Клас І – 500 циклів; клас ІІ – 400 циклів; клас ІІІ – 50 циклів

Лекція 1.

Електричні дроти та кабелі. Електричні роз’єми, перемикачі та реле.

Основні відомості про електричні провідники. Описи і назви кабелів. Енергетичні та інсталяційні кабелі – позначення типів відповідно до стандартів CENELEC Методи з’єднання провідників. Основні типи сучасних роз’ємів. Перемикачі, виконувані ними функції. Реле та контактори. Захист з’єднувальних пристроїв.

Загалом дроти та інші провідні матеріали виробляються з міді. Тільки в деяких випадках і для спеціальних цілей використовується срібло, алюміній, константан та інші провідникові матеріали. Опір є важливою властивістю провідників і його значення можна описати формулою:

R=ρ· , (1.1)

де R - це опір; ρ – стала матеріалу, що називається питомим опором; L - довжина провідника; А - площа поверхні поперечного перерізу провідника.

Опір залежить від температури. Для металів ця залежність є майже лінійною та подається формулою:

R_T=R_Tref+α(T-T_ref)R_Tref, (1.2)

де R_T - опір при температурі довкілля T; R_Tref - опір при певній зразковій температурі; T - температура провідника; T_ref - значення певної зразкової температури; α - температурний коефіцієнт опору (ТКО).

Типові значення питомого опору ρ і температурного коефіцієнта опору α для кількох найчастіше вживаних металів подані в табл. 1.1.

Таблиця 1.1. - Значення питомого опору ρ і температурного коефіцієнтаопору α для кількох найчастіше вживаних металів

Власне через наявність опору виникають втрати потужності, що спричиняють виділення тепла і в результаті підвищення температури провідника. З метою уможливлення правильного вибору дротів з огляду на підвищення температури використовується параметр «густина струму» (S), тобто, струм/ площу перерізу провідника. Мідні дроти короткі або розміщені вільно можна навантажувати струмом густиною до 6-10 А/мм². В потужних трансформаторах і електричних пристроях приймається типова густина струму 2,5 А/мм², а для менш потужних трансформаторів 3-3,5 А/мм². Для самостійних підрахунків діаметру дроту в залежності від струму і густини струму можна скористатись наступною формулою:

d=1,13 , (1.3)

де d – діаметр дроту; І – струм, що протікає через дріт; S – допустиме значення густини струму.

На високих частотах електрони в основному пересуваються біля поверхні провідника, виникає так званий поверхневий ефект. При дуже високих частотах, що відповідають коротким VHF і ультракоротким хвилям UHF, використовуються дроти, котрі мають кращу поверхневу провідність (наприклад, посріблені). Також застосовуються дроти з більшою поверхнею, ніж це можна вирахувати з їх товщини - скрутки багатьох окремо ізольованих дротів.

Провідники зі струмом повинні бути ізольовані один від іншого, а також від металевих і заземлених елементів та матеріалів. Найчастіше використовуваним ізоляційним матеріалом є поліхлорвініл (PCW). Часто також зустрічається гума, силіконова гума або неопрен. Ізоляція зі штучних виробів, таких як поліетилен (PE), поліпропілен (PP), поліуретан (PUR), поліамід (нейлон), флюоретен PTFE (названий фірмою Du Point - Teflon - тефлоном).

В трансформаторах, різних котушках і передавачах використовується емальовані дроти. Вирізняється кілька температурних класів емалевих ізоляцій. Дуже вигідно використовувати дроти з емаллю, що топиться під час паяння, але в трансформаторах і магнітах, котрі виробляють багато тепла, повинні застосовуватись провідники стійкі до високої температури, тому перед паянням лак повинен бути зішкрябаний.

У концентричних кабелях для ізоляції між кабелем та екраном, застосовується, зазвичай, литий або спінений поліетилен, натомість для зовнішньої ізоляції використовується, зазвичай, поліхлорвініл. У мініатюрних і спеціальних кабелях із низькими втратами, застосовується матеріал тефлон PTFE для ізоляції між внутрішнім і зовнішнім дротом. Основним параметром концентричного (коаксіального) кабелю є хвильовий імпеданс, котрий характеризує його властивості на високих частотах. Екран захищає від випромінення електромагнітного поля і впливу перешкод. При нижчих частотах він становить тільки електростатичне екранування.

З метою збільшення стійкості до перешкод використовують біфілярний кабель – скручені пари дротів. Кабелі до акустичних застосувань виготовляються в такий спосіб, що обидва дроти оточені екранувальним переплетінням. Під переплетіння інколи дають металеву плівку, котра слугує як додаткове екранування. Таким чином, він називається подвійно екранованим. Для спеціальних призначень виконуються також багатожильні кабелі, дроти яких екрановані парами.

