Расчет падения напряжения в кабеле при постоянном токе

От чего зависит сопротивление металла

Электрический ток, по классическому определению, представляет собой направленное движение заряженных частиц. В металлах электроны движутся, если между двумя точками подключения к источнику тока создается разность потенциалов. Этому процессу мешают примеси, поэтому проводимость лучше в однородном материале.

К вашему сведению. Качественные токопроводы изготавливаются из электротехнической меди, которая содержит не более 0,01% посторонних примесей. Небольшая добавка алюминия (0,02-0,03%) снижает электропроводность на 10-11%. При длинном пути значительно возрастают потери при передаче энергии.

Отрицательно влияют колебательные процессы атомов в кристаллической решетке. С повышением температуры амплитуда этих движений увеличивается, создавая дополнительные препятствия для движения зарядов.

Чтобы компенсировать это явление, резисторы изготавливают из специальных сплавов. Правильно подобранные пропорции материалов обеспечивают стабильность электрического сопротивления в расчетном диапазоне температур.

Падение напряжения на проводе

Статья будет конкретной, с теоретическими выкладками и формулами. Для тех, кому не интересно куда и зачем, рекомендую сразу перейти к Таблице 2 — Выбор сечения провода в зависимости от тока и падения напряжения.

И еще — расчет потерь напряжения на длинной мощной трехфазной кабельной линии. Пример расчета реальной линии.

Так если взять постоянную мощность, то ток должен увеличиваться при уменьшении напряжения по формуле:

Р = I U. (1)

В этом случае падение напряжения на линии (потери в линиях) из-за сопротивления рассчитывается по закону Ома:

U = RI. (2)

Из этих двух формул видно, что с уменьшением напряжения питания потери в линии возрастают. Следовательно, чем ниже напряжение питания, тем большее сечение провода необходимо использовать для передачи той же мощности.

Для постоянного тока, где используется низкое напряжение, нужно внимательно подойти к вопросу о сечении и длине, так как именно от этих двух параметров зависит, сколько вольт будет потрачено впустую.

Медь – основной материал для проводников

Квалифицированный подбор подходящего материала сопровождается комплексной оценкой нескольких факторов. Медный проводник не повреждается коррозией, так как на его поверхности образуется защитный слой оксидов.

Структурная целостность сохраняется при малом радиусе изгиба после многократного изгиба. Указанные параметры полезны при оборудовании помещений с повышенной влажностью и прокладке линий сложной конфигурации.

Однако главным преимуществом является малое сопротивление медных проводов. Помимо улучшения токопроводности при снижении потерь при передаче электроэнергии, следует отметить снижение массы и габаритов кабельной продукции по сравнению с альтернативными вариантами.

Как узнать сопротивление 1 метра медного провода

Выяснив все факторы, влияющие на сопротивление медного провода, можно объединить их в формуле зависимости сопротивления от сечения проводника и узнать, как рассчитать этот параметр. Математическое выражение выглядит следующим образом: R= pl/s, где:

• р — удельное сопротивление;
• l — длина проводника, при нахождении сопротивления медного проводника длиной 1 м, l = 1;
• S – площадь поперечного сечения.

Вам будет интересно Как проверить фазу и ноль

Для расчета S в случае цилиндрической проволоки используется формула: S = π ∙ r2 = π d2/4 ≈ 0,785 ∙ d2, здесь:

• r — радиус сечения провода;
• d — его диаметр.

Если провод состоит из нескольких жил, то общая площадь будет равна: S = n d2/1,27, где n – количество жил.

Если проводник имеет прямоугольную форму, то S = а∙b, где а — ширина прямоугольника, b — длина.

Важно! Узнать диаметр сечения можно штангенциркулем. Если его нет под рукой, согните мерный провод на любом стержне, посчитайте количество витков, желательно, чтобы их было не менее 10 для большей точности. После этого измерьте намотанную часть проводника, и разделите значение на количество витков.

Формула расчета удельного сопротивления

Расчет производится следующим образом:

ρ = (R * S) / L

, где R — сопротивление проводника (Ом); L — длина проводника (м); S – сечение проводника (мм2).

Таким образом, ρ однокомпонентного отрезка провода, длина которого 1 метр, а площадь поперечного сечения 1 квадратный миллиметр, при R, равном 1 Ом, составит 1 Ом-мм2/м.

R=(ρ?l)/S

куда

• R — сопротивление,
• Ом; ρ – удельное сопротивление (Ом*мм2)/м;
• l — длина провода, м;
• s — площадь поперечного сечения провода, мм2.

S=(π?d^2)/4=0.78?d^2≈0.8?d^2

• где d — диаметр проволоки.

Можно измерить диаметр проволоки микрометром или штангенциркулем, но если их нет под рукой, то можно намотать на ручку (карандаш) около 20 витков проволоки, затем измерить длину намотанной проволоки и разделить на число оборотов.

Чтобы определить длину провода, необходимую для достижения необходимого сопротивления, можно воспользоваться формулой:

l=(S?R)/ρ

Примечания:

1. Если данных по проводу нет в таблице, берется среднее значение. Например, никелевая проволока диаметром 0,18 мм имеет площадь поперечного сечения примерно 0,025 мм2, сопротивление одного метра 18 Ом и допустимый ток 0,075 А.

2. Данные в последнем столбце для другой плотности тока необходимо изменить. Например, при плотности тока 6 А/мм2 значение необходимо удвоить.

Пример 1. Найдем сопротивление 30 м медного провода диаметром 0,1 мм.

Решение. По таблице принимаем сопротивление 1 м медного провода, что равно 2,2 Ом. Значит, сопротивление 30 м провода будет R = 30 * 2,2 = 66 Ом.

Расчет по формулам будет выглядеть так: площадь поперечного сечения: s = 0,78*0,12 = 0,0078 мм2. Поскольку удельное сопротивление меди ρ = 0,017 (Ом•мм2)/м, получаем R = 0,017•30/0,0078 = 65,50м.

Пример 2. Сколько манганиновой проволоки диаметром 0,5 мм потребуется для изготовления реостата сопротивлением 40 Ом?

Решение. По таблице выбираем сопротивление 1 м этого провода: R = 2,12 Ом: Для изготовления реостата сопротивлением 40 Ом потребуется провод, длина которого l = 40/2,12 = 18,9 м.

Формула расчета будет выглядеть так. Площадь поперечного сечения провода s= 0,78•0,52 = 0,195 мм2. Длина шнура l = 0,195 * 40 / 0,42 = 18,6 м.

Таблица удельного электрического сопротивления некоторых металлов

Тип резьбы	ρ при 20℃, Ом-м
Серебряный	1,59×10⁻⁸
Медь	1,67×10⁻⁸
Золото	2,35×10⁻⁸
Алюминий	2,65×10⁻⁸
Вольфрам	5,65×10⁻⁸
Никель	6,84×10⁻⁸
Утюг	9,7×10⁻⁸
Платина	1,06 × 10⁻⁷
Стали	1,6×10⁻⁷
Вести	2,06 × 10⁻⁷
Дюралюминий	4,0×10⁻⁷
Нихром	1,05×10⁻⁶

Удельное сопротивление совершенно не зависит от формы и размеров проводника, но изменяется в широких пределах при отклонении температуры от стандартного значения в 20 градусов Цельсия. Практической электротехникой доказано, что повышение температуры увеличивает сопротивление металлов току, с другой стороны, вместе с понижением температуры оно уменьшается.

Можно примерно рассчитать, насколько значительным будет изменение, учитывая, что все металлы имеют практически одинаковый уровень увеличения потерь заданной величины, в среднем 0,4% на 1°С.

Если этот показатель необходимо определить точно, можно воспользоваться такой формулой:

ρ = ρ0 х (1 + α х (t — t))

, где ρ и ρ0 — соответственно удельные сопротивления при температурах t и t (20°С, табличное значение), α — температурный коэффициент сопротивления.

Тип резьбы	а
Никель	0,005866
Утюг	0,005671
Молибден	0,004579
Вольфрам	0,004403
Алюминий	0,004308
Медь	0,004041
Серебряный	0,003819
Платина	0,003729
Золото	0,003715
Цинк	0,003847
Стали	0,003
Нихром	0,00017

Так, например, найдя в таблицах удельное сопротивление меди при 20 градусах Цельсия и ее температурный коэффициент, можно рассчитать, что при нагреве ее до 100 ℃ сопротивление увеличится на 32%. Почти то же самое произойдет и с удельным сопротивлением алюминиевого кабеля с тем же коэффициентом (0,004). А вот стойкость стали увеличится менее значительно — на 24%.

При повышении температуры проводник насыщается тепловой энергией, которая передается всем атомам вещества. Это вызывает увеличение интенсивности их теплового движения. Последний фактор приводит к увеличению сопротивления движению свободных электронов в определенном направлении, так как возрастает вероятность встречи свободных электронов с атомами.

При понижении температуры меньшее количество атомов может препятствовать направленному движению электронов, и поэтому происходит обратное. В результате огромного перепада температур возникает интересное явление, называемое «сверхпроводимостью металла»: сопротивление падает до нуля в условиях, близких к абсолютному нулю (-273,15 ℃).

В таких условиях атомы металла застывают на своих позициях, а электроны беспрепятственно двигаются.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Материал проводника	Удельное сопротивление ρ в
Серебро Медь Золото Латунь Алюминий Натрий Иридий Вольфрам Цинк Молибден Никель Бронза Железо Сталь Олово Свинец Никель (сплав меди, никеля и цинка) Манганин (сплав меди, никеля и марганца) Константан (сплав меди, никеля и алюминия) Титан Ртуть Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) Фехраль Висмут Хромаль	0,015 0,0175 0,023 0,025… 0,108 0,028 0,047 0,0474 0,05 0,054 0,059 0,087 0,095… 0,1 0,1 0,103… 0.12.1.1.1.1.1.1.1

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм2 имеет сопротивление 0,13 Ом. Чтобы получить сопротивление 1 Ом, нужно взять 7,7 м такого провода. Серебро имеет самое низкое удельное сопротивление.

Сопротивление 1 Ом можно получить, взяв 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм2. Серебро — лучший проводник, но цена серебра препятствует его широкому использованию. После серебра в таблице идет медь: 1 м медного провода сечением 1 мм2 имеет сопротивление 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление 1 Ом, нужно взять 57 м такого провода.

Химически чистая, получаемая рафинированием, медь нашла широкое применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и приборов. Алюминий и железо также широко используются в качестве проводников.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r — сопротивление проводника в омах; р — удельное сопротивление проводника; l — длина проводника, мкм; S – сечение проводника в мм2.

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм2.

Пример 2. Рассчитать сопротивление 2 км алюминиевого провода сечением 2,5 мм2.

По формуле сопротивления можно легко определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление 30 Ом из никелевой проволоки сечением 0,21 мм2. Определите желаемую длину кабеля.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление равно 25 Ом.

Пример 5. Провод сечением 0,5 мм2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Выше было сказано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проведем следующий эксперимент. Наматываем несколько метров тонкой металлической проволоки в виде спирали и превращаем эту спираль в цепь аккумулятора.

Чтобы измерить силу тока в цепи, включите амперметр. При нагреве змеевика в пламени горелки видно, что показания амперметра уменьшатся. Это показывает, что сопротивление металлической проволоки увеличивается при нагреве.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40-50%. Есть сплавы, которые незначительно изменяют свое сопротивление при нагревании. Некоторые специальные сплавы практически не изменяют свое сопротивление при изменении температуры.

Сопротивление металлических проводников с повышением температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов изменять свое сопротивление при изменении температуры используется для создания термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Поместив, например, термометр в печь и измерив сопротивление платиновой проволоки до и после нагревания, можно определить температуру в печи.

Температурный коэффициент сопротивления – это изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом начального сопротивления и 1° температуры, обозначаемое буквой α.

Если сопротивление проводника при температуре t0 равно r0, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления равен

Запись. Эта формула может быть рассчитана только в определенном диапазоне температур (примерно до 200°C).

Приведем значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (табл. 2).

Сравнение проводимости меди и алюминия

Первый вывод можно сделать после изучения табличных данных. Сопротивление алюминия примерно на 80% выше, чем у меди. Проводимость хуже в той же пропорции. Но для корректного анализа необходимо изучить следующие дополнительные факты:

• алюминий легче, но для достижения аналогичных электрических параметров потребуется увеличить сечение (толщину проводника);
• изделия из меди (многожильные кабели) не повреждаются при многократном изгибе;
• удельное сопротивление алюминия сильнее изменяется при повышении/понижении температуры;
• оксидная пленка на поверхности образуется быстрее, поэтому современные провода для надежности (долговечности.

Расчет сопротивления

Сегодня все сделано для человека. И даже такой простой расчет можно произвести несколькими способами. Некоторые простые, некоторые сложные. Начнем с простых.

Первый вариант табличный. В чем его простота? Например, таблица ниже.

Здесь все показано наглядно и связано. Как только вы узнаете конкретные размеры медного провода, вы сможете определить сопротивление и силу тока, которую может выдержать провод.

Или, наоборот, с показателями сопротивления или тока (плотности), которые, кстати, можно определить мультиметром, можно легко определить сечение или диаметр проводника. Этот вариант самый практичный, таблицы можно найти в свободном доступе в Интернете.

Другой способ определить – воспользоваться калькулятором (онлайн). Таких интернет-устройств очень много, с ними удобно и легко работать. В такой калькулятор можно вставить физические величины медного проводника и получить размерные показатели, или наоборот.

Правда, основная часть таких калькуляторов в их программе имеет стандартное значение — это удельное сопротивление меди, равное 0,0172 Ом мм²/м.

И самый сложный вариант расчета – сделать это самостоятельно по формуле. Вот оно: R=pl/S, где:

• р — то же удельное сопротивление меди;
• l — длина медного провода;
• S – его сечение.

Отмечу, что медь имеет одно из самых низких удельных сопротивлений. Внизу только серебро — 0,016.

Определить сечение проводника можно по формуле, где основным параметром является его диаметр. Но определить диаметр можно по-разному, кстати, на нашем сайте есть такая статья, можете прочитать и получить полную и достоверную информацию.

Читайте также: Замена электрики в трехкомнатной квартире пошагово, схемы электропроводки

Сопротивление медного провода постоянному току

Сопротивление провода зависит от удельного сопротивления ρ, которое измеряется в Ом мм²/м. Величина удельного сопротивления определяет сопротивление отрезка провода длиной 1 м и сечением 1 мм².

Сопротивление того же отрезка медного провода длиной 1 м рассчитывается по формуле:

R = (ρl)/S, где (3)

R — сопротивление провода, Ом,

ρ — удельное сопротивление провода, Ом мм²/м,

l — длина провода, м,

S – площадь поперечного сечения, мм².

Сопротивление медного провода 0,0175 Ом мм²/м, это значение мы и будем использовать в расчетах.

Не факт, что производители медного кабеля используют чистую медь «0,0175 пробы», поэтому на практике сечение всегда берется с запасом, а от перегрузки провода применяют автоматические выключатели, тоже с запасом.

Из формулы (3) следует, что для отрезка медного провода сечением 1 мм² и длиной 1 м сопротивление составит 0,0175 Ом. На длину 1 км — 17,5 Ом. Но это только теория, на практике бывает хуже.

Ниже я приведу табличку, рассчитанную по формуле (3), которая показывает сопротивление медного провода для разных площадей сечения.

Таблица 0. Сопротивление медного провода в зависимости от площади поперечного сечения

S, мм²	0,5	0,75	один	1,5	2,5	4	6	10
Р в 1 м	0,035	0,023333	0,0175	0,011667	0,007	0,004375	0,002917	0,00175
Р на 100 м	3,5	2.333333	1,75	1.166667	0,7	0,4375	0,291667	0,175

Сопротивление медного кабеля

Несмотря на то, что медь является одним из лучших проводников электричества, она обладает сопротивлением. Он незначителен — поэтому, например, при прокладке дорожек небольшой длины (например, в квартире) им можно пренебречь.

А вот при прокладке длинных трасс сопротивление медного кабеля имеет решающее значение — так как никто не хочет получить на «выходе» гораздо меньшее напряжение, чем на «входе».

Сопротивление жилы медного кабеля

Есть три способа узнать сопротивление медной жилы кабеля — взять его из таблицы, рассчитать или измерить специальным прибором (омметром). Первый вариант самый простой, но не очень точный. Таблицы с указанием номинального электрического сопротивления токоведущих жил медного кабеля на 1 км длины приведены в ГОСТ 22483-2012.

Дело в том, что табличные значения сопротивления указаны для кабелей с определенным сечением и с определенным составом жилы. На практике оказывается, что состав медного сплава может отклоняться от стандартов. Особенно если речь идет о некачественных бюджетных кабелях.

Второй способ получить сопротивление медного кабеля – рассчитать по формуле. Вы должны ввести следующие значения:

• Удельное сопротивление меди ρ, которое колеблется в зависимости от процентного содержания меди в сплаве от 0,01724 до 0,018 Ом×мм²/м;
• Длина медного кабеля в метрах;
• Сечение кабеля S в мм².

Затем используется следующая формула:

Полученное сопротивление R является сопротивлением всего проводника любой длины. Так что эту формулу удобно использовать при расчете как длинных, так и коротких строк.

Якорь И третий вариант — измерить сопротивление самого проводника. Он является наиболее точным, поскольку показывает фактическое значение. Однако основным недостатком этого метода является его сложность.

Измерение электрического сопротивления токонесущих проводников проводят одинарным, двойным или одинарным двойным мостом с постоянным напряжением. Конкретная методика и принципиальные схемы описаны в ГОСТ 7229-76.

Сопротивление изоляции кабелей медных

Измерение сопротивления изоляции кабелей с медными жилами является частью испытаний кабельных линий. Эти процедуры проводят при положительной температуре окружающего воздуха.

Дело в том, что в изоляции кабеля могут находиться микрокапли влаги. При низких температурах они замерзают. Кристаллы льда, напротив, являются диэлектрическими веществами, то есть не проводят электричество. И как следствие, замеры медных кабелей при отрицательной температуре не выявят наличия в изоляции вкраплений влаги.

Мегаомметр используется для измерения сопротивления изоляции. Стандарты подразумевают, что погрешность не должна быть более 0,2%. Так одним из разрешенных соответствующим госреестром приборов является SonelMIC-2500 — гигаомметр, предназначенный для измерения сопротивления изоляции, влажности и старения.

В общем случае порядок измерения сопротивления изоляции медных кабелей осуществляется следующим образом:

1. С кабеля снимается напряжение. Его отсутствие контролируется специальным прибором;
2. На той стороне, где проводится измерение, установлен испытательный полигон;
3. жилки с другой стороны отстоят друг от друга на значительном расстоянии;
4. На каждую жилу подается напряжение. Кабели с изоляцией из бумаги, поливинилхлорида, полимеров и резины питаются постоянным напряжением, а кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена — переменным напряжением;
5. Сопротивление изоляции измеряется в течение одной минуты.

Измерение проводится следующим образом:

• Предположим, что измерено сопротивление изоляции проводника «А»;
• Затем подключите испытательную землю к проводникам «В» и «С»;
• Один конец мегомметра подключают к жиле «А», другой — к заземляющему устройству («земле»).

Следует отметить, что конкретная методика измерения зависит от типа кабеля — низковольтный силовой, высоковольтный силовой, контрольный. Приведенный выше алгоритм носит общий характер.

Расчет падения напряжения на проводе для постоянного тока

Теперь по формуле (2) рассчитаем падение напряжения на проводе:

U = ((ρl)/S)I , (4)

То есть это напряжение, которое будет падать на провод заданного сечения и длины при определенном токе.

Вот табличные данные для длины 1м и силы тока 1А:

Таблица 1. Падение напряжения на медном проводе 1 м разного сечения и токе 1А:

S, мм²	0,5	0,75	один	1,5	2,5	4	6	восемь	10
У, Б	0,0350	0,0233	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0029	0,0022	0,0018

Эта таблица не очень информативна, удобнее знать падение напряжения для разных токов и сечений. Напоминаю, расчеты по выбору сечения провода для постоянного тока ведутся по формуле (4).

Таблица 2. Падение напряжения для различных размеров проводов (верхний ряд) и тока (левый столбец). Длина = 1 метр

S, мм² Я	один	1,5	2,5	4	6	10	16	25
один	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0029	0,0018	0,0011	0,0007
2	0,0350	0,0233	0,0140	0,0088	0,0058	0,0035	0,0022	0,0014
3	0,0525	0,0350	0,0210	0,0131	0,0088	0,0053	0,0033	0,0021
4	0,0700	0,0467	0,0280	0,0175	0,0117	0,0070	0,0044	0,0028
пять	0,0875	0,0583	0,0350	0,0219	0,0146	0,0088	0,0055	0,0035
6	0,1050	0,0700	0,0420	0,0263	0,0175	0,0105	0,0066	0,0042
7	0,1225	0,0817	0,0490	0,0306	0,0204	0,0123	0,0077	0,0049
восемь	0,1400	0,0933	0,0560	0,0350	0,0233	0,0140	0,0088	0,0056
девять	0,1575	0,1050	0,0630	0,0394	0,0263	0,0158	0,0098	0,0063
10	0,1750	0,1167	0,0700	0,0438	0,0292	0,0175	0,0109	0,0070
пятнадцать	0,2625	0,1750	0,1050	0,0656	0,0438	0,0263	0,0164	0,0105
двадцать	0,3500	0,2333	0,1400	0,0875	0,0583	0,0350	0,0219	0,0140
25	0,4375	0,2917	0,1750	0,1094	0,0729	0,0438	0,0273	0,0175
тридцать	0,5250	0,3500	0,2100	0,1313	0,0875	0,0525	0,0328	0,0210
35	0,6125	0,4083	0,2450	0,1531	0,1021	0,0613	0,0383	0,0245
50	0,8750	0,5833	0,3500	0,2188	0,1458	0,0875	0,0547	0,0350
100	1.7500	1,1667	0,7000	0,4375	0,2917	0,1750	0,1094	0,0700

Какие пояснения можно дать этой таблице?

1. Красным цветом я отметил те случаи, когда провод будет перегреваться, то есть ток будет выше максимально допустимого для данного участка. Я использовал таблицу, приведенную на моем SamElectrica: Подбор площади сечения провода.

2. Синий цвет — при использовании слишком толстого провода экономически и технически нецелесообразно и дорого. Выше порога я взял падение менее 1 В на длине 100 м.

Волочение проволоки

Для производства заводы используют особую технологию литья, позволяющую получать медную проволоку с диаметром сечения около 20-30 миллиметров. Это число довольно велико, так как такая толстая проволока имеет много недостатков — большой удельный вес, высокое удельное сопротивление материала и так далее.

Поэтому рисунок применяют и после литья. Данная технология позволяет уменьшить диаметр изделия до необходимых параметров (от 1-2 микрометров при сверхтонкой вытяжке до 10 миллиметров при черновой вытяжке). Сама технология волочения достаточно проста: толстая проволока пропускается через специальные отверстия (матрицы), диаметр которых меньше диаметра исходной проволоки.

Технология

Для рисования требуются специальные чертежные машины, а также соблюдение определенного порядка действий.

• Непосредственно перед волочением исходная проволока должна пройти процедуру окрашивания. Для этого обычно используют раствор соляной кислоты, который нагревают до низких температур (40-50 градусов Цельсия). Металлическую заготовку после травления также рекомендуется отжечь – это сделает металл мелкозернистым, что даст лучший рисунок.

После отжига необходимо нейтрализовать остатки соляной кислоты и промыть. Травление и отжиг позволяют значительно увеличить срок службы волочильных машин — если этого не сделать, волочильные отверстия быстро забьются известью, что замедлит производственный процесс.

• Теперь можно перейти непосредственно к рисунку. Для этого концы исходной проволоки заостряются с помощью кузнечных инструментов, а затем проволока вставляется в специальные отверстия насадок. После этого запускается двигатель чертежной машины. Для получения тонкой или ультратонкой проволоки малого сечения ее последовательно пропускают через несколько насадок.
• На завершающем этапе обработки нить становится достаточно жесткой и упругой. Чтобы избавиться от этого недостатка, в последней части волочильной машины происходит окончательный отжиг материала. В конце проводится сушка в специальных помещениях – после этого осуществляется намотка на бухты.

Чертеж завершен — теперь катушки с проволокой можно разместить на складе и доставить заказчику с помощью транспортного средства.

Автоматизация

Процедура волочения полуавтоматическая — оператор подготавливает и заправляет только первую проволоку, а сама машина выполняет волочение в автоматическом режиме (хотя оператор может контролировать параметры процедуры с пульта управления).

В некоторых случаях перед нанесением могут наноситься специальные смазки — это могут быть жирные масла, ингибиторы эмульсий, растворы солей щелочных металлов и так далее. Цель смазки — уменьшить трение при протягивании — в результате получается более тонкая и ровная проволока + за счет смазки риск поломки сводится к минимуму.

Переплавка

Использованную или деформированную медную проволоку можно переплавить в специальных промышленных печах. После переплавки медь также должна пройти несколько стадий очистки, чтобы очистить материал от различных примесей. На заводах это происходит следующим образом:

1. Медный лом очищают от обмотки и помещают в специальные сосуды, где материал нагревается.
2. Для повышения температуры вводят кислород.
3. В результате этой операции резко повышается температура, что приводит к полному расплавлению меди и выгоранию всех основных примесей.
4. После этого включаются специальные колпаки, что приводит к вращению сосуда с металлом – благодаря этому медь отделяется от огнеупорного мусора.
5. Теперь медь заливают в формы и после небольшого остывания помещают на водяную баню – в результате образуются твердые блоки.
6. После этого медь помещают в специальные электролизные ванны – это позволяет избавиться от различных металлических примесей (золота, серебра, алюминия, теллура и других элементов).
7. Далее формируются небольшие пластины, которые затем отправляются на переплавку – в конце методом литья формируется толстая проволока из расплавленной меди (после охлаждения волочением диаметр можно уменьшить стандартным способом).

Обратите внимание, что на заводах медь проходит несколько стадий очистки — поэтому переплавлять медь в домашних условиях практически нет смысла. Да, теоретически можно и медь нагреть в домашних условиях до нужной температуры с последующим расплавлением металла. А вот в домашних условиях очистить без специального оборудования практически очень сложно.

Сварка медной проволокой

Применяется для сварки изделий и плит на основе медных или латунных сплавов. Медная проволока в данном случае используется как подложка, из которой будет формироваться сварной шов. Рассмотрим критические точки наиболее важных методов сварки:

Газовая сварка

Для газовой сварки меди рекомендуется использовать растворы флюсов на основе бора для быстрого удаления окислов, повышения качества сварного шва и минимизации образования пузырьков воздуха внутри шва.

Необходимо контролировать расход газа в зависимости от толщины сплава. При толщине объекта менее 1 см расход газа составит 150-160 л/ч. При толщине объекта более 1 см расход будет примерно 200-250 литров.

Сварку рекомендуется производить быстрыми, но точными движениями. Отпайку следует производить так: сначала расплавить присадочную проволоку — затем оплавить края медных предметов.

Сварка полуавтоматом

Полуавтоматическую сварку рекомендуется проводить в среде флюса, чтобы свести к минимуму риск образования пузырьков воздуха. Оптимальная проволока для сварки – М2, хотя можно использовать и марки М1 и М3.

Для полуавтоматической сварки рекомендуется использовать напряжение 30 вольт и силу тока 300 ампер. Сварку рекомендуется проводить поперечными движениями, но без резких колебаний. В противном случае могут образоваться пузырьки воздуха и вредные оксиды, что негативно скажется на качестве сварного шва.

Аргонодуговая сварка

Этот метод сварки является лучшим. За счет использования аргона снижается риск образования оксидов и пузырьков воздуха, шов получается ровным и прочным. Для сварки необходимо использовать электроды на основе вольфрамовых сплавов. Электроды на другой основе быстро разрушаются и могут загрязнить шов. Для сварки рекомендуется использовать ток обратной полярности.

Если медное изделие имеет большую и среднюю толщину, в этом случае перед сваркой необходимо провести небольшой подогрев. При работе с тонкими изделиями предварительный подогрев можно не проводить.

Транспортировка и хранение

Правила хранения медной проволоки регламентируются стандартами ГОСТ. Основные правила:

• Оптимальным способом хранения и транспортировки является использование каркасных колодцев. Для транспортировки катушки необходимо завернуть в специальную пленку. Он защитит материал от неблагоприятных условий окружающей среды. В складке залива в большинстве случаев можно хранить без упаковки.
• Проволоку следует хранить на специальных складах. Основные требования к хранению – низкая влажность, сухая вентиляция, минимальный риск длительного намокания материала (допускается кратковременное намокание по неосторожности) и т.д.
• Медь разных марок должна храниться на складе отдельно. Если шнур запутался во время транспортировки, его необходимо распутать. При создании материал ни в коем случае нельзя скручивать «восьмеркой».

Как пользоваться таблицей выбора сечения?

Таблица 2 очень проста в использовании. Например, вам нужно эксплуатировать некое устройство с током 10А и постоянным напряжением 12В. Длина линии 5 м. На выходе блока питания можем выставить напряжение 12,5 В, поэтому максимальное падение 0,5 В.

В наличии — провод сечением 1,5 кв. Что мы видим из таблицы? На 5 метрах при силе тока 10 А мы потеряем 0,1167 В х 5 м = 0,58 В. Это представляется целесообразным, учитывая, что большинство потребителей допускают отклонение +-10%.

Но. Ведь у нас фактически два провода, плюс и минус, эти два провода образуют кабель, на который падает напряжение питания нагрузки. А так как общая длина 10 метров, то падение реально будет 0,58+0,58=1,16 В.

Другими словами, в этом сценарии на выходе БП 12,5 вольт, а на входе устройства 11,34. Этот пример актуален для управления светодиодной лентой.

И это без учета контактного сопротивления контактов и несовершенства провода («проба» меди не та, примеси и т.д.)

Поэтому такой кусок кабеля скорее всего не подойдет, нужен провод сечением 2,5 квадрата. Это даст падение 0,7 В на линии 10 м, что приемлемо.

А если другого провода нет? Есть два способа уменьшить потери напряжения в проводах.

1. Разместите источник питания 12,5 В как можно ближе к нагрузке. Если брать пример выше, то нам подойдет 5 метров. Они всегда так делают, чтобы сэкономить на проводе.

2. Увеличить выходное напряжение блока питания. Это чревато тем, что при снижении тока нагрузки напряжение на нагрузке может возрасти до недопустимых пределов.

Например, в частном секторе на выходе трансформатора (подстанции) установлено 250-260 вольт, в домах возле подстанции лампочки горят как свечи. В смысле, ненадолго. А жители окраин района жалуются, что напряжение нестабильное, падает до 150-160 вольт.

Потеря 100 вольт! Умножая на силу тока, можно вычислить мощность, которая обогревает улицу, и кто за это платит? Мы, учтем в квитанции об убытках”.