Чому властивості мідного дроту важливі
Мідний дріт є еталонним провідником в електротехнічній промисловості, і його поведінка описується невеликою кількістю вимірюваних властивостей: питомим опором і провідністю, міцністю на розтяг, подовженням, продуктивністю при вигині та тим, як опір змінюється з температурою. Розуміння цих властивостей дає змогу вказати потрібну температуру, потрібний діаметр і правильну основу для випробувань кабелю, обмотки, шинного з’єднання або заземлюючого провідника.
Опір прямо пропорційний довжині та обернено пропорційний площі-перерізу. Цей простий зв’язок пояснює, чому довгий тонкий дріт має набагато більший опір, ніж короткий товстий дріт, і чому розміри провідників вибираються відповідно до-вимог щодо проведення струму, а не зручності.
Провідність і посилання IACS
Провідність міді зазвичай виражається у відсотках від Міжнародного стандарту відпаленої міді, скорочено IACS. Стандарт визначає 100 % IACS як питомий опір 0,017241 мкОм·м, що дорівнює 1/58 Ом на метр провідника з поперечним-перерізом один квадратний міліметр під кутом 20 градусів. Провідність і питомий опір знаходяться в оберненій залежності: чим менший питомий опір, тим вищий показник електропровідності.
Комерційний мідний дріт постачається відповідно до мінімальних вимог до провідності, які зазвичай вказуються як мінімальний відсоток IACS у сертифікаті заводу разом із межами розтягування та подовження відповідно до стандарту на продукцію. На м’який або відпалений мідний дріт поширюється ASTM B3, а на жорсткий-тягнутий мідний дріт — ASTM B1, а на круглий мідний дріт для електричних цілей поширюється GB/T 3953.
Механічні властивості мідного дроту
Механічна поведінка мідного дроту контролюється загартом. Сильне протягування дроту підвищує міцність на розрив і зменшує подовження; відпал після витягування відновлює пластичність і доводить провідність до максимуму. Випробування на розтяг фіксує максимальне навантаження, яке несе зразок перед руйнуванням, а міцність на розтяг дорівнює навантаженню, поділеному на початкову площу-перерізу. Подовження вимірюється на певній довжині та виражається як збільшення довжини після руйнування у відсотках від початкової довжини.
Ефективність згинання перевіряється шляхом затискання одного кінця одного дроту, підвішування вантажу до вільного кінця так, щоб дріт звисав вертикально, і згинання дроту вперед і назад на 180 градусів, поки він не зламається. Кількість вигинів, зафіксованих перед поломкою, є практичним показником гнучкості та є корисною перевіркою дроту, який потрібно прокласти через щільні вигини під час встановлення.
Огляд власності
| Власність | Як це виражається | Практичний сенс |
|---|---|---|
| Питомий опір | Ом на метр на квадратний міліметр, або мікроом метр | Визначає падіння напруги та нагрівання для даного струму |
| провідність | Відсоток IACS при 20 градусах | Більший показник означає менші втрати в провіднику |
| Міцність на розрив | Сила на одиницю площі при руйнуванні | Стійкість до розтягування та пошкоджень при транспортуванні |
| Подовження | Відсоток від зазначеної довжини | пластичність; низькі значення попереджають про крихкий,-надтягнутий дріт |
| Опір вигину | Кількість зворотних вигинів до зламу | Гнучкість для монтажу та багатожильних вузлів |
| Температурний коефіцієнт опору | Зміна опору на градус Цельсія | Опір зростає, коли провідник нагрівається під час експлуатації |
| Щільність | Приблизно 8,89 г/см³ | Використовується для перетворення між вагою та довжиною під час замовлення |
Опір і температура
Опір провідника вказується при еталонній температурі, як правило, 20 градусів, іноді 25 градусів, оскільки опір зростає з підвищенням температури. Мідь має позитивний температурний коефіцієнт опору приблизно 0,00393 на градус Цельсія при 20 градусах, тому підвищення температури провідника завжди означає зростання опору і, отже, втрат. Ось чому номінальний струм враховує максимально допустиму температуру провідника, і чому перевантажені кабелі поступово нагріваються.
Для точності вимірювання опору коригуються до еталонної температури перед порівнянням із межею специфікації. Шматок дроту, який не проходить перевірку опору при високій температурі в цеху, цілком може відповідати вимогам після виправлення, і зворотне також вірно.
Вибір правильного складу та розміру
М'який відпалений дріт для гнучких шнурів, змотувального дроту та будь-яких застосувань, де є сильний вигин
Напів{0}}твердий дріт, де потрібен баланс гнучкості та механічної міцності
Жорстко{0}}тягнутий дріт для повітряних провідників, пружинних контактів і пристроїв, що піддаються напрузі
Луджений дріт, де важлива паяність або захист від корозії у вологих умовах
Площа-поперечного перерізу вибирається з-вимог до струму та дозволеного падіння напруги, а потім перевіряється на механічні вимоги установки. Стан поверхні також має значення: оксид, волочильне мастило та поздовжні подряпини зменшують ефективну площу провідності та є поширеними причинами локального перегріву на кінцях.
Пункти перевірки та поширені помилки
Перш ніж оцінювати відповідність, переконайтеся, що виміряний опір було скориговано до еталонної температури.
Перевірте діаметр мікрометром у двох напрямках у кількох точках уздовж котушки.
Перевірте міцність на розрив і відносне подовження щодо стану, зазначеного в замовленні.
Огляньте поверхню на наявність подряпин, окалини, мідного пилу та залишків масла.
Переконайтеся, що під час намотування чи пакування дріт не змішується з різним станом чи діаметром.
Найбільш частою помилкою є розгляд провідності та міцності на розтяг як незалежних. Вони пов’язані через загартування: термічна обробка, яка підвищує провідність до максимуму, також пом’якшить дріт, а дріт, витягнутий жорстко для міцності, матиме нижчу провідність, доки її не відпалять. Таким чином, у специфікаціях повинні вказуватися вимоги до електропровідності та температури, а не лише одне з них.
FAQ
З: Що означає 100% IACS?
Це еталонна провідність відпаленої міді, яка визначається як питомий опір 0,017241 мікроОм на метр, що еквівалентно 1/58 Ом на метр провідника в один квадратний міліметр при 20 градусах.
З: Чому опір завжди вказується на 20 або 25 градусів?
Оскільки опір міді зростає з температурою. Встановлення еталонної температури робить вимірювання в різних лабораторіях і різних робочих умовах порівнянними.
Питання: Який стан найкращий для гнучких кабельних провідників?
Використовується м’який відпалений дріт, який відповідає стандарту ASTM B3, тому що він стійкий до багаторазового згинання без робочого зміцнення до точки руйнування.
З: Що вимірює тест на згинання?
Кількість зворотних згинів, які витримує один дріт, перш ніж розірватися. Більше число вказує на більш пластичний дріт, який легше встановити навколо вузьких радіусів.
З: Чи можу я збільшити потужність струму, використовуючи жорсткіший характер?
Ні. Поточна потужність залежить головним чином від площі поперечного-перерізу та від дозволеної робочої температури, а не від температури. Більш жорсткий відпуск лише підвищує механічну міцність.
З: Як якість поверхні впливає на продуктивність?
Подряпини, накип і залишки мастила зменшують провідну площу і можуть викликати місцеве нагрівання. Чисті, яскраві поверхні дроту потрібні для надійних завершень і емалювання.