Світловоди можуть переносити світло від світловипромінювального діода або лазера до світлочутливого детектора. Принцип дії світловоду наступний: вхідний промінь скерований під малим кутом до осі кабелю, оскільки зовнішній шар світловоду має вищий коефіцієнт заломлення світла, ніж оточуючий його шар, настає цілковите внутрішнє відбиття в напрямку до середини світловоду.

Світловоди зі скляного волокна мають дуже низьке послаблення, не більше 1 дБ на км. Послаблення у пластикових волокнах є значно вищим, але цей вид світловодів є дуже дешевою альтернативою при коротких відстанях не більших від 100 м, наприклад, у фабричному будинку. Пластикові волокна є дешевими і простими у монтажі на відміну від скляних волокон, котрі вимагають спеціальних складних з’єднань. Пластикове волокно має зазвичай серцевину діаметром 5-10 мкм.

Енергетичні та інсталяційні кабелі – позначення типів відповідно до стандартів CENELEC/

CENELEC - це європейська організація, котра має завдання полегшити торговий обмін між країнами її учасницями. Завданням CENELEC є, наскільки це можливе, стандартизація технічних описів і гармонізація різних підходів у національних приписах і нормах, що стосуються електричних пристроїв.

Таблиця 1.2. - Позначення типів кабелів

Таблиця 1.3. – Позначення типу стандарту

Таблиця 1.4 – Амплітуда напруги

Таблиця 1.5 – Ізоляція

Металеві покриття, концентричні провідники, екрани позначаються так: С - концентричний мідний провідник; С4 - мідний екран, виконаний як плетінка.

Неметалеві покриття кабелів: див. табл.1.5.

Таблиця 1.6.-Спеціальні конструкції і спеціальні виконання

Матеріал провідника: без жодного позначення – мідь; А – алюміній.

Таблиця 1.7. - Різновид провідника

Роз’єми

Роз’єми є елементами електричного кола і слугують для з’єднання та роз’єднання електричних кіл.

З’єднувачі, зазвичай, виготовляються з дотриманням певних стандартів або норм. Зазвичай національні стандарти гармонізовані зі стандартами IEC та CENELEC. Таке походження та виготовлення роз’ємів є важливим з точки зору покращення торгівлі між учасниками Європейського співтовариства та СОТ. Стандартизація є важливою з огляду на можливість співпраці з’єднань того самого типу різних виробників, а також з огляду на однаковість критеріїв, що стосуються, наприклад, тривалості часу експлуатації, вимог до параметрів середовища та інших.

Основними вимогами до з’єднання є:

максимальний струм,

напруга,

час служби

параметри робочого середовища.

Сфера застосування, очевидно, є найважливішим критерієм вибору параметрів, які в свою чергу визначають вибір матеріалів з’єднувача.

Часто для виготовлення контактних елементів вилок та гнізд застосовується чавун, в основному з огляду на його низьку ціну. Також застосовуються інші матеріали з обраними фізичними властивостями, такими як, наприклад, пружність і твердість. Певна річ кращим від чавуна матеріалом є фосфориста бронза, котра має добрі пружні властивості. Мідь з домішками берилію як пружні елементи застосовується зазвичай у з’єднаннях високої якості.

Частина контакту переважно покривається різними матеріалами з метою зменшення опору з’єднання. Це можуть бути покриття із золота, срібла, родію, паладію, цинку, нікелю, міді і т.п. Може бути одношарове, багатошарове і стопове покриття. Дуже добрим матеріалом для контактів виявилось золото з нікелем з огляду на низький опір контакту, механічну витривалість і довготривалу стабільність. Тверді сплави є витривалі до зношення, але одночасно можуть мати великий опір контакту при низьких струмах. Існуючий на їх поверхні шар окислів може в контакті з металом утворити нелінійне з’єднання. Контакти, що застосовуються в аудіо пристроях зазвичай позолочуються або посріблюють.

Виробники з’єднувачів подають зазвичай товщину покриття контактів або кількість робочих циклів, тобто кількість вмикань і вимикань, яку з’єднувач повинен безаварійно витримати. У так званому “євроз’єднувачі” розрізняються три різні експлуатаційні класи відповідно до стандарту DІN:

клас І – 500 циклів; клас ІІ – 400 циклів; клас ІІІ – 50 циклів.

Ізоляція у простіших з’єднувачах виконується з бакеліту, макролону, поліаміду, керамічних матеріалів, пластикових виробів і т.д. Кращими ізоляційними матеріалами є: силіконова гума, котрі мають добрі електричні властивості при високих частотах і температурах.

Поиск по сайту: