1

Jemna Tudor

Grupa I B

31.10.2012

Referat M6 - Materiale conductoare utilizate in instalaţiile electrice

MATERIALE CONDUCTOARE

Conductoarele electrice pot fi corpuri solide, lichide si in anumite condiţii (de exemplu

intensitati mari ale câmpului electric) - gaze si vapori..

Metalele si aliajele se pot impari in metale si aliaje de mare conductivitate, intebuintate

pentru conducte electrice etc. si metale si aliaje de mare rezistivitate, intrebuintate pentru reostate,

aparate electrice de încălzit, lămpi cu incandescenta etc.

a. Materiale de mare conductivitate

Cuprul

Având o conductivitate electrica mare, o rezistenta mecanica destul de mare, proprietati fizice,

chimice si tehnologice care il fac indicat pentru confectionarea conductoarelor electrice, cuprul are

o larga intrebuintare in electrotehnica. Fiind insa un material deficitar (se gaseste in scoarţa

pamantului in proporţie de cca. 0,01%) el trebuie înlocuit ori de cate ori este posibil.

In electrotehnica se foloseşte cuprul electrolitic CuE care are un conţinut de 99,95% Cu,

precum si Cu9, cu un conţinut de 99,9% Cu.

Cuprul electrolitic are o culoare caracteristica roşiatica, greutatea specifica de 8,9 Kg/dm3,,

rezistivitatea m

mm2210748,1 Ω⋅= −ρ , coeficientul de variaţie a rezistivitatii cu temperatura

grd/00393,0=α .

Proprietatile diferitor feluri de cupru determina utilizarea lor.

Cuprul tare, având o mare rezistenta mecanica, duritate si rezistenta la uzura, se foloseşte la

fabricarea conductoarelor neizolate pentru linii aeriene de transport al energiei electrice, la

fabricarea barelor pentru instalaţiile de distribuţie, a conductoarelor de contact, a barelor pentru

colectoarele maşinilor electrice etc.

Cuprul moale, având flexibilitate si maleabiliate mare, dar o rezistenta la rupere mai mica, se

foloseşte la fabricarea conductoarelor izolate pentru cabluri electrice si a sârmelor de bobinaj.

Aliajele cuprului

Bronzul este un aliaj de cupru cu unul sau mai multe metale, in scopul obţinerii unui metal

mai dur, mai rezistent si mai fuzibil.

Bronzurile se folosesc in construcţia maşinilor si aparatelor electrice, precum si la

confecţionarea diferitelor pese cum sunt clemele pentru conductoare, clemele de legătura, clemele

2

de susţinere, inelele colectoare, armaturile, cuţitele contactele, arcurile etc.

Alama este un aliaj de cupru zinc, in care zincul nu poate depasi 46%. După compoziţie,

alama are rezistivitatea cuprinsa, la 20 0C, intre 5 si m

mm22101,7 Ω⋅ − .

Ea se foloseşte la confecţionarea pieselor conductoare de curent, de exemplu: cleme de

derivaţie, socluri, patroane fuzibile, borne pentru tablouri de distribuţie, piese de contact, dulii

pentru lămpi, prize si fise de curent etc.

Aluminiul

Având proprietati asemănătoare cu acelea ale cuprului, aluminiul este cel de al doilea metal

important folosit in electrotehnica. Compoziţia aluminiului utilizat in electrotehnica depinde de

destinaţia sa.

Aluminiul are o culoare alba-argintie, care cu timpul devine albăstruie din cauza oxidării la

suprafaţa, greutatea specifica de 2,7 kg/dm3, rezistivitatea la 20 0C, de m

mm2210941,2 Ω⋅ − , si

coeficientul de variaţie a rezistivitatii cu temperatura de 0,004/grd la 20 0C. El rezista la coroziune

datorita unui strat de oxizi de rezistenta electrica mare, cu care se acoperă in prezenta arului.

Pelicula de oxid îngreuiază insa foarte mult lipirea aluminiului, care nu se poate face decât

folosind paste de lipit speciale.

O mare importanta practica o are coroziunea galvanica care apare la locurile de contact intre

aluminiu si cupru. Daca regiunea contactului este supusa umezelii, se formează o pila galvanica

locala cu o f.e.m de valoare destul de mare, care distruge aluminiul. Din acesta cauza, locurile de

contact intre aluminiu si cupru se protejează întotdeauna împotriva umezelii prin acoperire cu

lacuri. Aluminiul se utilizează la confectionarea conductoarelor linilor de transport ale energiei

electrice, la fabricarea cablurilor electrice, a conductoarelor pentru bobinaj si pentru instalaţiile

electrice interioare, a rotoarelor pentru motoarele electrice asincrone cu, rotor in scurtcircuit, a

tablelor pentru confectionarea carcaselor aparatajului, a foitelor condensatoarelor, a papucilor

pentru conductoare etc.

Aliajele aluminiului

Aliajul aluminiului cel mai intrebuintat este aldrey-ul, compus din aluminiu, magneziu (0,3 -

0,5%), siliciu (0,4 - 0,7%) si fier (0,2 - 0,3%). Acest aliaj se intrebuinteaza in confectionarea prin

trefilare a conductoarelor pentru linii aeriene.

Zincul

Zincul este utilizat in electrotehnica având o greutate specifica de 7,14 kg/dm3, rezistivitatea,

la 20 0C, de m

mm221092,5 Ω⋅ − , coeficientul de variaţie cu temperatura de 0,00419/grd si

3

rezistenta la tracţiune de 11,2 - 13,3 kgf/mm2.

Se utilizează la confectionarea conductoarelor (cu adaos de cupru sau aluminiu), a

electrozilor pentru elemente galvanice, a lemelor fuzibile pentru siguranţe, etc.

Otelul si fonta

Otelul este folosit in electrotehnica (cu un conţinut de 0,10 - 0,15% C) are densitatea de

7,8 kg/dm3,conductivitatea de 7 -8 ori mai mica decât cuprul si rezistenta de rupere de 70 - 75

kgf/mm2.

Fiind un metal mai ieftin decât cuprul si având o rezistenta mecanica mare se foloseşte si la

confectionarea şinelor de tramvai, de cai ferate electrice si de metrou, precum si pentru miezurile,

(inimile ) cablurilor electrice.

Deoarece nu rezista la coroziune, ruginind chiar la temperatura normala, otelul este folosit

pentru conducerea curentului se protejează cu un strat protector, de obicei de zinc.

Fierul cu un procent mare de carbon (1,1 - 4,5%) da fonta, care se utilizează la executarea

reostatelor de pornire si reglare, precum si la fabricarea unor rezistente de încălzire electrica

pentru temperaturi pana la 300 - 500 0C.

Magneziul

Magneziul are o culoare alb-argintie, este maleabil si are o rezistenta slaba la coroziune.

Încălzit la 800 0C, arde cu flacăra alba orbitoare.

Se utilizează la anumite tipuri de redresoare, ca material pentru electrozii reci ai aparatelor

ionice si pentru aliaje.

Wolframul

Este foarte dur si este metalul cu cea mai mare temperatura de topire (circa 3370 0C).

Wolframul este utilizat la fabricarea spiralelor lămpilor electrice cu incandescenta, a

rezistentelor pentru încălzire pentru cuptoarele electrice, a electrozilor din tuburile electronice, a

contactelor pentru curenţi de mare intensitate, a termoelementelor, etc.

Nichelul

Este un metal de culoare alb-cenuşie, având greutatea specifica de 8,9 kg/dm3, rezistivitatea,

la 20 0C, de m

mm221052,97,8 Ω⋅− − , coeficientul de variaţie cu temperatura de 0,0044 -

0,0069/grd.

Nichelul se utilizează in tehnica vidului, ca suport pentru filamentele lămpilor cu

incandescenta si al diferiţilor electrozi ai tuburilor electronice, la fabricarea contactelor electrice

care functioneaza in atmosfera de hidrocarburi, rezistentelor de încălzire pana la 900 0C, ca

material de protecţie pentru plasele din otel, la fabricarea temocuplelor, precum si diferite aliaje.

