1

T14 Elektrotechnológia

Zostavil: © Peter Wiesenganger

1. Definícia

Elektrotechnológia je vedný odbor o elektrotechnických materiáloch, výrobných metódach

a procesoch spracovania materiálov, polotovarov a výrobkov v elektrotechnike a elektronike.

2. Základné pojmy

Látka – hmota, ktorá má v stave pokoja určitú hmotnosť.

Surovina – východisková látka, ktorá ešte nemá vhodné vlastnosti pre spracovanie.

Elektrotechnický materiál – látka určená na použitie pri výrobe elektrotechnických zariadení

alebo ich súčastí.

Polotovar – elektrotechnický materiál vo forme vhodnej na dopravu, skladovanie a hlavne na

ďalšie spracovanie.

3. Delenie elektrotechnických materiálov podľa kritérií

- skupenstvo: pevné, kvapalné a plynné,

- chemická podstata: organické a neorganické,

- zloženie: čisté, zmesy, zliatiny a zlúčeniny,

- štruktúra: nekryštalické a kryštalické (polykryštalické a monokryštalické),

- praktické použitie: vodiče, magnetické, izolačné a polovodivé.

Ďalšie kapitoly budú delené podľa kritéria praktické použitie.

3. Elektricky vodivé materiály - vodiče

Charakteristickou vlastnosťou týchto materiálov je veľká merná elektrická vodivosť

v rozmedzí od takmer nuly u supravodičov až po hodnotu 10-4 Ω.m u ostatných vodičov.

Merná jednotka odporu p sa počíta zo vzťahu p = (R x S) / l, pričom R je odpor vodiča, S plocha

jeho kolmého prierezu a l jeho dĺžka. Jednotkou je teda (Ω x m2) / m a po vykrátení m

dostávame Ω.m.

Merná jednotka vodivosti τ je prevrátenou hodnotou merného odporu, takže τ = 1 / p.

Hodnoty merného odporu niektorých prvkov a zliatin sú nasledovné:

- Ag – 1,6 .10-8 Ω.m

- Cu – 1,75 .10-8 Ω.m

- Al – 3,3 .10-8 Ω.m

- Bronz – 2,4 .10-8 Ω.m

- Fe – 13 .10-8 Ω.m

- konštantán – 50 .10-8 Ω.m

Samostatnou vlastnosťou niektorých látok je supravodivosť, ktorá sa prejavuje pri teplotách

nižších ako 23 K (stupňov Kelvína). Obdobná je kryovodivosť veľmi čistých kovov v oblasti

najnižších teplôt. V oboch prípadoch sa dosahuje takmer bezstratový prenos elektrickej energie.

2

4. Ďalšie vlastnosti vodičov

Teplotný súčiniteľ odporu – číselne udáva o akú hodnotu sa zmení odpor vodiča 1Ω pri zmene

teploty o 1oC. Môže byť kladný aj záporný.

Hustota – udáva hmotnosť objemovej jednotky materiálu pri danej teplote.

Teplota tavenia – je teplota, pri ktorej prechádza materiál z pevného do kvapalného skupenstva.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti – udáva množstvo tepla, ktoré prejde u kocky s hranou 1m z jednej

plochy kocky na protiľahlú plochu pri zmene teploty o 1oC.

Teplotný súčiniteľ dĺžkovej rozťažnosti – udáva číselne o koľko sa zmení dĺžka 1m látky pri

zmene teploty o 1oC.

Medza pevnosti v ťahu – najväčšie možné napätie v materiáli pri naťahovaní, ktorému materiál

ako celok odoláva bez toho aby sa porušil.

5. Rozdelenie vodičov

- materiály s vysokou vodivosťou,

- ťažko taviteľné kovy,

- kovy a zliatiny pre rezistory,

- kovy a zliatiny pre zvláštne účely,

- elektrotechnický uhlík.

6. Materiály s vysokou vodivosťou

Materiály s vysokou vodivosťou sú rozdelené do nasledovných skupín:

- meď Cu,

- Zliatiny Cu: mosadze, bronzy,

- hliník Al a jeho zliatiny,

- striebro Ag,

- iné vodivé kovy: zinok Zn, kadmium Cd, cín Sn, olovo Pb, nikel Ni, berýlium Be, titan

Ti, antimón Sb, bizmut Bi a ortuť Hg,

- ostatné technicky dôležité kovy: kobalt Co, mangán Mn, chróm Cr, zirkón Zr, prvky

a kysličníky vzácnych zemín a prvky platinovej skupiny: platina Pt, paládium Pd,

irídium Ir, osmium Os, ruténium Ru, ródium Rh a rénium Re,

- zlato Au,

- ľahkotaviteľné kovy: gálium Ga, indium In a titan Tl,

- ťažkotaviteľné kovy: wolfrám W, molybdén Mo, tantal Ta

- alkalické kovy: lítium Li, sodík Na, rubídium Rb, césium Cs a kálium (draslík) K

Niektoré z týchto materiálov si uvedieme podrobnejšie.

6.1 Cu

Je to jeden z najdôležitejších kovov v elektrotechnike. Má výbornú vodivosť elektrickú aj

tepelnú, odolnosť voči korózii, vhodné mechanické vlastnosti – tvárnosť za studena aj tepla, dá

sa spájať spájkovaním aj zváraním. Podľa mechanických vlastností sa delí na 3 druhy.

Mäkká Cu sa používa na inštalačné vodiče, prepojovacie šnúry, káble a vinutia elektrických

strojov. V týchto prípadoch sa využíva jej ohybnosť.

Polotvrdá Cu je ešte tvárna, mierne pružná a používa sa na výrobu vonkajších vodičov,

profilových vodičov a namáhané plechy.

3

Tvrdá Cu má veľkú pevnosť a pružnosť, je vhodná pre vonkajšie vedenia VN a tiež pre silne

namáhané koštrukčné časti elektrických zariadení.

6.2 Zliatiny Cu

Mosadze – sú to zliatiny Cu so Zn, pričom obsah Cu je väčší ako 50 %. Majú väčšiu

mechanickú pevnosť ako samotná Cu a sú lacnejšie. Ich hlavnou výhodou je veľká ťažnosť,

takže sa dajú ľahko tvarovať a lisovať. Podľa použitia existujú 3 druhy mosadzí:

- pre tvárnenie, obsahujú 58 – 96 % Cu, pričom mosadze s viac ako 80 % Cu nazývame

tombaky,

- pre odlievanie s obsahom Cu 58 – 63 %,

- pre zvláštne účely s prímesami Sn, Ni, prípadne s prímesami ďalších kovov. Takéto

mosadze sa nazývajú podľa prímesí niklové, cínové a podobne. Niklové mosadze sú

biele a nazývajú sa alpaka, pakfong alebo nové striebro. Mosadze s prímesami majú

dobré mechanické vlastnosti, sú pružné a odolné voči korózii.

Obecne sa mosadze označujú písmenami Ms, za ktorými nasleduje číslo udávajúce obsah Cu v

%. Mosadz Ms 54 s bodom tavenia nad 750oC je vhodná ako tvrdá spájka na spájkovanie Cu,

mosadze, bronzu a oceli.

Bronzy - sú zliatiny Cu s Sn, prípadne aj s Al, Si a Be. Majú dobrú elektrickú vodivosť, veľkú

mechanickú pevnosť, tvrdosť a odolnosť voči korózii. Sú dobre tvárne, dajú sa zvárať aj

spájkovať.

Cínové bronzy obsahujú 20 % Sn a 0,3 % P a nazývajú sa aj fosforové bronzy. Pridaním Zn

a Pb do cínových bronzov vznikajú červené bronzy.

Hliníkové bronzy obsahujú 10 % Al a majú zo všetkých zliatin Cu najmenšiu hustotu.

Kremíkové bronzy obsahujú do 50 % Si. Majú veľkú pevnosť a odolnosť voči korózii.

Berýliové bronzy obsahujú do 2,5 % Be a pevnosťou sa vyrovnajú oceliam. Sú výborným

materiálom pre pružiny a kontakty.

6.3 Al a jeho zliatiny

Al je druhý najpoužívanejší vodič po Cu. Elektrovodný Al obsahuje najmenej 99,5 % Al. Al je

voči Cu lacnejší a dostupnejší a má väčšiu odolnosť voči korózii. Jeho prednosťou je aj

možnosť anodickej oxidácie – eloxovanie, pričom sa na povrchu Al vytvorí tenká trvalá vrstva

oxidu s veľkou tepelnou odolnosťou. Nevýhodou voči Cu je menšia vodivosť a horšie

mechanické vlastnosti (tzv. tečenie pri silnom stlačení). Al sa dá aj zvárať, ale len v ochrannej

atmosfére alebo pridaním zvláštneho tavidla, inak zvarovaniu vadí vznik vrstvy oxidu pri jeho

zahriatí.

Al sa delí podľa medze pevnosti v ťahu na mäkký, polotvrdý a tvrdý. Používa sa na laná

vonkajších vedení, ktoré majú oceľové duše, na vinutia veľkých elektrických strojov a Al fólie

sú aj elektródami niektorých druhov kondenzátorov.

Zliatiny Al majú podstatne lepšie mechanické vlastnosti ako samotný Al, ale je to za cenu

zníženia elektrickej vodivosti. Zliatiny Al sa delia na tváracie a zlievarenské. Najznámejšími

zliatinami pre tváranie sú duralumin a superdural. Zlievarenské zliatiny majú omnoho horšie

mechanické vlastnosti a najznámejšou zliatinou je silumin.

4

6.4 Ag

Ag má najväčšiu elektrickú a tepelnú vodivosť zo všetkých kovov, na vzduchu prakticky

neoxiduje. Používa sa na vývody keramických kondenzátorov, strieborný lak sa vpaľuje do

keramiky a tiež sa postriebrujú Cu vodiče pre cievky s požiadavkou na vysoké Q.

6.5 Iné vodivé kovy

Zn je namodrale biely kov, ktorý sa dá spájkovať a používa sa na elektrolytické pozinkovávanie

oceľových súčiastok ako ochrana pred koróziou, na elektródy galvanických článkov, ako aj na

výrobu zliatin (mosadz, tvrdé spájky).

Cd je mäkký striebrolesklý kov s podobnými vlastnosťami ako Zn. Je jedovatý, ale aj tak sa

používa na kadmiovanie oceľových súčiastok (skrutky).

Sn je biely, mäkký kov a používa sa na spájkovanie Cu, ako aj na pocínovávanie medených

a oceľových dielov. Je odolný voči korózii, nie je jedovatý a môže byť použitý aj

v potravinárstve. Taktiež sa používa do zliatin (cínový bronz).

Ni je biely pomerne ťažký kov a požíva sa na povrchové úpravy poniklovaním, pretože dobre

odoláva atmosférickým vplyvom. Je feromagnetický.

Ti je biely kov s malou elektrickou a teplotnou vodivosťou, ale má dobré mechanické vlastnosti

a odolnosť voči korózii. Je vhodný do zliatin.

Co je biely kov s feromagnetickými vlastnosťami a používa sa ako prísada v magnetických

materiáloch a v zliatinách s Fe (rýchlorezné a žiaruodolné ocele).

Cr je lesklý kov s veľkou stálosťou na vzduchu i v agresívnych prostrediach. Používa sa na

povrchové úpravy galvanizáciou a je vhodný aj do prostredí s vysokou teplotou. Nachádza sa

aj v zliatinách.

6.6 Kovy platinovej skupiny

Pt je striebrolesklý kov a patrí k najťažším kovom. Má vysokú odolnosť voči poveternostným

vplyvom a agresívnemu prostrediu. Používa sa na kontakty pri spínaní malých napätí a na

zdobenie porcelánu.

Pd má veľmi podobné vlastnosti ako Pt, je ale dostupnejšie a lacnejšie. Používa sa do

kontaktných zliatin a ako tvrdá spájka.

Ir a Os majú najväčšiu hustotu z kovov, vysokú tvrdosť a odolnosť voči korózii. Využívajú sa

v zliatinách pre vysoko namáhané kontakty.

Rh a Ru sú používané do kontaktných zliatin spolu s Pt a Pd. Samotné Rh sa používa aj pre

galvanické povlaky kontaktných častí.

6.7 Au

Zlato je významný elektrotechnický materiál pre svoju vysokú odolnosť voči korózii a to aj

v agresívnych prostrediach. Používa sa hlavne na pozlacovanie kontaktov. Je ľahko

tvarovateľné aj pri normálnej teplote a dá sa dobre zlievať.

7. Ťažkotaviteľné kovy

Ich teplota tavenia je nad 2000o C, preto sa pri ich výrobe používa technológia práškovej

metalurgie. Patria sem W, Mo a Ta.

5

W je kov oceľovošedej farby s vysokou pevnosťou v ťahu. Používa sa do zliatin s Fe, pričom

vznikajú wolfrámové ocele a spekané karbidové zliatiny. Tenké wolfrámové drôty sa používajú

ako vlákna klasických žiaroviek.

Mo je kov šedobielej farby používaný napr. na držiaky vláken v žiarovkách. Mo fólie sa

používajú ako nepriame masky pri výrobe tenkovrstvových integrovaných obvodov.

Ta je kov tmavošedej farby značnej hustoty a používa sa pri výrobe tantalových

elektrolytických kondenzátorov. Jeho prach je anódou a oxid tantaličný je dielektrikom.

Používa sa tiež ako odporová vrstva tenkovrstvových rezistorov.

8. Kovy a zliatiny pre elektrické rezistory

Požiadavkou na takéto kovy a zliatiny je ich vysoká rezistivita, jedná sa o 20 – 100 násobok

merného odporu Cu. Rezistory delíme podľa použitia na vyhrievacie alebo pre ostatné účely

(meranie, regulácia, obmedzenie prúdu...),ktoré sa obecne nazývajú rezistory pre meraciu

techniku. Materiály vyhrievacích rezistorov musia mať veľkú tepelnú odolnosť

a žiaruvzdornosť, materiály rezistorov pre meraciu techniku musia mať malý teplotný súčiniteľ.

