прашање нема смисла бидејќи квалитетот на

добиените резултати зависи во голема мерка од соодветноста

на проучуваниот проблем и избраниот модел со кој тој се

толкува Често е погрешно да се применуваат два модели

истовремено

Ние ќе ги разгледуваме моделите на електронот според

нивниот хронолошки ред на појавување а тој е истовремено и

ред на растечка сложеност Заради илустрација при описот на

секој модел ќе го спомнеме и нивното најуспешно поле на

примена во толкувањето на физичките појави

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

22 Модел на билијарско топче

Овој модел е најстар и наједноставен Основата ја дал Drude

во 1902 година набрзо после откривањето на електронот во

1897 година Иако недоволен за сфаќањето на процесите во

полупроводниците врз кои се засновува денешната

електроника моделот сепак е од голем интерес заради

следното

- Тој преставува помошно средство кое ни овозможува

да добиеме сфатлива престава за појавите за кои неможеме

да имаме директна перцепција бидејќи се одвиваат во

микросветот

- Резултатите од поегзактните теории каква што е

теоријата за енергетските зони може да се формулираат со

помошта на исти поими кои се јавуваат и во моделот на

билијарско топче Такви се на пример поимите

концентрација и подвижност на електроните

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

- Иако примитивен овој модел дава една феноменолошка

интерпретација на некои основни закони каков што е Омовиот

Џуловиот Моделот ги поврзува микроскопските појави со некои

величини кои може да се потврдат експериментално

Како што кажува и самото име во овој модел електронот

се замислува како мало билијарско топче Таква честичка е тело

кое се потчинува на Њутновата механика и Максвеловата

електромагнетика

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Взаемно дејство електрон - материја

Освен некои исклучоци сите проводни материјали имаат

кристална структура Да допуштиме дека средно секој атом

ослободува по еден проводен електрон Тие електрони се

наоѓаат потопени во потенцијалното поле создадено од

катјоните на кристалната решетка

Ако кристалот нема дефекти и ако катјоните се

неподвижни и ако уште претпоставиме дека електроните не

взаимодејствуваат меѓу себе тогаш електроните се движат во

совршено периодично електрично поле и нивната средна

енергија ќе се одржува секогаш константна Однесувањето на

електроните може да се спореди со движење без триење на

тешки топки по површина која е хоризонтална но која на

правилно поставени места има мрежа од ритчиња

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Во праксата кристалната решетка не е совршена Видовме дека

таа содржи многу и разни видови дефекти Проводните

електрони взаимодејствуваат со дефектите Како резултат на

тоа движењето на електроните постојано е нарушувано на еден

случаен начин од повеќе настани што во овој модел ги

нарекуваме судири Тие се причина за електричниот отпор

сл21 Изглед на патеката на еден

електрон меѓу две точки Секое

менување на смерот претставува

еден судир

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

При собна температура и кај мнозинството метали

електричниот отпор главно зависи од взаимодејството на

проводните електрони со фононите При ниски температури

(неколку степени Келвинови) преовладуваат взаимодејствата

со другите дефекти во кристалот (напр туѓите атоми ndash

примесите)

Размената на енергијата за време на судирите доведува до

термодинамичка рамнотежа на електроните со кристалната

решетка На пример ако под дејство на промената на

електричното поле кинетичката енергија на електроните се

зголеми ќе настане зголемување и на енергијата на решетката

што одговара на зголемување на температурата (Џулов ефект)

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Разни величини и поими поврзани со проводливоста

Патеката на еден електрон во материјата е хаотична

слично како на сликата 21 За почеток на мерење на времето го

земаме моментот непосредно после еден судир кога тој

тргнува во нов смер Се поставува прашањето Кога ќе

настане следниот судир Износот на електричниот отпор

директно зависи од ова време наречено време на слободниот

пат

Брзина на електроните Брзината на електроните може

да се разложи на две компоненти - термичка и дрифтова

dth vvv

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Термичка брзина на еден електрон се вика

компонентата на неговата брзина заради размената на

кинетичката енергија која се остварува при судирите

Термичката брзина е случајна величина која задржува

средно еден константен износ

Средната вредност на модулот од се вика

средна термичка брзина на електроните Во рамките на

моделот на Билијарски топчиња електроните се однесуваат

како атоми на идеален гас Тоа е една груба но засега

задоволителна претпоставка Следува дека за нив важи

статистичката дистрибуција на Максвел која се изучува во

класичната физика за идеалните гасови Конкретно нивната

средна термичка брзина е

thv

thv

thv

vth

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

n

B

thm

Tkv

8

(21)

каде е апсолутната температура а е масата на електронот T mn

Дрифтова брзина на еден електрон е компонентата

на неговата брзина заради делувањето на електричното

поле Ова делување на полето се манифестира меѓу два

последователни судири Износот што го придобива еден

електрон непосредно пред еден судир е случајна величина

Но ако посматраме едно множество од електрони тие

имаат средна дрифтова брзина означена со

dv

dv

dv

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Време на слободниот пат се нарекува времето што изминува

меѓу двата последователни судири на еден ист електрон

Времето на слободниот пат е случајна величина Ако сите

останати физички величини останат константни оваа случајна

величина е стационарна и има средна вредност која се вика

средно време на слободниот пат и се одбележува со

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Ако во проводливиот материал нема електрично поле

електроните ќе се движат хаотично како на сл 21 заради

термичките осцилации Брзината на нивното движење заради

овие причини е голема како што ќе се види покасно Но ако

електроните се подвргнат на надворешно електрично поле

тие ќе почнат полека да се движат во смер спротивен на полето

Ова усмерено движење се нарекува ldquoдрифтrdquo а брзината -

дрифтова брзина Притоа забрзувањето е

E

nm

Eea

(22)

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08

Ова движење ќе трае до судирот со атом во кристалната

решетка (фонон) или со примесен атом во истата Заради

фактот што електронот има голема компонента на термичката

брзина и овие судири имаат статистички карактер па

зависноста на брзината од времето ќе биде како на сликата 21а

сл21а Дрифтова брзина на електронот во

текот на времето

Vo tekot na vremeto elektronot minuva rastojanie

do sledniot sudir

Vo tekot na pogolem vremenski interval ovaa

slika e se povtori so razli~ni vremiwa i izminati

patita I pa vkupno e se izmina pat

Srednata driftova brzina dol` provodnikot e bide

kade e

1t

2

2

11

tax

t

it ix

22

2

2

1 2

nttta

x

at

xvd

(23)

t

ttt n

2

22

2

2

1

Величината се вика средно време на слободниот пат

на електронот Реципрочната величина претставува

според тоа среден број судири на електронот во единица

време Со замената

во

се добива

1

nm

Eea

n

dm

Eev

сл22 Со дефиницијата на густината на струјата

d a

(24)

Електроните од сл22 кои минуваат низ нормалната

површина Ѕ (нека таа површина биде =1m2) за една

секунда се содржани во призма со висина

секунда

Густината на струјата

S1dv

dvenj

(25)

Со замена на претходниот израз (23) се добива

EEm

nej

n

2

(26)

Оваа релација претставува Омов закон во локален облик Овде

претставува концентрацијата на електроните

n

Величината

nm

ne

2

(27)

се вика специфична електрична проводливост Кај

металите и полупроводниците не зависи од јачината на

електричното поле и од густината на струјата Ова е

експериментален факт

Со помошта на (24) може да се дефинира уште една

величина наречена подвижност на електроните

која е коефициент на пропорционалност меѓу дрифтовата

брзина и надворешното електрично поле

dv E

Evd

nm

e каде

(28)

(29)

Износот на подвижноста може да се одреди експериментално

преку Холовиот ефект па оттаму да се одреди и средното време

на слободниот пат Кај металите приближно е

а кај полупроводниците е

значи многу поголема подвижност а средното време на

слободниот пат кај металите и полупроводниците е соодветно

τmasymp10-14 s и τppasymp10-12 s Тоа значи дека кај металите електроните

доживуваат околу 1014 судири во секунда а кај

полупроводниците околу 100 пати помалку

Vsmm 10 23

Vsmpp 10 21

Специфичната електрична проводливост може да се изрази и на

следниот начин (од (27) и (29))

1 en (210)

каде е специфичната електрична отпорност (единица

за мерење ) Специфичната електрична проводливост

(и отпорност) е доста различна кај разни материјали и

според нејзиниот износ материјалите се класифицираат

Треба да се нагласи дека електроните при судирите со

атомите од кристалната решетка или со примесните атоми го

предаваат само оној дел од кинетичката енергија кој го

придобиле под дејството на електричното поле додека

средната енергија на нивното термичко движење не се

менува таа зависи само од температурата на проводникот

m

Гледаме дека проводливоста е пропорционална со производот

од концентрацијата и подвижноста Според тоа за да се добие

голема проводливост треба едната од овие величини (или

обете) да имаат поголем износ

Кај полупроводниците подвижноста е поголема

одошто кај металите Ова својство сепак е максимирано со

малата концентрација на електроните која е 106 до 108 пати

помала одошто кај металите Затоа металите се подобри

проводници

23 Интерпретација на некои појави и закони со

помошта на моделот на билијарско топче

231 Линеарност на Омовиот закон Според равенката

(27) проводливоста би требало да зависи од електричното

поле преку средното време на слободниот пат Имено ако

се зголемува и брзината на електронот би се

зголемила Ако растојанието меѓу точките на судир го сметаме

за константно средното време на слободниот пат би се

намалило па според тоа и проводливоста Меѓутоа кај сите

вообичаени проводни материјали експериментите покажуваат

дека во Омовиот закон меѓу и владее линеарна

зависност односно е константа

E

E

J

Причината за оваа противречност е во големата разлика која

постои меѓу износите на брзината и Нека за пример ги

пресметаме овие брзини кај Бакарот Кај бакарот

σ = 581107 -1m-1 и n = 1161029m-3 Според (27) излегува

дека е τ= 17910-14 s Ако се усвои дека E=032 Vm што се

смета за голема вредност бидејќи таа вредност предизвикува

густини на струјата 186107Аm2 од (24) следува

νd=110-3 ms (еден сантиметар во секунда) (218)

На 20оС термичката брзина на електроните според (21) е

νth = 11105 ms (сто километри во секунда)

v th dv

Според тоа дури и при постоење на силно електрично поле

излегува дека брзината на електроните е независна од

електричното поле бидејќи

v vd th 10 8(220)

Со други зборови постоењето и на најјаки струи практично

ништо не влијае врз брзината на електроните Но сепак иако

линеарноста на Омовиот закон е експериментален факт сепак

тоа не го руши моделот на Билијарско топче Нелинеарноста

која следува од тој модел постои но толку е мала што е во

границите на грешката на најпрецизните мерења

232 Проводливоста и температурата Како што видовме

погоре отпорноста потекнува од смеќавањата на движењето

на електроните предизвикани од дефектите во кристалите

При проучувањето на влијанието на температурата врз

проводливоста потребно е да се разделат ефектите на секој

тип дефекти Затоа дефектите спомнати во точката 16 да ги

поделиме на следните групи

- фонони

- хемиски нечистотии (туѓи атоми во интерстициска

или супституциска положба)

- грешки кои потекнуваат од механичките

деформации пред се дислокациите

Според тоа згодно е да се разложат средниот број судири на три

вида судири соодветно на секој од наведените категории

дефекти Нека се веројатностите за еден електрон во единица

време претрпи судир со фонон (phonons) нечистотија

(impurity) и дефект (defect) Сите три веројатности се

независни една од друга

ph im def(221)

Средното време на слободниот пат за секој тип судир се

добива со аналогна пресметка како во точката 22 Со слични

ознаки е

ph

def

1

im

im

1

def

def

1

(222)

одкаде следува

1 1 1 1

ph im def

(223)

Споредувајќи ги (27) (210) и (223) се добива дека

парцијалните отпорности кои се причинети од секој тип судир

треба да се соберат па вкупната специфична електрична

отпорност на материјалот е

m

ne

n

ph im def

2

1 1 1( ) (224)

Ако се воведат ознаки за специфичната електрична отпорност

ph im def

Следува ph im def (225)

Eksperimentite poka`uvaat deka i ne zavisat od

temperaturata pod uslov koncentracijata na defektite

ostane mala i temperaturata ne e tolku visoka to bi

deluvala vrz samite defekti na primer so hemiski

reakcii vrz ne~istotiite ili preku od`aruvawe na

defektite nastanati so ladna deformacija

Eksperimentite a isto taka i do izvesen stepen i

teorijata poka`uvaat deka pri mnogu niski temperaturi

bliski do Apsolutnata nula e

im def

0lim0

phT

(226)

Nad nekoja temperatura kade se

primetuva edna linearna promena na vo funkcija od

temperaturata Za temperaturi sosedni na ambientnata

temperatura pa se do nekolku stotini stepeni povisoki vo

sila e slednata aproksimacija

ph im def ph

( ) 0 1 (227)

Formulata ~esto e poznata i vo formata

2 1 2 11

каде ϑ1 и ϑ2 се две вредности за температурата од подрачјето за

кои важи равенката (227) Оваа равенка се добива од равенката

(227) ако истата се напише за ϑ1 и ϑ2 одделно) Овде αϑ е

коефициентот на температурната зависност на отпорот

а ϑ е темературата во Целзијусови степени

Кај чистите метали коефициентот αϑ е приближно 0004 оC-1)

a кај легурите по правило е помал (и е најчесто и сам зависен

од температурата)

сл23 Зависност на отпорот на

Бакрот во легури со некои елементи

од температурата Со бројки покрај

линијата означен е елементот и

процентот на легирачкиот елемент

На сликата 23 равенката (227) и правилото за суперпозиција

(225) е потврдена и експериментално Равенката (227) е

основа на работата на отпорниот термометар каде преку

мерењето на отпорот на еден отпорник направен од некој чист

метал (Платина Никел Бакар) може да се мери температурата

Ефектот на механичките деформации (кои делуваат врз бројот

на дислокациите те дефектите) врз правите од сликата 23 се

одразува на тој начин што правите се преместуваат нагоре но

стрмината им останува иста Жарењето пак кај металите

делува обратно бројот на дефектите се намалува бидејќи

настанува прекристализација на материјалот (Жарење

преставува загревање на повишена температура но под точката

на топење и држење на материјалот подолго време на таа

температура а потоа бавно ладење)

Овде е нужно да потцртаме дека равенката 227 има чисто

експериментално потекло и не произлегува теориски од

моделот на билијарско топче Овој модел всушност не дава

прифатливо објаснување за зависноста на отпорот од

температурата Според претпоставките од тој модел

произлегува дека термичката брзина се подчинува на

Максвеловата дистрибуција Равенката (28) покажува дека

одкаде и

(знакот ~ значи пропорционалност) што е спротивно на

експерименталните резултати Во одделот 24 ќе дадеме

корекција на оваа претпоставка

thv T 1T

T

233 Холов Ефект (Hall)

Холов ефект се вика појавата на електричен товар на

површината на еден проводник низ кој тече електрична струја

при истовремено делување на магнетно поле низ проводникот

Да посматраме еден призматичен проводник (сл24) чии

рабови се паралелни на координатните оски x y z Од извор

за ееднонасочен напон су пушта струја со густина J во

негативен смер на оската y

сл24 Холов Ефект

Дрифтовата брзина на електроните е ориентирана во

позитивниот смер на у - оската Врз проводникот делува

магнетно поле со индукција B во правецот на х оската која

предизвикува сила F врз електроните

BveF d

(236)

Силата која е ориентирана во позитивниот смер на -

оската предизвикува акумулирање на електрони на горната

површина на проводникот а осиромашување на долната но

ваквиот распоред на товарите предизвикува појава на

електрично поле EH наречено Холово поле Холовото поле има

таков смер што со своето делување се противи на ова

одделување на товарите односно на ефектот на магнетната

индукција B Се воспоставува рамнотежа

F z

BveEe dH

(237)

Ако се изрази преку (2 5) ( ) равенката (237) се

трансформира во

vd

ne

Jvd

BJRE HH

(238)

каде ne

RH

1 (239)

Величината се нарекува Холова константа RH

Кај металните проводници таа е негативна бидејќи таму

електроните се единствени носители на товар Кај

сопствените полупроводници каде носители се и

електроните и шуплините изразот за е посложен

одошто (239) и зависи од концентрациите и односот на

подвижностите на двата типа носители Сепак за

примесните полупроводници од типот n изразот (239) е

во сила За примесните полупроводници од типот p

знакот минус во (239) треба да се промени во плус

RH

Холовиот ефект се користи за мерење на разни величини како

на пример подвижноста и концентрацијата на носителите

јачината на струјата како и јачината на магнетното поле

(индукцијата )

Подвижноста на електроните ќе ја добиеме ако (238) ја

напишеме во формата

B

BEne

EH

1 (240)

Во оваа равенка е електричното поле создадено во

проводникот од изворот за напојување Ако од (210) се

замени изразот за во (240) ( ) се добива

E

en n

||

||

BE

EH

n

(241)

Холовата константа и подвижноста на електроните во некои

метали дадена во табелата 25( добиен е според

n

n HR

Концентрацијата на електроните се добива директно од

равенките (238) и (239) Ако е позната Холовата константа

може да се мерат магнетните полиња Во оваа примена се

препорачува да се применат полупроводни материјали а не

проводници од метал Кај полупроводниците Холовата

константа има поголем износ и се добиваат повисок износ

за и со тоа поосетливо мерење EH

RH n

метал [Vm3A-1s-1] [m2V-1s-1]

Cu

Al

Au

Ag

Li

Na

-0610-10

-04310-10

-0810-10

-1010-10

-18910-10

-2310-10

35 10-3

15 10-3

33 10-3

63 10-3

20 10-3

49 10-3

Табела 25

RH n

26 Provodni materijali spored nivnata priroda

Vo ova poglavie e dademe opis na provodnite

materijali so nabrojuvawe na nivnite najbitni svojstva i

primenata va`ni za elektrotehnikata Ovde pred se e

bidat opiani metalite bideji tie se najzastapeni

provodnici no e se spomnat i drugi kako na primer

jaglenorodnite materijali koi imaat specijalna namena i

specifi~ni svojstva

Vo tabelata 214 dadeni se najva`ni svojstva na nekoi

metali

Tabela 214

metal temptop

gust sptopl top prov izl rab

oC Mkgm3 J(kgK) W(mK) K-1106 m 104K-1 eV

Hg -389 136 138 10 61 0958 9 45

Na 978 097 1260 125 70 0046 50 23

Sn 232 731 226 65 23 0120 44 44

Pb 327 114 130 35 29 0210 37 -

Zn 420 714 390 111 31 0059 - -

Al 657 270 922 209 24 0028 42 43

Ag 961 105 234 415 19 0016 40 44

Au 1063 193 126 293 14 0024 38 48

Cu 1083 894 385 390 16 0017 43 43

Ni 1455 89 444 95 13 0073 65 50

Fe 1535 787 452 73 11 0098 60 45

Pt 1770 214 134 71 9 1105 - -

W 3380 193 218 168 44 0055 46 45

- koef na linearno irewe - temperaturen koef na otporot

tm3

261 Podelba na Provodnite materijali

Postojat razni podelbispored razni kriterijumi

Taka spored sostavot gi delime na ~isti metali i

leguri Spored veli~inata na specifi~niot otpor na

provodni materijali so mala i golema provodnost

Spored strukturata na elektronskiot omota~ - normalni

i preodni (metali) spored bojata crni i oboeni

(metali) spored temperaturata na topewe lesno i teko

toplivi metali spored primenata - materijali za

namotki elektri~ni kontakti za lemewe za osiguruva~i

otpornici i sl

sl221 Metalite i nivnata podelba vo Periodniot sistem

Nie vo naite prou~uvawa e se dr`ime na slednata

podelba

bull Metali so golema specifi~na elektri~na provodnost

i nivnite leguri

bull metali so mala specifi~na elektri~na provodnost i

nivnite leguri

bull materijali za posebni nameni (pogl 27)

262 Metali so golema specifi~na elektri~na

provodnost

Ovie metali naj~esto se koristat za izrabotka na

namotkite na elektri~nite maini kabeli i drugi

instalacioni provodnici

Od ovie materijali se bara to pomala specifi~na

elektri~na otpornost to pomal temperaturen

koeficient na otporot dovolna mehani~ka cvrstina

sposobnost za lesna obrabotka sposobnost za me|usebno

spojuvawe otpornost protiv korozija da ne se mnogu skapi

i drugi

Od site provodni metali koi gi zadovoluvaat

ovie svojstva najva`ni vo elektrotehnikata se

bakarot i aluminiumot

Pomalce zastapeni osobeno zaradi nivnata cena

no sepak neophodni za mnogu primeni ovde se i

сrebroto i зlatoto

2621 Bakar

6000 BC 4710-3 kgkg

29 63546

Cu

1 2 3d104s1

a=3615 nm 8933

sl222 Osnovni podatoci za Bakarot

gore datum od koga e poznat i zastapenost vo zem

kora

sredина reden broj i at te`ina simbol i valencija

dolu el valentna konfiguracija parametar na

reetkata i specifi~na gustina

Bakarot vo prirodata se nao|a vo sulfidni rudi od koi

najva`ni se halkopiritot CuFeS2 halkozin Cu2S

kuprit Cu2O

Postapkata za dobivawe opfaa voglavno dve fazi

-dobivawe na surov bakar po metalurgiski postapki

-rafinirawe-pre~istuvawe na suroviot bakar

Vo elektrotehni~kata praksa se bara to po~ist bakar

(od 995-999Cu) koj zadol`itelno go pominal i

elektroliti~koto pre~istuvawe Primesite kako to

se As Sb P Fe koi sekako gi ima makar i vo tragovi i koi

tetno vlijaat na Bakarot (sl224) Tie osobeno

negativno deluvaat na elektri~nata provodlivost i

treba da se to pomalku zastapeni

Glavnite svojstva na bakarot koi mu ovozmo`ile golema

va`nost i primena vo elektrotehnikata mo`eme da gi

rezimirame vo slednite to~ki

1 Mal specifi~en otpor Edinstveno srebroto ima

pomala specifi~na otpornost od bakarot

2 Zadovolitelna mehani~ka cvrstina

3 Za mnozinstvoto upotrebi ima zadovolitelna

otpornost na korozija Vo ovoj odnos Bakarot e mnogu

podobar od `elezoto sl223 Intenzivnoto oksidirawe

na Bakarot nastanuva samo pri visoki

temperarturiBakarot ne e otporen na organski kiselini

i amonijak Na vla`en vozduh se prepokriva so tek na

vremeto so sivozelen sloj od karbonati poznati pod imeto

patina koja go titi Bakarot od natamona korozija

4 Dobra obrabotlivost Bakarot mo`e da se vala vo

limovi i lenti i na toplo i na ladno Od Bakar mo`e da

se izvlekuvaat mnogu tenki `ici so dijametar samo

nekolku stotinki od milimetarot

5 Bakarot dobro se lemi i zavaruva to e mnogu

va`no pri monta`nite raboti Se lemi i meko i tvrdo

pri to dovolno e samo obezmastuvawe i mehani~ko

~istewe na povrinata Dobro se zavaruva po gasni

postapki a slabo elektrootporno

Bakarot ima specifi~na crvena boja i sjaj na sve`

presek Nekoi svojstva vee se dadeni vo tabelata 214 a

dopolnitelno se davaat i slednite svojstva

tvrdina po Brinel na 20 oC 400 Nmm2

temp na topewe odn isparuvawe 1083 odn 2300 oC

spec el otpornost na stand Cu 0017241 m

sp el provodnost na stand Cu 58 MSm-1

temp koef na otporot(0-150o) 000393 K-1

magnetni svojstva dijamagneten

Specifi~nata elektri~na provodnost na Bakarot

zavisi od primesite

Za hemiski ~istiot bakar vo meko `arena sostojba

utvrdena e vrednosta s=60MSm-1 koe odgovara na =00168

mm So standardnite (JUS CD1002) za

elektrotehni~ki celi se bara da se koristi bakar koj na

20oC ima 58 MSm-1 a na ova odgovara = 0017241 m

Ovaa vrednost se usvojuva za 100 i na nea se sveduva

elektri~nata provodlivost na drugite metali i leguri

zaradi sporedba

Vo praksata sekoj tehni~ki ~ist bakar sodr`i primesi

iako vo sosema mali koli~estva Kako to se gleda od

sl224 provodlivosta se namaluva i pri najmalo

koli~estvo primesi

Zatoa elektri~nata provodlivost e istovremeno i merka

za ~istotata na Bakarot

Vo ovoj smisol primesite posilno vlijaat od mehani~kata

i termi~kata obrabotka koja kako e vidime potamu isto

taka vlijae na elektri~nata provodlivost

sl223 Korozija na nekoi metali pri sl224 Vlijanie na primesite vrz

povisoki temperaturi specifi~nata provodlivost kaj

bakarot

Mehani~kite svojstva na Bakarot isto taka zavisat od

primesite Za elektroliti~ki meko `aren Bakar

standardizirani se vrednosti za prekidna cvrstina od 200

Nmm2 i relativno istegnuvawe 40 Kolku e Bakarot

po~ist sposobnosta za oblikuvawe e pogolema

So prerabotka na rafiniraniot bakar se dobivaat

poluproizvodi vo vid na `ici ipki limovi cevki

Profili i `ici so pogolem presek se dobivaat so valawe

a `ici so pomal presek so izvlekuvawe niz kalibri na

ladno Vaka se dobivaat `ici do najmali dijametri

So ladnata mehani~ka prerabotka(valawe

izvlekuvawe) se dobiva tn tvrdo vle~en Bakar koj dobiva

golema cvrstina na zategawe (450-480 Nmm2) no so malo

istegnuvawe (2-3) Istovremeno so ladnata obrabotka

Bakarot stanuva i tvrd i elasti~en

sl225 Promena na mehani~kite svojstva

pri mehani~kata obrabotka

sl226 Promena na mehani~kite svojstva

pri termi~ka obrabotka

Ako posle izvlekuvaweto Bakarot se podvrgne na

termi~ka obrabotka so `arewe na 200 - 600oC e se dobie

mek - `aren Bakar koj e mek i plasti~en so mala cvrstina

i tvrdost i pogolemo istegnuvawe Isto taka mu se

povraa i elektri~nata provodlivost delumno zagubena

pri ladnata obrabotka areweto se vri vo zatitna

atmosfera od vodena parea ili inerten gas

Pri ovoj proces nastanuva rekristalizacija na bakarot i

namaluvaat strukturnite defekti vo kristalnata

struktura

Voobi~aena e podelbata na bakarnite poluproizvodi

(`ici okrugli bakar plosnat bakar profilen Bakar

limovi lenti) vo kategorii spored cvrstinata na

zategawe Na primer spored DIN normite koi se odomaeni

i kaj nas postoi podelba na

naziv oznaka cvrstina

Nmm2

tvrdost spored

Brinel Nmm2

izdol`uvawe

mek E-CuF20 200-250 400-650 40-50

polutvrd E-CuF25 250-300 600-800 6-15

tvrd E-CuF37 370-450 850 2-4

Tvrdiot Bakar se upotrebuva tamu kade treba da se

obezbedi pogolema cvrstina tvrdost i otpornost na

abewe kako na primer za slobodni vodovi za prenos

na elektri~na energija i telekomunikacioni vrski

za delovi na kontakti lizga~ki prsteni za

kolektorski lameli na elektri~ni maini i sl

I polutvrdiot bakar se koristi za izolirani

provodnici i kabeli kade e va`na zateznata

cvrstina

Mekiot Bakar se upotrebuva kako `ica so kru`en presek

ili pravoagolen presek za namotki na elektri~ni maini

transformatori i drugi uredi za kabeli i instalacioni

vodovi od site vidovi Meko `areniot Bakar se

upotrebuva sekade kade se bara mekost podatnost a

cvrstinata i tvrdinata ne se bitni

Vo ponovo vreme Bakar se koristi i za tn kairani

poluproizvodi a toa se izolacioni plo~i na koi se

nalepuva folija od Bakar (npr debela 35 10-6m) koja potoa

se koristi za izrabotka na pe~ateni kola

Bakarot e relativno skap i deficitaren metal

Zatoa se nastojuva sekade kade e toa mo`no da se

zameni so aluminiumot

Golemo koli~estvo Bakar se koristi za izrabotka

na legurite vo ~ij sostav vleguva Bakarot

Leguri na Bakarot

Pod leguri na Bakarot razbirame leguri vo ~ij sostav

preovladuva Bakarot Bakarnite leguri se

klasificiraat spored

-na~inot na izrabotkata

-namenata

-brojot na glavnite dodatni elementi

-prirodata na glavnite dodatni elementi

Spored prirodata na glavnite dodatni elementi

postojat

1 Leguri bez cink Ovie leguri sodr`at povee od 60 at

Bakar i razni dodatni elementi me|u koi obi~no Al Sn

Pb Ni Mg Si Cd Be Site ovie leguri so zaedni~ko ime se

vikaat Bronzi

2 Leguri so Cink Ovie leguri pokraj Bakar i Cink

kako glavni sostojci i sodr`at pomali koli~estva Pb Sn

Ni i drugi elementi Zaedni~ko ime im e Mesing

Bronzi Bronzite mo`e da bidat dvojni trojni i

slo`eni Imiwata gi nosat spored glavnite dodatni

elementi kako na primer

-kalajna Bronza toa e legura na Bakarot so kalaj Sn

-Nikelna Bronza Silicijumska Bronza Olovna

Bronza Olovno-kalajna Bronza Kadmijumska Bronza

Berilijumska Bronza

Tabela Sostav na nekoi pova`ni bronzi

legura sostojba spec prov s () vo odnos na Cu

zatezna cvrst

Nmm2

kadmbronza 09Cd od`arena ladno valana

95 83-90

do 310 68-560

Bronza 08Cd 06Sn od`arena ladno valana

55-60 50-55

290 do 730

Bronza 25Al 2Sn od`arena ladno valana

15-18 15-18

370 do 970

Fosforna Bronza

7Sn 01P

od`arena ladno valana

10-15 10-15

400 1050

Berilijumska od`arena 17 490-600

Opta karakteristika na site Bronzi e nivnata

zgolemena cvrstina i pogolema specifi~na elektri~na

otpornost vo odnos na otpornosta na Bakarot Na

zgolemuvaweto na zateznata cvrstina osobeno vlijae

Kadmijumot (do 1) aluminiumot i Kalajot a vo pomala

merka Nikelot i Cinkot Osven toa Kadmijumot samo

neznatno ja namaluva specifi~nata el provodnost pa

vakva bronza mnogu se koristi vo Elektrotehnikata

Berilijumot koj se dodava do 25 isto taka mnogu ja

zgolemuva zateznata cvrstina i tvrdinata a istovremeno

materijalot go pravi elasti~en

Bronzi se koristat za razni elektrotehni~ki celi kade

pokraj provodlivosta bitni se i mehani~kite svojstva

Takvi primeni se

-izrabotka na kontakti

-troli i provodnici za elektri~na vle~a

-kolektorski lameli za el maini

-provodni federi vo aparatite

-dr`a~i za ~etkici lizga~ki kontakti provodni

stega~i i sl

Mesing e dvokomponentna legura na Bakarot (najmalku

50atCu) i Cinkot (ne povee od 44at Zn) Postojat i

trokomponentni leguri od ovoj vid na primer

Legura na Bakar do 50 Cink do 44 i Olovo do

4 atomski procenti

Legura na Bakar Cink i vkupno zaedno do 75 od

elementiteNi Mn Fe Al Si Sn

Legura na Bakarot Cinkot i Kalajot

Site Mesinzi se odlikuvaat so zgolemena mehani~ka

cvrstina i zgolemena specifi~na elektri~na otpornost

vo odnos na Bakarot

Mesinzite imaat dobra postojanost na korozija i dobra

obrabotlivost so simnuvawe na strugotina obrabotlivost

so izvlekuvawe presuvawe

Mesinzite se koristat za izrabotka na `ici federi

kabelski spojnici instalacioni delovi i drugi delovi koi

treba da proveduvaat struja I Mesinzite se

standardizirani so propisi

Tabela nekoi mesinzi so nivnite svojstva

vid sostav

sp gust t topewe 104

Cu Sn Pb Zn Mgm3 oC K-1 WmK m

CuZn10 90 - - ost 88 1050 - 155 -

CuZn30 70 - - ost 855 938 10 109 0071

CuZn38Pb1 60 - 1 ost 84 890 17 105 0065

CuZn38Sn1 61 1 - ost 84 906 24 99 0069

2622 Aluminium

1825 AD 88 13 26982

Al

3s23p1

a=404nm 27

sl227 Osnovni fizi~ki

svojstva na Aluminijumot

Aluminiumot e element od IIIB grupa na periodniot sistem

elementi Vo prirodata ne se nao|a sloboden Toj e mnogu

rasprostranet vo zemjinata kora i go ima vo mnogu

minerali (glina kaolin feldspat liskun korund) Sepak

za dobivawe se koristi mineralot Boksit koj sodr`i do

50 Al Od Boksitot se dobiva Alumiум oksid- glinica a

potoa od nea po elektroliti~ki pat se dobiva ~ist

aluminium

Slo`enata postapka za dobivawe i potrebata od

golemo koli~estvo na elektri~na energija e pri~ina to

Aluminiumot e relativno kasno otkrien i masovno

koristen od ~ovekot

Аluminiumot e srebereno bel lesen metal Kristalnata

struktura mu e ista kako kaj bakarot povrinski

centrirana kubna reetka

Golemata prakti~na va`nost na Aluminiumot vo

tehnikata voopto a posebno vo elektrotehnikata se

dol`i na negovite svojstva

1 Prili~no mal specifi~en elektri~en otpor

2 Mala specifi~na te`ina (27 Mgm3)

3 Dobra hemiska postojanost

4 Dobra obrabotlivost so valawe presuvawe

vle~ewe liewe i sl

5 Nekoi specifi~ni svojstva golem specifi~en

toplinski kapacitet otpornost na elektri~en lak

Posle бakarot toj e vtor po va`nost provoden materijal

Aluminiumot spa|a vo tn lesni metali koi imaat

gustina pod 5 Mgm3 Gustinata na lien аluminium e 26 a

na valan 27 Mgm3 Spored toa toj e 35 pati polesen od

бakarot Nekoi svojstva na Aluminiumot dadeni se vo

tabelata 26

Tvrdina po Brinel na 20oC 250 Nmm2

Temperatura na isparuvawe 2300 - 2500 oC

Magnetni svojstva paramagneti~en

Temperatura na topewe 660oC

Specif el provodnost na 20oC 354106 Sm

Specifi~na el otpornost na 20oC 0028210-6 Ωm

Temperaturniot koeficient na linearnoto irewe l

specifi~niot toplinski kapacitet c i toplinata na

topewe na aluminiumot se pogolemi odoto onie na

Bakarot sl228 abc

sl228 Zavisnost na nekoi svojstva na Aluminiumot od

temperaturata a)-temperaturniot koeficient na lin irewe l b) -

specifi~niot toplinski kapacitet c c)-specifi~nata el otpornost

Zaradi golemata vrednost na specifi~niot toplinski

kapacitet i toplinata na topeweto za da se dovede do

topewe i rastopi odredena koli~ina na Aluminium treba

pogolema koli~ina toplina otkolku za isto koli~estvo

Bakar iako temperaturata na topewe na Aluminiumot e

poniska

Aluminiumot ima poslabi mehani~ki i elektri~ni

svojstva od bakarot Pri isti preseci i dol`ini

elektri~niot otpor na aluminiumskiot provodnik e

pogolem odoto na Bakarot za 002800172 = 163 pati

Spored toa za da se dobie aliminijumski provodnik so ist

elektri~en otpor kako i Bakarniot treba da se zeme 163

pati pogolem presek a ova zna~i = 13 pati pogolem

dijametar Odovde sleduva deka ako se ograni~eni

gabaritnite dimenzii za smestuvawe na `icata na pr kaj

elektri~nite maini ponekoga upotrebata na

aluminiumot namesto bakarot e ote`nata

Ako gi sporedime masite na par~e provodnik od Al i Cu so

ista dol`ina i ist otpor e se utvrdi deka

aluminiumskiot provodnik iako podebel sepak e polesen

okolu 2 pati

89(27163) = 2

Zatoa za izrabotka na provodnik so ista provodlivost pri

dadena dol`ina aluminiumot e popovolen od bakarot ako

cenata po edinica te`ina na bakarot e povee od dva pati

pogolema od cenata na aluminiumot

Цена на Al (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

Цена на Cu (USDt) London Metal Exchange

Период 1 јануари 1998 до 30 септември 2012

2009 година

МАТЕРИЈАЛИ ЗА СПОРОВОДНИЦИ

Cu AlR R Cu Al

Cu Al

l l

S S

S

S

Al

Cu

Al

Cu

Al

Cu AlCu

002816 063

0017

SS S

S

Cu Cu Cu Cu Al

Al Al Cu Cu Al

S l V Q

S l V Q

Cu Cu Cu

Al Al Al

Q

Q

Cu USDt12 30

Al USDt

Cu

Al

1 89621

16 27

Q

Q

Cu

Al

$25 66

$

Cu1083 Ct

Al658 Ct

bull Предности на бакарот

bull поголеми струи на куса врска

bull подобри механички својства

bull помал коефициент на издолжување (74 од соодветниот коефициент на Al)

bull не е мек како алуминиумот но не е крт

bull За изработка на спроводници (за кабел или надземен вод) од Al и Cu со иста

должина и ист отпор (исти загуби на активна моќност) ќе се употреби различна

количина на материјалите

СТАНДАРДНИ ПРЕСЕЦИ НА СПОРОВОДНИЦИ

mm2

075

1 1075 13

15 151 15

25 2515 17

4 425 16

6 64 15

10 106 17

16 1610 16

25 2516 16

35 3525 14

50 5035 14

70 7050 14

95 9570 14

120 12095 13 12070 17

150 150120 13 15095 16

185 185150 12 185120 15

240 240185 13 240150 16

300 300240 13 300185 16

bull Спроводник изработен од Al

со напречен пресек од 25 mm2

има приближно еднакви

електрични карактеристики

(загуба на напон и моќност)

како и спроводник изработен

од Cu со напречен пресек од

16 mm2

bull Во пракса фазните

спроводници на енергетските

кабли и спроводници се

изработуваат од Al само за

пресеци поголеми од 16 mm2

Aluminiumot za razlika od bakarot ne e deficitaren

metal Zatoa postoi tendencija aluminiumot da go zameni

bakarot sekade kade e toa vozmo`no

No ne treba da se zaboravi ute eden nedostatok a toa e deka

pri pogolemi dijametri na `icata treba i povee izolacija

koj isto taka e skapa

Конструкција на НН кабли и спроводници

Конструкција на СН кабли

sl229 Vlijanie na razni primesi vrz specif el provodnost

na aluminiumot

Za elektrotehni~ki celi se koristi aluminium koj

ne sodr`i povee od 05 primesi (Spored

JUSCC1100 i JUSCC1300 oznaka E-Al 995)

Ute po~ist aluminium so primesi do 003 se

koristi za izrabotka na folii za elektrodi i

kuita na oksidni kondenzatori

Mehani~kata obrabotka na ladno i od`aruvaweto na

aluminiumot deluvaat sosema analogno kako i kaj

bakarot Od aluminiumot mo`e da se valaat tenki

folii (6-710-6m) koi se koristat za elektrodi vo

elektri~nite kondenzatori Tvrdiot i mekiot

(od`aren) aluminium gi imaat slednite svojstva

svojstvo mek tvrd

cvrst na zategsMPa 80 160-170

rel izdol`uvawe 10-18 15-2

spec el otp m 0029 00295

Aluminiumot na vozduh oksidira pri to se prepokriva

so tenok oksiden sloj koj ima visok el otpor (Al2O3) Toj

sloj go titi aluminiumot od ponatamona oksidacija

Ovoj sloj onevozmo`uva ednostavno lemewe na

aluminiumot so voobi~aeni postapki Za lemewe i

zavaruvawe na aluminiumot se upotrebuvaat specijalni

postapki i sredstva

Opcii

bull lemewe so mehani~ko simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so ultrazvu~no simnuvawe na oksidniot sloj

bull lemewe so hemisko simnuvawe na oksidniot sloj

Oksidniot sloj od Al2O3 go zabrzuva gasneweto na

elektri~niot lak bideji toj sloj ne e provodliv

Probivniot napon na ovoj sloj koj e debel okolu 2 m e

okolu 200 V

Zatoa aluminiumot e pogoden za izrabotka na

sobirnici vo razvodnite postrojki Sepak ovoj sloj ne

go titi aluminiumot od agresivnoto deluvawe na

alkalii solna kiselina voda i halogeni elementi

Na mestoto na kontaktot na aluminiumot so bakarot

mo`na e elektrohemiska korozija Ako mestoto e

navla`neto se javuva lokalen galvanski ~len so

visoka EMS Zatoa toa mesto treba dobro da se

zatiti od vlaga

Aluminiumot se koristi i za izrabotka na

platevi na kabelite kade go istisnuva olovoto Vo

ovoj slu~aj treba da se koristi to po~ist

aluminium koj e pootporen na korozija

Aluminiumot se koristi i vo elektrovakuumskata

tehnika no i kako komponenta na mnogu leguri

Vo ponovo vreme se koristi vo mikroelektronikata pri

izrabotka na elektrodi vo integriranite kola

Lien aluminium se koristi za izrabotka na kafezot na

rotorot kaj asinhronite maini pri izgradba na razni

konstruktivni elementi kaj mernite instrumenti

kuita na instrumenti i aparati anteni i sl

Leguri na aluminiumot Legurite imaat podobreni

mehani~ki svojstva vo odnos na ~istiot aluminium

Aldrej e legura koja sodr`i 03-05 Mg 04-07Si i 02-

03Fe Ostatokot e aluminium Dobrite mehani~ki

svojstva Aldrejot gi dobiva posle termi~ka obrabotka-

kalewe Pritoa vo Aldrejot se obrazuva soedinenie Mg2Si

koe na legurata i dava dobri mehani~ki svojstva

Aldrejot ima gustina 27 Mgm3si = 350MPa

Dll = 65 = 2310-6K-1= 00317m Odovde gledame

deka Aldrejot ja zadr`uva malata specifi~na gustina na

aluminiumot ima dovolno dobra provodlivost a

istovremeno so mehani~kata cvrstina se pribli`uva do

tvrdiot Bakar Aldrejot se koristi za izrabotka na

samonosivi nadzemni vodovi

Provodnicite Al-Če (napraveni od aldrej) mnogu se

koristat vo elektroenergetikata za izrabotka na

nadzemnite prenosni vodovi Toa se usukani mnogu`ilni

provodnici od koi јадрото se sostoi od ~eli~ni `ili

okolu koi po obemot se nao|aat жици од легура на

алуминиум

Mehani~kata cvrstina na takvite provodnici ja dava

~eli~noto јадро a provodlivosta - aluminiumskite `ili

Vakvite provodnici isto taka imaat i relativno golem

polupre~nik to e povolno od aspekt na t nar pojava na

korona koja prestavuva lokalno elektri~no praznewe vo

vozduhot okolu provodnicite kade e elektri~noto pole

najjako Ja~inata na poleto imeno opa|a pri pogolemi

dijametri na provodnikot a pri ist napon na istite

Aluminium conductor steel-reinforced cable (ACSR cable) за пресеци од 254

(AlČe)

Во последните 20 до 30 години се користат специјални легури на Аl и специјални

челици

All Aluminium Alloy Conductor AAAC (до 16 mm2)

Aluminium Conductor Composite Core

ACCCreg conductor

Invar = Fe и Ni

Некои од предностите на спроводниците од типот ACCC

Legurata Silumin (5-13 Si ostatokot Al) i

Duraluminium (35-55at Cu 05-08atMg 05-

08atMn ostanatoto Al) va`ni se vo konstruktivni

celi opto vo tehnikata a potoa i vo

elektrotehnikata

elezo (Fe) Vo prirodata se sreava vo razni rudi od koi

i se dobiva (Magnetit Fe3O4 limonit Fe2O3xH2O siderit

FeCO3 Pirit FeS2

Vo elektrotehnikata za nekoi primeni se koristi

mnogu ~isto (9995) no naj~esto tehni~koto `elezo ima

razni primesi i vakvoto `elezo poznato e pod imeto

~elik

^istoto `elezo e srebreno bel sjaen metal Zavisno

od temperaturata se javuva vo alotropski modifikacii i

toa do 910oC `elezo koe ima volumenski centrirana

kubna reetka od 910 do 1390o e b`elezo so povrinski

centrirana kubna reetka Nad 1390oC pak se javuva so

volumenski centrirana kubna reetka

^istoto `elezo e mek metal Teglivo e i dobro kovko

Ostanati svojstva

t na top 1535oC gustina 787Mgm3 =73WmK toploten

kapacitet c=452 JkgK = 11106K-1 =0098m

=6010 - 4 K-1 elezoto e feromagnetno

elezoto poslabo proveduva toplina i elektri~na

struja od Bakarot i aluminiumot Specifi~niot

elektri~en otpor zavisi od temperaturata nelinearno a

isto taka zavisi i od vidot i koli~estvoto na primesite

Tehni~koto `elezo e mnogu va`no opto vo tehnikata

pred se kako konstruktiven materijal Toa sodr`i razni

primesi vo razni iznosi Golemata primena vo

tehnikata e blagodarenie na mnogu dobrite mehani~ki

svojstva mo`nost za dobra obrabotka osobeno na toplo i

so simnuvawe strugotina Isto taka mo`na e i termi~ka

obrabotka Cenata e relativno niska

Naj~esta i najva`na primesa na tehni~koto `elezo e

jaglenorodot C i prema sodr`inata na jaglewnorodot

se delat najva`nite vidovi Ako `elezoto sodr`i do

17 C toa se vika ~elik i do ovoj procent toa mo`e

da se kova Nad 17C `elezoto se vika lieno i ne

mo`e da se kova Kolku e procentot na jaglenorod

pomal `elezoto e pomeko

elezoto ne e otporno na korozija Na sobna

temperatura i pri zgolemena vla`nost r|osuva

Osobeno brzo korodira na zgolemeni temperaturi

wwwindexmundicom

Индекс на цени на метали

Челик Алуминиум

Бакар

223 Srebro

5000BC 1010-5

47 107868

Ag 1 2 3 4d105s1

a=4086nm 1049

sl230 Osnovni fizi~ki svojstva na srebroto

Srebroto e element od IB grupa na Periodniot Sistem

na elementite Se nao|a samorodno vo prirodata no i vo

soedinenija vo minerali Obi~no i vo najgolem del se

dobiva kako nusprodukt pri dobivaweto na drugite

oboeni metali Sli~no kako i drugite ednovalentni

metali (Cu Au) ne stanuva superprovodnik pri niski

temperaturi Promenata na specifi~nata provodnost od

temperaturata sli~na e so onaa na Bakarot

Srebroto e bel bleskav metal otporen na korozija pri

normalni temperaturi Ima najmal specifi~en

elektri~en otpor (pri normalna temperatura) od site

drugi metali Vo tabelata 214 dadeni se i drugi fizi~ki

svojstva (s = 625 MSm-1 = 0016m

Pova`ni mehani~ki svojstva sesi = 200 MPa Dll =

50 Lesno se obrabotuva na ladno se vala vo tenki

folii se tegne vo tenki `ici Od niv se pravat

kontakti za slabi strui Se primenuva i kako elektroda

pri izrabotka na kerami~ki i liskunski kondenzatori

kade se nanesuva so naparuvawe Srebroto e hemiski

postojano no ne tolku kako drugite plemeniti metali

Po dolgo stoewe na vozduh potemnuva bideji se sozdava

sloj na Ag2S reagiraji so sulfurvodorodot koj go ima vo

vozduhot

Srebroto lesno se lemi zavaruva i obrabotuva Pokraj

gore navedenite primeni se koristi za izrabotka na

katodi na fotokelii niskotemperaturni

termoparovi razni vrsti na prevlaki - posrebruvawe

a osobeno va`na primena e to vleguva vo sostavot na

mnogu leguri i lemovi

2624 Zlato

Zlatoto e element od IB grupa na Periodniot Sistem Vo

prirodata se nao|a samorodno no i vo razni rudi i

minerali smeano so drugi oboeni metali Najgolem

procent se dobiva kako sporeden produkt pri dobivaweto

na drugite oboeni metali (Bakar Cink Olovo)

6000BC 510-8

79 196967

Au 1 3

a=407nm 1932

Sl231 Osnovni fizi~ki svojstva na Zlatoto

Zlatoto e plemenit metal so `olta boja koj e mnogu

otporen na site hemiski vlijanija kiselini i bazi Se

rastvora samo vo tnar carska voda koja e smea od 1

del azotna kiselina HNO3 i tri dela solna kiselina

HCl

Mehani~ki svojstva se Cvrstina si = 150 Dll = 40

Dobro proveduva elekti~na struja i toplina ( = 00225

m) ^istoto Zlato e mnogu meko Lesno se kova vo

listovi i izvlekuva vo mnogu tenki `ici debeli do 10-

7m Lesno se lemi i zavaruva Za dobivawe na podobri

mehani~ki svojstva se legira so Bakar Srebro kalaj

Vo elektrotehnikata se koristi za razni celi osobeno za

elektri~ni kontakti za slabi strui (napr konektorite

kaj merni i slabostrujni uredi kompjuteri i sl se

pozlateni)

Se koristi za zatitni prevlaki - pozlatuvawe za

elektrodi na merni kondenzatori fotootpornici i drugi

optoelektri~ni napravi

Se koristi vo mikroelektronikata za svrzuvawe na

poedini kola vo vid na tenki `i~ki

Se koristi i za niskotemperaturni termoparovi

263 Materijali so mala specifi~na elektri~na

provodlivost

Volfram (W) Metal so siva boja so golema gustina

(193tm3) mnogu tvrd Od site metali ima najvisoka to~ka na

topewe (3380 oC) Drugi svojstva =0055m

Paramagneti~en Se dobiva so slo`ena metalurgiska

postapka od razni rudi So mehani~ka obrabotka -

izvlekuvawe pridobiva vlaknesta struktura i dobra

cvrstina inaku e krt Kolku e potenka izvle~enata `ica

tolku e pocvrsta Na primer `ica so dijametar 5 mm ima

si=500-600 MPa dodeka pri mnogu tenki `ici cvrstinata e

3000 - 4000 MPa Dll = 4

Volframot e va`en metal vo elektrovakuumskata tehnika

Isto taka va`na primena e osobeno kaj sijalicite so

v`areno vlakno koe se izrabotuva od legura na volfram

(Volfram i torium oksid temperatura na isparuvawe 3410-

3665 K)

двојна спирала

тројна спирала

единична спирала

Дијаметарот на влакното на сијалица

со вжарено влакно од 25W230V е

15μm4μm

Platina (Pt) e plemenit metal so bela boja koj ne

oksidira i mnogu e otporen na hemiski reakcii Svojstva

t top 1770oC gustina 214 Mgm3 = 0105 m Odli~no

mehani~ki se tegne vo mnogu tenki `ici i lenti Za

od`arena sostojba e Dll = 30-50 si =150 MPa

Se koristi za izrabotka na termo parovi pri merewe

na visoki temperaturi do 1600oC (zaedno so legurata

platina -rodijum) kako senzor pri otporen termometar

Vo ~ista sostojba ne se koristi za kontakti bideji e

meka no vleguva vo leguri nameneti za kontakti Legurata

so Iridijum e otporna na kiselini i abewe i mnogu e

tvrda I taa se primenuva za izrabotka na kontakti

Nikel (Ni) Srebreno bel metal Mnogu se koristi vo

elektrovakuumskata tehnika Lesno se dobiva vo golema

~istota a se pre~istuva i po elektroliti~ki pat

(9999 Ni) Ima dobri mehani~ki svojstva si = (400-

600)MPa Dll = 35-50 Na ladno dobro se obrabotuva

(kovawe presuvawe valawe izvlekuvawe) Od Nikel se

pravat slo`eni delovi so strogi tolerancii vo pogled

na dimenziite Otporen e na oksidacija i zatoa se

koristi za zatitni prevlaki na drugite metali

(ponikluvawe) Se koristi kako komponenta na mnogu

leguri za provodni i magnetni materijali Spored

magnetnite svojstva feromagneten

Drugi svojstva t na top 1455oC gustina 89 Mgm3 =

0073 m

Olovo (Pb) Metal so siva boja koj na sve` presek bleska

metalno no brzo potemnuva zaradi povrinskata

oksidacija Ima krupna kristalna struktura Ako se

nagrize so azotna kiselina kristalnata struktura se gleda

so goli o~i

Olovoto e mek plasti~en metal so slaba cvrstina si =

15 MPa Dll=55 t na top 327oC gustina 114 Mgm3

=021 m Ima golem specifi~en el otpor Se odlikuva

so golema postojanost na korozija Otporen e na

deluvaweto na voda sulfurna i solna kiselina (pri niski

temperaturi) i drugi hemiski reakcii Go razoruva azotna

kiselina i razni organski soedinenija koi se produkt na

gniewe

Olovoto porano mnogu se upotrebuvalo za oblagawe na

elektri~nite kabeli za polagawe vo zemja za zatita od

korozija Se koristi za toplivi osiguruva~i za olovni

akumulatori za leguri za lemewe Silno gi vpiva

rendgenskite zraci i zatoa se koristi za zatitni oblogi

i zidovi Pritoa 1 mm Olovo e isto efikasno kako i 115

mm ~elik ili zid so debelina 110 mm Legurata na Olovo

so mali dodatoci na Sb Te Cd Cu Ca i Sn dobiva

sitnozrnesta struktura podobri mehani~ki svojstva i

otporniost na vibracii no otpornosta na korozija se

namaluva Se koristi vo kabelskata tehnika Za oblogi vo

kabelite denes vo dobra mera e zamenet so aluminiumot

Olovoto i negovite soedinenija se otrovni

Kalaj (Sn) Srebreno bel metal koj ima jasno izrazena kristalna

struktura Ako vitkame ipka kalaj se slua krckawe koe

poteknuva od trieweto na kristalite Kalajot e mek tegliv metal

koj lesno se obrabotuva na ladno Osobeno lesno se valaat tenki

kalajni folii - staniol Grani~na cvrstina e mala i se dvi`i od 16

do 38 MPa

Osven beliot kalaj koj kristalizira vo tetragonalen sistem

postoi i siv kalaj vo vid na praok (gustina 56 Mgm3)Pri jak mraz

na beliot kalaj se javuvaat sivi fleki bideji se oddeluva siv kalaj

(kalajna ~uma) Pri zagrevawe siviot kalaj se vraa vo bel kalaj Na

160oC preo|a vo rombi~na modifikacija koja e krliva

Pri normalni temperaturi e otporen na korozija na vozduh i na

voda a razredenite kiselini slabo deluvaat Kalajot se koristi za

oblagawe na drugi metali - kalajisuvawe so cel za zatita od

korozija (na pr Bakar) Vleguva vo sostav na mnogu leguri pred se

Bronzata i mnogu lemovi Se koristi vo vid na folija za izrabotka

na elektri~ni kondenzatori

Cink (Zn) Svetol metal koj se dobiva po metalurgiski

pat a potoa elektroliti~ki se pre~istuva Kaj nas Olovo

i Cink se proizveduvaat vo topilnicata Zletovo vo

Veles

Cinkot se koristi za zatita na drugi metali od

korozija osobeno ~elikot (pocinkuvawe) Na primer za

predmeti koi e bidat vo zemja (lenti za zazemjuvawe

dalekovodni stolbovi i sl) Toj vleguva vo sostav na mnogu

leguri pred se Mesingot Se koristi za elektrodi na

galvanski elementi (Leklaneov suv element) za

fotoelementi kako i pri gradba na metal-hartieni

kondenzatori kade se nanesuva so naparuvawe

Nekoi svojstva t na top 420 oC gustina 714 Mgm3 =

0059m

iva (Hg) e metal koj na sobna temperatura e vee vo

te~na sostojba Svojstva ttop -389 oC t na isparuvawe

357oC gustina 136 Mgm3 =0958 m ivata se dobiva

od rudata Cinabarit HgS

ivata lesno isparuva Pareite imaat nizok

potencijal na jonizacija vo sporedba so drugite gasovi i

zatoa `ivata se upotrebuva vo priborite i uredite koi

rabotat na princip na elektri~ni praznewa Takvi se

`ivini lampi ispravuva~i ignitroni i sl Se koristi i

za `ivini kontakti koi imaat mal preoden otpor i vo

relei so `ivini kontakti

ivata na vozduh oksidira samo pri visoki temperaturi

bliski do to~kata na vriewe Mnogu metali kako na

primer alkalni zemno alkalni Mg Al Zn Pb Sn Cd Pt

Au Ag se rastvoraat vo ivata obrazuvaji rastvori -

amalgami Bakarot i Nikelot slabo se rastvoraat

Zatoa `ivata treba da se dr`i vo sadovi od вolfram

жelezo тantal bideji tie ne se rastvoraat vo `iva

Mo`e da se ~uva i vo sadovi od staklo ako istite se

zatitat od krewe so soodvetna obloga napr od drvo

Bakarot lesno se amalgamira ako povrinata mu se

nagrize so azotna kiselina

ivata i nejzinite soedinenija se mnogu otrovni

Osobeno se otrovni pareite na `ivata Pri rabota so

`iva treba da se spazuvaat site poznati zatitni merki

bideji posledicite od trueweto mo`e da se fatalni

(oetuvawe na nervniot sistem)

Ako se rasturi po podot vo laboratorijata treba da se

otstrani to poskoro Za otstranuvawe mo`e da se

primeni mehani~ko sobirawe na kapkite a ako kapkite

se zavle~eni vo sitni puknatini potrebni se silni

pravosmukalki

Od skrini mesta mo`e da se izvlekuva so mnogu`ilna

bakarna fleksibilna pletenica koja e na krajot

amalgamirana (licnesta `ica)

Meki ~elici se koristat vo ograni~en obim za

provodnici na nadzemni vodovi za telefonija kade

`icata se pocinkuva Kako provoden materijal va`no e za

el vle~a bideji inite koi se od `elezo se povraten

provodnik Nedostatok kako provoden materijal e to

`elezoto e magnetno pa se javuva tnskin efekt pri

te~ewe na naizmeni~na struja Ovoj efekt se sostoi vo

potiskuvawe na strujata po povrinata od provodnikot so

to otporot ute povee se zgolemuva

elezoto e mnogu zna~ajno i kao magneten materijal

za to e se govori pokasno elezoto vleguva vo sostav

na mnogu leguri

27 Проводливи материјали за посебна

намена

271 Материјали за отпорници

Поделба Материјалите за отпорници имаат специфичен ел

отпор меѓу 02 и 15 m Бидејќи сите чисти метали имаат

помал специфичен електричен отпор од горе наведената

вредност следува дека ова се по правило легури на разни

метали Видовме дека сите легури имаат зголемен специфичен

електричен отпор а намален температурен коефициент на

отпорот И двете својства овде се пожелни сл230

сл230 Специфичниот отпор и

температурниот коефициент кај

NiCr легурата

Поделбата на материјалите за отпорници може да се изврши по

разни критеријуми Според дозволената работна температура

и специфичниот отпор постојат две главни групи Првата

група се материјалите врз база на Бакар и со релативно мал

специфичен електричен отпор од околу 05 m и дозволена

температура од околу 400oC

Втората група ја чинат легури врз база на Никел или

Железо и тие имаат повисоки работни температури но и

поголем специфичен електричен отпор

Според намената материјалите за изработка на отпорници ги

делиме на

Материјали за изработка на регулациони и општи технички

отпорници

Материјали за изработка на прецизни отпорници во мерната

техника и инструментација како и еталонски отпорници

Материјали за грејни тела во електротермијата

Покрај барањето за што повисок специфичен електричен

отпор кај секоја од овие групи се поставуваат и други

специфични барања

Така на пример од материјалите за општи и регулациони

отпорници се бара да се постојани во текот на времето (да не

ldquoстареатrdquo) да издржуваат трајно температури до 200оC и да се

евтини со оглед на нивната масовна примена

Од материјалите за прецизни мерни отпорници се бара да

имаат што помал температурен коефициент што помала

термо електромоторна сила (ТЕМС) према Бакарот и

голема временска стабилност (да не стареат)

Материјалите за грејни тела треба пред се да

издржуваат високи температури (до 1000oC) и да се што

поевтини Треба да се отпорни на оксидација со

кислородот од воздухот при високи температури и да се

отпорни на дејството на подлогата на која се намотани

Материјали за општи и регулациони отпорници

Овде спаѓаат легурите на Бакар и Никел потоа легурите на

Бакар Никел и Цинк

Најпознат е Константан - от (55Cu 45Ni r=049m

=000004К-1 Лесно се обработува се вала и влече во жици

до 002 mm и вала во ленти Густина му е 89Mgm3 =400-500

MPa =30-50 Се испорачува гола жица без изолација но

оксидирана (црна боја) така што оксидот служи место

изолација и може да се мота завој до завој ако напонот меѓу

завоите не надмине 1 V Константанот има голема ТЕМС према

Бакарот (43 VoC) па затоа е неупотреблив во мерната техника

(освен за термопарови) Заради разликата во температурите на

спојните места се јавуваат електромоторни сили кои ги

искривуваат мостните и компензационите мерења

Друга позната легура е легурата од Бакар Никел и Цинк

каде во претходниот состав половината Никел е заменет

со Цинк Трговски имиња се Ново Сребро Аргентин

Никелин Просечен состав 60Cu 20Ni 20Zn

Својства r=03-04m = 00002-00008К-1

Материјали за прецизни отпорници

За да се постигне поефикасно сузбивање на температурната

зависност на отпорот на мерните отпорници потребно е да се

знае зависноста на специфичниот отпор на материјалот од

температурата и да се одбере погодна работна температура За

разлика од зависноста на отпорот од температурата кај чистите

метали овде таа зависност не е линеарна сл231

сл231 Температурна зависност на

специфичниот отпор и температурниот

коефициент на отпорот кај некои легури за

прецизни отпорници

Најпознат и со најдолга традиција е Манганин -от (86 Cu

12Mn 2Ni) кој преставува тројна манганова Бронза

Својства =000001К-1 ТЕМС према Бакарот 1VK r=043

m За постигање на мал температурен коефициент и голема

временска постојаност манганинот се подвргнува на

специјална топлинска обработка (жарење на 350-550oC во

вакуум и бавно ладење

Готовите изработени (намотани) отпорници се подвргнуваат на

вештачко (100-120oC во текот на 1 ден) стареење како и

природно стареење (мирување во текот на повеќе месеци пред

уградбата

Манганинот доаѓа во вид на жици или ленти изолиран со

свилен оплет или лак Добро се леми меко

Слојни отпорници Додека претходниве отпорни материјали

се испорачуваат во вид на жица или ленти од кои треба да се

изработи отпорникот постојат и слојни отпорници кои се

готови изработени со напарување на отпорен слој на

изолационен носач од керамика или стакло Материјалот за

напарување може да биде јаглерод или повеќе метали или

метални соединенија

Овие отпорници се изработуваат и за многу високи номинални

вредности на отпорот што е тешко изводливо кај отпорници од

жица (1 до 100 М и повеќе) а моќности се движат 0025-100 W

Тие имаат мал коефициент мала ТЕМС према Бакарот а

добро се угодени уште фабрички на потребната вредност Некои

изведби се добро заштитени од надворешни атмосферски

влијанија

За мали моќности денес се изведуваат во изведби згодни за

дирекно лемење на печатени кола и имаат изглед како и другите

чипови Но не сите изведби од нив може да се класифицираат во

мерни

Материјали за грејни тела

За овие цели се применуваат пред се легури врз основа на

железото Отпорноста на високи температури се објаснува со

фактот што при високи температури и во воздушна средина на

нивната површина се создава густ непрекинат оксиден слој кој

цврсто се приљубува кон површината Оваа појава општо кај

металите се карактеризира со тн ldquoволуменски коефициент

на оксидирањетоrdquo кој преставува однос на волуменот на

оксидот према волуменот на металот кој влегува во тој оксид

каде е молекуларната маса на оксидот е густината на

металот е бројот на атоми од металот кој влегува во

молекулот на оксидот е атомската маса на металот е

густината на оксидот Ако gt1 образуваниот оксиден слој

создава врз металот цврст непрекинат покрив а ако е lt1

покривката не е прекината Пример за Al е =16 а за

железото е lt1

M rmn

A ro

KK

KK

KM

nAm

o

r

r(287)

За оваа цел во легурите за вакви материјали мора да влезат

метали со gt1 а вакви се Ni Cr Al Железото се додава

за да се добие поголем специфичен електричен отпор а и

заради цената Колку е содржината на Железо поголема

отпорноста на високи температури е помала

K

Легурите Fe-Ni-Cr се викаат со општо име Нихроми ако

содржината на железо е мала или Феронихроми ако

содржината на железо е поголема Во табелата 215а дадени

се нивните својства Тие имаат si=650-700 MPa Dll = 25-

30 Овие легури доаѓаат под разни трговски имиња како

Цекас Нихром Хромел Хромин Ферохромин

Друга група легури се легурите врз база на Fe-Cr-Al

општо наречени Фехрали или Хромали И овие се

преставени во табелата 215а Имаат задоволителна

цврстина =700-800 MPa =(10-20) Ds

За грејни тела се користат и метали со висока точка на

топење како Pt W Mo Ta Овие метали се користат ако е

потребно да се постигне висока температура (WMo Ta) или

мало оддавање на материјал (Pt) Намотките од Mo W Ta

треба да се користат во заштитна атмосфера заради склоноста

кон оксидација

Други материјали за високи температури се легурите

MoSi2 MoSi и SiC (Овој е полупроводник) Отпорноста на

висока температура се засновува на создавањето заштитен

слој SiO2 на површината на овие материјали

Графитот се користи за највисоки температури (до

3000оC) во заштитна атмосфера

На долната шема нагледно се дадени максималните работни

температури на материјалите за грејни тела

Според тоа дали се работи за чист метал или легура треба да

се смета со помал или поголем прираст на отпорот при

загревањето на греачот При силицијум карбидот и графитот

(до 500оC) температурниот коефициент на отпорот е

негативен

Битно за Хром -Никелните легури во однос на

отпорноста на високи температури е коефициентот на

линеарното ширење на металот и површинскиот оксиден слој

кои мора да се блиски по износ за да не дојде до пукање при

промени на температурите Затоа режими на работа со нагли

промени на температурите (особено вклучување и

исклучување) се одразуваа многу негативно на животниот

век на греачите одошто континуирана работа при иста

температура Исто така механички несовршености

стеснувања може да се причина греачот брзо да прегори

Долготрајноста на греачите од отпорните легури може да се

зголеми ако се изолираат од пристап на кислород до

површината на жицата Затоа се конструираат цевни греачи

каде спиралата од грејна жица е сместена во цевка од метал

отпорен на оксидација Внатрешноста на цевката е исполнета

со материјал со добра топлинска проводливост нпр MgO

Такви се греачите во бојлери печки

272 Примени за мерење температура

За електрично мерење на температурата се користат

отпорни термометри и термоелементи (термопарови)

Кај отпорниот термометар се користи приближно

линеарната зависност од температурата на специфичниот отпор

на чистите метали Заради својата хемиска стабилност најчесто

се користи платината Специфичниот отпор при 0оC е

=98310-6 ( cm) а средниот температурен

коефициент меѓу 0 и 100oC е 000385оC-1 Се применува во

температурното подрачје од -200 до +800oC но во принцип

можна е примена и до 1200oC За температурно подрачје од -

60oC до +200oC се користи исто така и Никел ( =069оC)

r

r

сл233 Зависност на отпорот кај отпорниот

термометар Pt100 и Ni100 според DIN 43760

Термоелектричен спрег или термопар е електрично

проводно коло составено од 2 различни материјали чии краеви

се наоѓаат на различни температури Со мерење на

термоелектромоторната сила ТЕМС која ја создава термопарот

може да се одреди температурата на мерниот крај ако е

позната карактеристиката на термопарот За ова и најчесто се

користат термопаровите На сл234 прикажана е шема на

термопар

Причината за појава на разлика на потенцијали е разликата во

излезната работа на електроните за секој од металите А и B а

исто така и разликата во концентрациите на електроните во

металите А и B а ова може да се толкува како разлика во

притисокот на електронскиот гас во двата метали

21 TTU (288)

Според електронската теорија на металите се покажува

дека за разлика на потенцијалите вреди

каде е константа за даден термопар и претставува

коефициент на термоелектромоторната сила Гледаме дека

ТЕМС е пропорционална на разликата во температурите на

двата споја Во реалноста пак оваа зависност не секогаш е

строго линеарна

Бидејќи за термопаровите се битни само температурните

разлики потребно е да постои една позната (споредбена)

температура (на пример мешавина од вода и мраз) За

приближни мерења напр во индустријата доволно е едниот

спој да е на собна температура

При изборот на материјали за термоелементи особено се гледа

на задоволување на следните барања

- Висок термонапон односно се бара комбинација на

материјали кои во термоелектричната редица лежат колку е

можно повеќе оддалечени

- По можност линеарна зависност на термонапонот од

температурата

- Хемиска отпорност при високи температури

сл234 Шема на термопар

За изработка на термопарови се користат следните легури

Копел 56Cu 44Ni

Алумел 95Ni остатокот Al Si Mg

Хромел 90Ni 10Cr

Платинародијум 90Pt 10Rh

како и Железо Бакар Константан

Температурите до кои се користат поедини термопарови се

Платинародијум - Платина - до 1600 oC

Бакар-Константан и Бакар-Копел - до 350оC

Железо-Константан Железо-Копел Хромел-Копел - до

660оC

Хромел-Алумел - до 900-1000оC

сл235 Зависност на ТЕМС од

разликата на температури D на

топлиот и ладниот спој за разни

термо-

парови 1-Хромел-Копел 2-Железо-

Копел

3-Бакар-Копел 4-Железо-

Константан

5-Бакар-Константан 6-Хромел-

Алумел

7-Платина-Платинародијум

273 Легури за Тензометрија

Овие легури се применуваат во претворувачи на

деформација кои служат за мерење на деформации сили

забрзувања Принципот на работа на такви преобразувачи

се засновува врз менувањето на отпорот при деформацијата

на тензометрискиот елемент Коефициентот на

тензоосетливост се дефинира со

D

D

RRK

каде е промената на при промена на должината

Основен материјал за тензометриски преобразувачи кои работат

на релативно ниски температури е константанот

DR R D

Ако на метална жица или лента делува механички напон на

истегнување настанува едно издолжување кое е поврзано со

намалување на попречниот пресек Одовде резултира и

промената на електричниот отпор но и влијанието врз

подвижноста на електроните заради изобличување на

кристалната решетка Отпорот на овој материјал е

nn eNAenAR

r

21

каде е должината е попречниот пресек е

концентрацијата на електроните и е подвижноста на

електроните е вкупниот број електрони во

мерната лента Одовде се добива

A n n

nAN

n

n

R

R

D

D

D

2

(289а)

(290)

n

n

R

R

D

D

D

2

Bideji spored (289a) e

so diferencirawe se dobiva

nfR

n

n

ffdR

D

D

Ако ја занемариме промената на подвижноста на електроните

добиваме

22 D

D

R

R (291)

а ова значи дека кај мнозинството метали релативната промена на

отпорот е околу 2 пати поголема од издолжувањето

Општо земено е односно односот на релативната

промена на отпорот према релативната промена на

издолжувањето е дадена со коефициентот

Со цел да се приметат и мали промени на должината треба

факторот да биде колку е можно поголем а температурниот

коефициент на специфичниот отпор да е колку е можно помал K

K

DR

R

D

KR

R

D

Кај полупроводните материјали е обратно во равенката 290

доминира вториот член односно промената на подвижноста на

носителите При добар избор на материјали се добива голема

осетливост K 200

Табела Легури за тензометрија

материјал состав фактор K

константан жица 55Cu 44Ni1Mn 2

Fe-Ni - жица 65Ni20Fe15Cr 25

Iso-elastic - жица 52Fe36Ni85Cr 35Mn 36

Fe - жица 100 Fe -40

274 Материјали за топливи осигурувачи

Топливите осигурувачи служат за заштита на

електричните уреди апарати и инсталации од прекумерно

загревање и прегорување кое се јавува ако струјата во колото

се зголеми над одредени вредности (обично при куси врски)

Према брзината на реагирањето (топење и прекинување на

струјното коло) постојат брзи и спори осигурувачи а според

висината на работниот напон постојат осигурувачи за висок

и за низок напон

Брзите осигурувачи мораат да издржат струја од 5In за

време од 01 s после што треба да прегорат Среброто е

најпогодно за оваа цел бидејќи брзо се топи при достигање

на температурата на топењето Може да се употреби за сите

јачини на струјата но заради високата цена се користи само

за струи до 5 А За појаки струи се користи легурата 50

Ag 50 Cu

Спорите осигурувачи треба да издржат струја чија јачина

е 10In за време од 1 s и потоа да прегорат За оваа цел

најпогоден материјал е Алуминијумот Тој споро реагира на

куси преоптоварувања во електричната мрежа што

обезбедува непрекинатост во работа ако преоптоварувањето

е кусотрајно

За низок напон и големи јачини на струјата се користат

ленти од Алуминијум кои се со специјален облик со тесни

калибрирани мовчиња

За низок напон и помали јачини на струјата (5-30А) се

користи легурата 67Pb 33Sn Жичките обично се

сместени во порцеланско куќиште исполнето со чист кварцен

песок со цел песокот да го апсорбира растопениот метал за

да се избегне напарување на ѕидовите од порцеланското

куќиште

За ниски напони и слаби струи се користи сребро За

многу слаби струи до 10 mA (на пример во телефонија) се

користи Платина

Кај високонапонските осигурувачи за заштита на

трансформатори со мала моќност се користат специјално

конструирани осигурувачи каде елементот е од чисто сребро

275 Легури за лемење

Легурите за лемење или лемовите се делат на меки и

тврди Меките лемови се топат под 400oC а тврдите - над

500oC

Лемењето е постапка со која два метални проводника се

сврзуваат со проводна врска со помош на трет метал - лем со

употреба на топлина при што точката на топење на лемот е

пониска од точката на топење на деловите кои се спојуваат и

лемот се топи Лемењето често се остварува и само заради

создавање на конструктивна врска - механички спој на два

метални предмети

При лемењето стопениот лем доаѓа во допир со површината на

металите кои се лемат ги влажи и се растекува по нив ги

исполнува сите шуплини и неравнини При ова лемот

дифундира во основниот метал а основниот метал се раствора

во лемот како резултат на што се образува меѓуслој кој после

ладењето дава цврста и проводна врска

Освен според температурата на топењето лемовите битно

се разликуваат и според механичките својства Меките лемови

имаат гранична цврстина на истегнување lt 50-70 MPa а

тврдите - до 500 MPa

Типот на лемот се избира зависно од видот на металите

кои се сврзуваат потребната механичка цврстина корозионата

отпорност цената и обезбедувањето на добрата проводливост

на врската - специфичната електрична проводливост на лемот

s

Меките лемови во основа се состојат од калајно оловна

легура и содржат калај од 18 до 90 Специфичната

електрична проводливост изнесува од 9 - 18 од

стандардниот Бакар а температурниот коефициент на

линеарното ширење = (26-27)10-6К-1 Постојат исто така

меки лемови со додаток на Al и Ag За добивање на ниска

точка на топење се додаваат Bi и Cd но механичката

цврстина на ваквите лемови е мала

Од тврдите лемови најраспространети се Бакарно-

Цинкови лемови и сребрени лемови

Својствата на најважните видови лемови дадени се во

табелата 216

Табела 216 Најважни видови лемови

тип - име состав својства примена

густина

Mgm3

цврстина

MPa

ттопење

oC

Оловно - калаен Sn=48-90

Sb=015-25

Pb=остатокот

76-102 28-43 190-277 Бакар и бакарни легури

Сребро поцинк железо

калајно - оловно кад-

мијумски

Sn=47-50

Pb=32-36

Cd=17-18

- - 145-180 Бакар и бакарни

легури сребро напа-

рување керамика

калајно оловно

сребрен - кадмијумски

Sn=30 Pb=63

Cd=5 Ag=2

- - 225 исто

Вудов метал Sn=125 Pb=25

Cd=11 Bi=50

- - 605 разни материјали за

многу ниски темпер

Бакар цинков Cu=36-54

Zn=остатокот

77-83 220 825-860 Бакар легури на

Бакарот Челик

Бакарен-Сребрен

Цинков

Cu=26-40 Ag=25-70

Zn=4-25

89-98 280-350 720-765 Бакар и бакарни

легури Ag Pt W чeлик

Помошни средства за лемење-топители Ова се помошни

материјали кои го олеснуваат лемењето Најчесто без нив

воопшто не може да се леми Нивната улога се состои во

следното

-Да го растворат и одстранат оксидниот слој и

нечистотиите од деловите кои се лемат

-Да ја заштитат површината на металот при лемењето а

исто така и лемот од оксидација

-Да го намалат површинскиот напон на растопениот лем и

овозможат добро натопување (течење) кон површините кои се

спојуваат

Според делувањето врз материјалите кои се лемат овие материјали се

Активни топители (кисели) Тие се приготвени врз база на активни

материјали како солна киселина хлорни и флуорни соединенија на метали

Тие интензивно ги раствораат оксидните слоеви на површината на

металите со што се добива добра атхезија и висока механичка цврстина на

спојот После лемењето треба остатоците од тие средства веднаш да се

одстранат - исперат бидејќи тие го нагризуваат лемот и материјалите кои се

залемени Овие не се користат во електронските склопови и други осетливи

уреди

Безкиселински топители Овде е пред се Калафонијумот и топители

направени на негова основа со додаток на неактивни материјали како

глицерин алкохол

Активирани топители се топители на база на Калафонијум со додаток

на активатори мало количество салицилна киселина анилини на солна и

фосфорна киселина и др

Антикорозивни топители се направени врз база на фосфорна

киселина со додаток на разни органски соединенија и растворувачи

Остатоците од овие топители не предизвикуваат корозија

276 Материјали за контакти

Кај материјалите за контакти се поставуваат следните

барања

а) Мал преоден отпор

б) избегнување на појавата на ldquoзаварувањеrdquo или

ldquoзалепувањеrdquo на контактите

ц) Отпорност према пренос на материјал

д)отпорност против нагорување при вклучување под товар

Во телекомуникационата техника особено се цени сигурноста

на контактот те постојана и ниска вредност на преодниот

отпор Притоа треба да се земе предвид влијанието на околниот

воздух односно заштитниот гас Цената на чинење не е многу

битна бидејќи се работи за мали количини на материјал

За контактни површини особено се интересни следните

материјали

Cu Ag Au

Ru Rh Pd Os Ir Pt

Mo W

При погон во воздух кај Cu и Ag треба да се смета со

создавање на површински слоеви При тоа кај Cu се создава

Cu2O кој има полоши својства на проводливост одошто Ag2S

така што Ag контактите се подобри Во обата случаи

позлатување на површината дава многу добри резултати

Кај чистите метали Cu Ag Au постои голема склоност

кон заварување и пренос на материјал (особено кај Ag)

Подобрување на својствата се добива со взаимно легирање

(например AuAg CuAg) и со легирање со други елементи

(например AgCd)

Често се користи материјалот AgCdO Овој материјал се

добива со ldquoвнатрешна оксидацијаrdquo на AgCd (Греење во

оксидациона атмосфера на оваа легура) Во праксата барањата

под ц) и д) се дефинираат како ldquoотпорност кон трошење

(абење) Општо земено потребно е да се направи компромис

меѓу максималнаата отпорност кон трошење и минимален

контактен отпор (сл236)

При примената на платиновидните метали како контактен

материјал важи следната вредносна скала (според растечка

цена по cm3)

Pd-Ru-Rh-Pt-Ir-Os

За контакти за највисок отпор на нагорување се користи

Mo W и синтерирани материјали врз база на AgMo

AgW CuW и други Овде доаѓа до израз механичките

својства на волфрамот со електричните својства на Бакарот

и Среброто)

За раставни контакти за апарати за голема моќност

се користи легура

Ag+(CoNiCrWMo Ta) потоа легура Cu+WMo легурата

Au+WMo

За лизгачки контакти се користат материјали отпорни

на абење За таа цел погодни се ладно валан тврд бакар

берилиумска Бронза а исто така и материјали врз база на

Ag-CdO Четкиците за лизгачки контакти кај вртливите

електрични машини се направени од јагленородни

производи како е подолу објаснето

сл 236 Квалитативна врска

меѓу контактниот отпор и

отпорот кон абење (трошење)

Стрелките означуваат смер на

растење

277 Јагленородни материјали

Јагленородот во електротехниката има важна улога пред

се кога се јавува во вид на графит или аморфен јаглен Во

овие модификации тој по својата проводливост спаѓа во

полупроводниците но според примената најчесто се третира

како проводлив материјал

на четкички за лизгачки контакти кај електричните машини

Примената на јагленородот е во вид на електроди за лачни

печки во електротермијата електроди за лачни светилки

електроди за електролитски купатила електроди за

галвански елементи Се користи исто така како променлив

отпорник за регулација на јачината на струјата при која

примена е во форма на столб од плочки при што отпорот се

менува со менување на притисокот на столбот Кај

јагленовите микрофони јагленот е променлив отпорник во

форма на зрнца Но многу важна примена особено во

енергетиката е изработка

Како појдовна суровина за производство на електротехнички

јаглен се користат саѓи природен јаглен и антрацит За

добивање на бараните форми потребно е и врзивно средство

за што се користи катран водено стакло а понекогаш и

различни смоли Јагленовите суровини во добро измелена

состојба се мешаат со врзивно средство а потоа се формираат

во потребните облици со пресување или истискување Потоа

следи процес на печење кое обично трае долго и по неколку

недели Условите при печењето одредуваат во каква

модификација ќе се јави јагленородот во готовиот производ

Обично печењето се врши на температура од околу 800оC а за

да се постигне графитирање на производот потребно е печење

на 2200oC За да се добијат електроди кои ќе се користат за

високи работни температури потребно е печење на 3000oC

Сите производи од јаглен имаат негативен коефициент на

отпорот

Јагленот како контактен материјал има големи предности Кај

него не постои можност за заварување на контактите бидејќи

јагленот не се топи на високи температури Јагленот создава

испарливи оксиди и неговата површина секогаш е чиста

Својствата на јагленот при ниски напони да исклучува големи

струи овозможува негова примена за изработка на четкички за

електрични машини

Четкичките за електричните машини според составот ги

делиме на неколку групи

а) Јагленови четкички или четкички од тврд јаглен Тие се

составени од аморфен јаглен (добиен од саѓи или од кокс)

Јагленовите четкички се одликуваат со голема механичка

цврстина Наменети се за помали струјни оптоварувања и за

помали периферни брзини

б) Графитни четкички Овие се произведуваат од различни

врсти на графит Тие се помеки од јагленовите и имаат слоеста

структура која е карактеристична за графитот Наменети се за

поголеми струјни оптоварувања и поголеми периферни брзини

ц) Електрографитни четкички се добиваат со графитирање на

јагленот на високи температури во електрични печки На овој

начин се одстрануваат сите нечистотии и се добиваат четкички

со одлични механички својства Според степенот на

графитирањето се користат за умерени до големи струјни

оптоварувања и големи периферни брзини

д) Металографитни четкички Ови се добиваат така што на

правот од графит пред пресување се додава 20-90 метална

прашина (бакарна или бронзена а може и сребрена) Овие

четкички имаат особено низок специфичен електричен отпор а

преодниот пад на напон на четкичката е мал

Ориентациони податоци за поедини врсти на четкички дадени

се во долната табела

вид дозволена

густина на

струја Acm2

дозволена

периферна

брзина ms

специфичен ел

отпор

m

коефициент

триење

пад на

напон

V

јагленови 4-6 15-20 18-60 02-03 15-25

графитни 8-12 20-40 10-40 01-02 20-35

електрографитни 8-12 40-60 10-65 015-025 2-3

металографитни 10-25 20-40 005-12 005-015 03-10

Горните податоци се зависни и од притисокот на четкичките

Ориентациионо тој треба да биде во границите од 180 - 400

gcm2

• 05
• 07
• 08