4

Platina

Are o culoare alba cenuşie, o greutate specifica mare (21,45 kg/dm3), rezistivitatea la 20 0C,

de m

mm221030,10 Ω⋅ − , rezistenta de rupere la tracţiune de 20 - 30 kgf/mm2.

Platina se utilizează pentru contactele electrice, rezistente pentru elemente de încălzire,

cupluri termoelectrice, siguranţe fuzibile in vid etc.

Argintul

Are o culoare laba, cu luciu metalic, greutatea specifica de 10,5 kg/dm3, cea mai mare

conductivitate electrica dintre toate metalele

Ω⋅= −

m

mm22106,1ρ .

Este un metal nobil, nefiind atacat de oxigen la temperatura normala.

Argintul se utilizează la contactele pentru intensitati mici de curent, pentru armaturile

condensatoarelor, pentru conductoarele folosite in înalta frecventa etc.

Plumbul

Plumbul are o culoare cenuşie-albastra, o greutate specifica de 11,34 kg/dm3, rezistivitatea, la

20 0C, de m

mm22108,2 Ω⋅ − si o rezistenta de rupere la tracţiune de 1,5 kgf/mm2.

Plumbul se utilizează la mantalele protectoare pentru cabluri electrice, pentru fabricarea

acumulatoarelor electrice cu placi de plumb, ca material de protecţie pentru absobtia razelor

Röntgen etc.

Staniul

Are o culoare alba-argintie, greutatea specifica de 7,3 kg/dm3, rezistivitatea la 20 0C, de

m

mm22104,11 Ω⋅ − . Staniul se utilizează la confectionarea condensatoarelor cu hârtie sau cu mica

(sub forma foitelor de staniol).

Mercurul

Este sigurul metal lichid la temperatura obişnuita, are un aspect alb-argintiu, greutatea

specifica de 13,55 kg/dm3 si rezistivitatea , la 20 0C, de m

mm22108,95 Ω⋅ − .

Mercurul se utilizează la construcţia redresoarelor cu baie de mercur, pentru electrozi de

5

mercur, pentru contacte in relee sau aparate similare etc.

b. Materiale conductoare de mare rezistivitate

In general, in construcţia rezistentelor electrice sunt folosite aliaje ale metalelor greu fuzibile

(Cu, Ni, Mn, Fe, Cr) care au rezistivitate mai mare, un coeficient mai mic de variaţie a

rezistivitatii cu temperatura si sunt mai rezistente la coroziune decât elementele componente.

Manganita este un aliaj, 86% Cum 2% Ni si 21% Mn, de culoare roşiatica-cafenie.

Are rezistivitatea de m

mm221042 Ω⋅ − si un coeficient foarte mic de variaţie a rezistivitatii

cu temperatura: ( ) grd/10105 6−⋅− , se utilizează pentru construcţia rezistentelor etalon.

Constantanul este un aliaj cu 60% Cu si 40% Ni. Are rezistivitatea de m

mm221050 Ω⋅ − si

un coeficient foarte mic de variaţie a rezistivitatii cu temperatura (de unde si denumirea de

"constantan").

Încălzit, pentru scurt timp (3 s), la o temperatura de 900 0C si răcit cu aer, se acoperă cu o

pelicula de oxid izolanta. Sarma astfel izolata se poate folosi, infasurata spira lângă spira, in

construcţia reostatelor pentru tensiuni mici.

Nichelina este un aliaj cu 25 - 35% Ni, 2 - 3% Mn si 67% Cu. Este mai ieftina decât

constantanul, are o rezistivitate mai mica si un coeficient mai mare de variaţie al rezistivitatii cu

temperatura decât al constantanului.

Se utilizează la construcţia reostatelor de pornire si reglare.

Bibliografie:

- C. Buzatu, I. Codru, I. Corodeanu, P. Manolescu – Electrotehnica Generala – Manual

pentru Şcolile de Maiştri Nespecialisti – Editura de Stat Didactica si Pedagogica, Bucureşti, 1960

- N. Ghita – Studiul Materialelor Electrotehnice – Manual pentru licee industriale cu profil

electrotehnic clasa a IX-a, scoli de maiştri si de specializare postilceala – Editura Didactica si

Pedagogica, Bucureşti, 1977