Najvýznamnejšími odporovými materiálmi pre meraciu techniku sú manganín, konštantan

a nikelín.

Manganín je manganový bronz (12 % Mn) s prímesou 2 % Ni. Používa sa k výrobe presných

a stabilných rezistorov. Má jednu nevýhodnú vlastnosť, je časovo nestály a preto sa musia

manganínové rezistory nechávať umelo starnúť.

Konštantan je niklový bronz (45 % Ni) s prímesou 1 % Mn. Taktiež sa používa k výrobe

presných a stabilných rezistorov, ďalej odporových snímačov mechanických napätí tzv.

tenzometrov a tiež termoelektrických článkov.

Nikelín je niklový bronz (30 % Ni) s prímesou 3 % Mn. Používa sa k výrobe rezistorov,

u ktorých sa nevyžaduje stabilita odporu.

Vyhrievacie rezistory sa používajú pri realizácii výhrevných telies elektrických spotrebičov

a elektrických pecí. Pre pracovné teploty do 1350o C sa používajú zliatiny Cr – Ni, Cr – Ni –

Fe a Fe – Cr – Al.

Zliatiny Cr – Ni s obsahom 20 % Cr a 80 % Ni nazývame chrómnikle. Ich pracovné teploty sú

v rozmedzí 800 – 1200o C. Sú žiaruvzdorné a dobre odolávajú oxidácii, chemickým vplyvom

a mechanickým otrasom. Ich nevýhodou je vysoká cena (Ni je drahý).

Zliatiny Cr – Ni – Fe sú lacnejšie, ale majú horšie vlastnosti. S rastúcim obsahom Fe klesá

prevádzková teplota aj odolnosť voči oxidácii.

Zliatiny Fe – Cr – Al obsahujú 20 – 30 % Cr a 3 – 6 % Al. Sú tiež lacnejšie, ale zato omnoho

tvrdšie a krehkejšie a majú menšiu ťažnosť. Majú ale jednu veľkú výhodu, na ich povrchu sa

totiž vytvára ochranná vrstva Al2O3, ktorá má veľkú priľnavosť a zabraňuje ďalšej oxidácii.

Tieto zliatiny sú vhodné pre zvlášť vysoké teploty.

Pri teplotách nad 1350o C majú všetky hore uvedené zliatiny nedostatočnú pevnosť a malú

životnosť. Preto sa pre teploty nad 1350o C používajú nasledovné materiály:

Silit je vhodný do teplôt 1600o C a je to zlisovaná a spekaná zmes karbidu kremičitého, kremíka

a ďalších prísad.

W a Mo sa dajú použiť do teplôt 2200 – 2300o C, musia byť však v ochrannej atmosfére, inak

značne oxidujú.

6

Uhlíkové odporové materiály sú použiteľné až do 2500o C. Ich výhodou je veľká prúdová

preťažiteľnosť a malá citlivosť na prúdové nárazy.

Nepravé zliatiny nazývané aj pseudozliatiny sú použitľné až do 3000o C. Jedná sa

o nehomogénne sústavy kovov W, Mo a Ta s oxidmi Al2O3, ZrO3 a ThO2. Nepravé zliatiny

majú veľkú tepelnú odolnosť, ale sú krehké a majú značnú tepelnú závislosť rezistivity.

Výhodou je ich nízka cena.

9. Materiály na kontakty

Úlohou kontaktov je elektrický obvod spojiť, viesť určitú dobu prúd a opäť obvod rozpojiť. Pri

tomto deji môže dochádzať k neželaným javom, ktoré spôsobuje prechádzajúci prúd (oteplenie

a lepenie kontaktov) a pri vypínaní jednosmerného prúdu aj prenos materiálu a oxidácia

kontaktov. Pri namáhaní veľkými prúdmi sa môžu kontakty opaľovať a dôjde k úbytku

materiálu. Ak vznikne aj elektrický oblúk, môže sa vytvoriť teplota vyššia ako bod

tavenia materiálu a kontakty sa zničia roztavením.

Z uvedených dôvodov sú dané nasledovné obecné požiadavky na materiály pre kontakty: dobrá

elektrická a tepelná vodivosť, malý prechodový odpor, veľká tvrdosť, vysoký bod tavenia

a odolnosť voči opotrebeniu. Pri činnosti kontaktov musí byť vždy jeden pevný a druhý

pohyblivý. Podľa vzájomného pohybu stykových plôch kontaktov rozoznávame kontakty

zdvihové, trecie a šmykové. Požiadavkám na kontakty málokedy vyhovie čistý kov, preto sa

používajú zliatiny, často aj zliatiny drahých kovov.

Cu a jej zliatiny sa uplatňujú hlavne v silovej elektrotechnike. Samotná Cu ľahko oxiduje a jej

oxid nie je vodivý. Ale aj tak sa tvrdá alebo polotvrdá Cu používa na výrobu predovšetkým

šmykových kontaktov ktoré sa často spínajú. Zo zliatin Cu sa na kontakty používa fosforový

a berýliový bronz, mosadz a niklová mosadz. Tieto zliatiny majú lepšie mechanické vlastnosti

a lepšiu odolnosť voči oxidácii ako samotná Cu.

Ag a jeho zliatiny. Samotné Ag má dobrú odolnosť voči oxidácii a opotrebeniu, ale má malú

mechanickú pevnosť a tvrdosť. Preto sa na výrobu kontaktov používajú jeho zliatiny:

Ag – Cu (3,5 – 20 % Cu), Ag – Cd (5 – 15 % Cd), Ag – Pd (30 % Pd) a Ag – Ni (0,15 % Ni)

nazývaná tvrdé striebro. Ag a jeho zliatiny nie sú vhodné na kontakty do prostredia s obsahom

sírovodíka a iných sírnych zlúčenín.

Au a jeho zliatiny. Kontakty z Au a jeho zliatin majú vysokú chemickú odolnosť, spínanie

bez prenosu materiálu a možnosť použiť malú prítlačnú silu. Najčastejšie sa používajú na

výrobu kontaktov zliatiny Au – Ni (5 % Ni) a Au – Ag – Ni ( 26 % Ag a 3 % Ni). Vlastnosti

oboch zliatin sú podobné.

Ďalšie kontaktové zliatiny.

- Pt – Ir (20 % Ir), Pd – Ag (40 % Ag), Pd – Cu (40 % Cu), Pd – Ni (6 % Ni), Pd – W (10

% W) a Pd – Ru (5 % Ru),

- W a Mo sa používajú pri výrobe kontaktov pre vypínanie VN a pre stýkače v najťažších

prevádzkach.

Nepravé zliatiny.

Pre realizáciu kontaktov v silovej elektrotechnike sa používajú aj nepravé zliatiny

v kombináciách: W – Cu, W – Ag, Ag – Ni, Ag – C, Ag – CdO, AG – Pb a Cu – Cd.

Dvojkové materiály sa zhotovujú naplátovaním kontaktového ušľachtilého kovu (napr. Ag) na

menej kvalitnú podložku. Používajú sa kombinácie Ag – Cu, Ag – Ms90 a Ag – Sn6.

Ortuťové kontakty sú umiestnené v bankách s vyčerpaným vzduchom.

7

10. Elektrotechnický uhlík

Čistý uhlík sa v prírode vyskytuje v troch formách:

- v kryštalickej kockovej štruktúre ako diamant,

- v šesťhranovej štruktúre ako grafit (tuha),

- v nekryštalickej štruktúre ako sadze

Elektrotechnický uhlík je zmesou:

- uhlíkatej látky (koks, prírodný grafit, sadze, antracit),

- pojiva (decht, prírodné živice),

- kovových práškov (Cu, Ag, Zn, Sn, Pb),

- prísad (parafín)

Tieto suroviny sa melú na jemný prášok a za teplôt 1200 – 1400o C sa lisujú do požadovaného

tvaru. Ďalším opracovaním je rezanie a brúsenie.

Vlastnosti:

- je to tvrdý a krehký pórovitý materiál s vysokou rezistivitou,

- odoláva teplotám až do 2700o C,

- má dobré klzné vlastnosti,

- má vysokú odolnosť proti opaľovaniu elektrickým oblúkom,

- vysokú odolnosť pri spekaní,

- nízku výrobnú cenu.

Použitie:

A. Pre kontakty:

- kefky točivých strojov,

- posuvné kontakty regulačných transformátorov,

- zbieracie uhlíky trolejových vedení.

B. Pre horenie elektrického oblúku:

- elektródy elektrických oblúkových pecí,

- zvarovacie uhlíky pri oblúkovom zváraní,

- uhlíky pre oblúkové lampy.

C. Odporové uhlíky (rozbehové rezistory lokomotív).

D. Uhlíky do batérií ( + pól s čapičkou z mosadze).

E. Uhlíky pre prenosovú techniku (prášok v mikrofóne).

F. Uhlíky pre bleskoistky.

8

11. Vodiče, káble a konektory

Vodiče sú drôty alebo lanká vyrobené z elektricky vodivých materiálov, ktoré slúžia na prenos

elektrickej energie alebo elektrických signálov.

Vodiče rozdeľujeme podľa:

- štruktúry na nekovové a kovové,

- izolácie na holé a izolované,

- konštrukcie na drôty a lanká,

- počtu žíl na jednožilové a viacžilové,

- tvaru prierezu na kruhové, obdĺžnikové, segmentové, trubkové a trolejové.

Nekovové vodiče sú vyrobené z grafitu a používajú sa ako vysokonapäťové káble napr.

v automobiloch, resp. sa jedná o krátke spoje uhlíkov komutátorov u elektrických točivých

strojov.

Kovové vodiče sa vyrábajú z vodivých kovov a ich zliatin. Predovšetkým sa používa Cu, Al

a ich zliatiny, ďalej Ag, Au a Pt. Ako príklady je možné uviesť postriebrené vodiče Cu,

fosforbronzový vodič pre komunikačné vedenia a vysokopevnostnú Cu, tzv. trolejový bronz

pre troleje električiek a trolejbusov. Fe sa používa ako nosné oceľové jadro, ktoré nesie obal

z vodivejšieho kovu, napr. vodiče AlFe6 (pomer Al:Fe je 6:1). Taktiež sa používajú odporové

materiály pre vyhrievacie vodiče napr. v elektrických peciach.

Vodiče bez izolácie nazývame holé, izolované vodiče pre nízke napätia používajú izoláciu

z mäkčeného PVC, mäkkú pryž (gumu), vysokohustotný polyetylén HDPE a nízkohustotný

polyetylén LDPE. Pre vodiče vysokých napätí sa používa izolácia zo zosieťovaného

polyetylénu XPE. Vodiče s izoláciou sa nazývajú žily.

Drôty môžu mať jadrá plné alebo zložené. Plné jadro má obvykle kruhový prierez, pre

pospájanie uzemnenia vo vonkajšom prostredí sa používajú Al pásy s obdĺžnikovým prierezom.

Zvláštny pretiahnutý tvar majú vodiče trolejových vedení.

Zložené jadrá vodičov môžu obsahovať viac tenších vodičov s kruhovým prierezom, tzv.

segmentové jadrá majú viac vodičov s prierezom kruhovej výseče ktoré vypĺňajú kruh a

trubkové jadrá sú tvorené trubkami umožňujúce prietok chladiacej kvapaliny cez stred trubky.

Lanká sú vodiče so zloženým jadrom z viacerých tenkých vodičov, ich význačným znakom je

vysoká ohybnosť.

Káble sú viacžilové izolované vodiče so spoločnou izoláciou, ktorá môže byť aj viacvrstvová.

2.1 Členenie káblov

Pre prenos elektrickej energie alebo elektrických signálov sa používajú elektrické káble, pre

prenos údajov sa používajú káble dátové. Dátové káble existujú aj nekovové, napr. optické.

Vnútorné žily káblov môžu byť plné (drôty) alebo lanká. Vonkajšia izolácia veľmi namáhaných

káblov sa nazýva pancier a býva to obvykle kovový obal. Izolácia zabraňujúca

vysokofrekvenčnému rušeniu alebo vyžarovaniu kábla sa nazýva tienením. Býva to spravidla

kovová sieťka, alebo opletenie tenkým kovovým pásikom. Takéto káble sa nazývajú koaxiálne

a majú definovanú prenosovú impedanciu a útlm. Niektoré elektrické káble sú samonosné, iné

používajú závesné oceľové lanko, aby pri väčšej dĺžke neboli mechanicky namáhané.

Zvláštnymi elektrickými káblami sú tzv. zemné káble určené pre prenos elektrickej energie

ukladané do zeme. Celkovú rozmanitosť vodičov a káblov ukazuje ich nový európsky systém

označovania.

9

Nové označenie káblov platné v EÚ

1. stĺpec (priradenie typu)

H – harmonizovaný typ

A – autorizovaný (osvedčený medzinárodný) typ

2. stĺpec (menovité napätie)

03 – 300/300 V

05 – 300/500 V

07 – 450/750 V

3. stĺpec (izolácia žíl)

V – polyvinylchlorid (PVC)

R – prírodná alebo syntetická guma

N – polychloropren guma

S – silikon guma

J – opletený sklom

4. stĺpec (plášť)

V – polyvinylchlorid (PVC)

R – přírodní nebo syntetická guma

N – polychloropren guma

T – opletený textilom

5. stĺpec (špeciálne prídavné elementy)

D3 – nosný element

6. stĺpec (vyhotovenie vodiča ploché)

H – oddeliteľné

H2 – neoddeliteľné

7. stĺpec (usporiadanie vodiča)

U – jednovodičové

R – viacvodičové

K – jemnovodičové u vodičov pre pevné uloženie

F – jemnovodičové u flexibilných vodičov

H – nejjemnejšie vodiče

Y – leonové jadro

8. stĺpec (počet žíl)

9. stĺpec (zemniaci vodič)

G – vodič so žltozelenou žilou

X – vodič bez žltozelenej žily

H 03 V V D 3 H2 F 2 X 0,5

10

10. stĺpec (prierez vodiča)

Konektory slúžia k vodivému spojeniu dvoch alebo viacerých častí zariadení. Kontaktný

systém konektora určuje elektrické vlastnosti spojenia, materiál telesa konektora určuje jeho

mechanické parametre. Veľmi široký sortiment konektorov je možné rozdeliť podľa viacerých

hľadisiek: tvar, funkcia, použitie a kontaktný systém. Takže konektory delíme na:

- radové, kruhové, lichobežníkové, miniatúrne, subminiatúrne,

- nepriame, priame, zásuvky, vidlice, nožové lišty, koaxiálne,

- prístrojové a pre plošné spoje,

- nožové kolíčkové a hyperboloidné

Vývody konektorov môžu byť určené pre spájkovanie alebo pre ovíjané spoje.

Z celého širokého sortimentu konektorov si uvedieme len typických predstaviteľov.

Konektory radové nepriame prístrojové s nožovými kontaktmi – majú kontakty umiestnené

v rade, teleso konektoru je dvojdielne tvorené zásuvkou a vidlicou, materiál je termoplastická

hmota plnená sklom. Delia sa na nízko, stredne a vysoko výkonové, rozteč konektorov je 2,5

mm. Nízko výkonový rad je pre napätia do 250 V, prúd do 1,5 A, vodivosť kontaktov je max.

15 mΩ a mechanická trvanlivosť 500 cyklov.

Konektory radové priame – majú kontakty v rade a teleso má len jednu časť – zásuvku, vidlica

je priamo na doske plošných spojov, ktorá sa do zásuvky zasúva. Sortiment týchto konektorov

je veľmi široký, sú prispôsobené širokému množstvu typov dosiek plošných spojov. Majú

rôzne hrúbky, rozteč kontaktov môže byť 2; 2,5; 2,54; 3,81 mm, majú rôzny počet kontaktov

v dvoch radoch a sú na rôzne napätia a prúdy. Kontakty mávajú pozlátené a telesá sú vyrábané

z termoplastov alebo reaktoplastov.

11

Konektory s reznými kontaktmi – sú určené pre ploché káble výpočtovej a komunikačnej

techniky. Do plochého ohybného kábla s požadovaným množstvom vodičov sa zarežú

konektory na oboch koncoch a takto vytvoreným káblom sa zaistí požadovaný prepoj medzi

dvomi časťami zariadenia. Ďalší konektor je možné zarezať do ľubovoľnej časti kábla

a prepojiť signály do ďalšej časti a takto zaistiť vetvenie signálov. Uvedený systém

prepojovania je veľmi spoľahlivý a lacný. Existuje široký sortiment rezných konektorov

v rôznych tvaroch a počtoch kontaktov.

Konektory lichobežníkové – sa používajú v prístrojoch a zariadeniach s potrebou menšieho

počtu prepojení a rozmerovo a tvarovo zlučiteľných s miestom umiestnenia. Tvary týchto

konektorov vylučujú možnosť prepólovania. Vidlica býva uchytená v otvore na zariadení

a zásuvka je určená pre pripojenie na kábel. Telieska zásuviek aj vidlíc sa zhotovujú

z plastov. Ako príklad je možné uviesť sedempólový lichobežníkový konektor

s hyperboloidnými kontaktmi, ktorý býva často používaný na napájanie zariadení.

12

Konektory kruhové – sa používajú u zariadení kde sa na prepojenie využívajú káble

kruhového prierezu s menším počtom vodičov. Telieska konektorov môžu byť plastové aj

kovové. Používajú sa pre maximálne pre 7 a 12 žilové káble, proti vytrhnutiu vodičov kábla

sú istené pryžovým tesnením a ukončovacou maticou. Obsahujú príslušný počet pozlátených

hyperboloidných kontaktov vo vnútornom plastovom teliesku, ich vývody sú prispôsobené

pre spájkovanie. Kovové teleso konektora je zo zliatiny Al a je povrchovo upravené

chemickou oxidáciou. Ak je teleso plastové, jedná sa o plast plnený sklom.

Konektory koaxiálne – sú určené pre tvorbu mechanicky a klimaticky odolných

vysokofrekvenčných spojov. Existujú dva základné druhy medzinárodne označované:

- SMS pre vedenia s impedanciou 50Ω a 75Ω,

- SMA používané predovšetkým pre mikrovlnné aplikácie (do 18 GHz).

Izolačné časti koaxiálnych konektorov sú vyrobené z teflonu, vnútorné pružné kontakty,

vonkajšie púzdra a spojovacie matice sú z beryliového bronzu, ostatné kovové diely sú

z nemagnetických materiálov. Funkčné kontaktné diely sú povrchovo zlatené, montážne diely

sú poniklované.

13

Hyperboloidné kontakty.

U niektorých konektorov sa používajú tzv. hyperboloidné kontakty označované ako Hypcon.

Jedná sa o jedinečnú patentovanú technológiu mnohonásobného lineárneho styku medzi

kolíkom a hyperboloidnou zdierkou. Zdierka obsahuje množstvo kontaktných pružných

drôtikov vinutých vo vnútri zdierky pod malým uhlom vzhľadom k ose, čím sa vytvára plášť

rotačného hyperboloidu. Ak sa zasunie kolík do zdierky, hyperboloidná zdierka sa prispôsobí

valcovitému kolíku, drôtiky obalia kolík a vytvorí sa množstvo lineárnych tlakových

kontaktov. Tým je zaistené extrémne spoľahlivé spojenie aj pri otrasoch a pádoch zariadenia.

Výhodou je aj veľmi nízky prechodový odpor a nízka zasúvacia a vysúvacia sila kontaktu.

Počet cyklov je až cca 100 000.

Teleso zdierky je z mosadze pokovenej zlatom alebo striebrom, kontaktné drôtiky sú

z mosadze pokovenej zlatom a kolíky sú z mosadze alebo bronzu pokovené zlatom.

12. Kryštály a ich využitie.

Kryštály sú látky, ktoré majú z mikroskopického hľadiska svoje základné stavebné častice

(atómy, molekuly) geometricky usporiadané do základných kryštálových buniek -

priestorových mriežok. Tieto sa potom z makroskopického hľadiska opakujú vo vyšších

priestorových útvaroch. Ako príklad si predstavme k sebe priradené kocky v priestore, pričom

na vrcholoch kociek sú umiestnené atómy určitej látky.

Uvedený príklad by tvoril tzv. polykryštalickú štruktúru, lebo látka by mala v pozdĺžnom aj

priečnom reze rovnaké vlastnosti. Ak sa ale kryštál vytvorí tak, že vzniká vo vodorovných

vrstvách, jeho vodorovný rez by mal iné vlastnosti ako rez priečny. Takýmto látkam hovoríme

monokryštalické.

Kryštál oxidu kremíka SiO2 (v nekryštalickej forme obyčajný kremeň) je monokryštalický

a jeho tenký rez v smere v ktorom narastal má piezoelektrické vlastnosti. Ak piezoelektrickú

látku mechanicky stlačíme, na stlačených bokoch nameriame napätie. Ak na takúto látku

privedieme napätie, sama sa stlačí. Hore uvedené poznatky viedli k vzniku elektrotechnického

prvku ktorý nazývame kryštál. Zhotoví sa tak, že odreže tenký plátok (napr. 0,1 mm) z kryštálu

v smere jeho rastu, oreže sa na požadovanú veľkosť, bočné plochy sa postriebria

a z postriebrených plôch sa vyvedú dva tenké vodiče na dva vývody. Celok sa zapúzdri do

kovového alebo plastového obalu. Plocha a hrúbka plátku určia frekvenciu kryštálu, ktorou sa

rozkmitá po priložení napätia.

Ak zapojíme kryštál do obvodu tranzistora s kladnou spätnou väzbou, vznikne oscilátor ktorý

bude po pripojení napájania kmitať na frekvencii kryštálu. Kryštálové oscilátory sa vyznačujú

mimoriadnou stabilitou kmitočtu a to aj pri zmenách napájacieho napätia a zmenách okolitej

teploty. Táto ich vlastnosť sa v širokej miere využíva na generovanie sekundových impulzov

v kryštálom riadených náramkových hodinkách a nástenných hodinách. Kryštálom riadený

oscilátor kmitá teda len na jednej frekvencii. Ak vznikne potreba meniť kmitočet oscilátora,

miesto kryštálu sa použije rezonančný obvod s indukčnosťou a kapacitou, pričom hodnotu

jedného z týchto prvkov meníme (zasúvanie jadra cievky, alebo otočný kondenzátor). Stabilita

takéhoto oscilátora je však podstatne nižšia.

14

Kryštály umožňujú zhotovovať kryštálové frekvenčné filtre, ktoré prepúšťajú iba úzke pásmo

kmitočtov, signály mimo tohto pásma sú výrazne potlačené. Predstaviteľom takýchto filtrov

bol v minulosti filter typu Mc Coy, ktorý bol tvorený štvoricou kryštálov s požadovanými

frekvenciami zostavenými v mostíkovom zapojení, pričom v jednej uhlopriečke mostíka bola

zapojená cievka. Takýto filter dokázal potlačiť kmitočty mimo priepustného pásma cca 100

násobne (40 dB). V súčasnej dobe sa viac používajú tzv. priečkové kryštálové filtre. Kryštálové

filtre umožnili značný pokrok v oblasti rádiového vysielania tým, že umožnili prechod

z klasického vysielania amplitúdovej modulácie na vysielanie s jedným vedľajším pásmom –

SSB.