Константан: удельное сопротивление, плотность, состав, применение

В данной статье мы подробно разберем что такое удельное сопротивление и электропроводность, ясно опишем все формулы с помощью примеров задач, а так же дадим вам таблицу удельных сопротивлений некоторых проводников.

Описание

Закон Ома гласит, что, когда источник напряжения (V) подается между двумя точками в цепи, между ними будет протекать электрический ток (I), вызванный наличием разности потенциалов между этими двумя точками.

 Количество протекающего электрического тока ограничено величиной присутствующего сопротивления (R). Другими словами, напряжение стимулирует протекание тока (движение заряда), но это сопротивление препятствует этому.

Мы всегда измеряем электрическое сопротивление в Омах, где Ом обозначается греческой буквой Омега, Ω. Так, например: 50 Ом, 10 кОм или 4,7 МОм и т.д.

Проводники (например, провода и кабели) обычно имеют очень низкие значения сопротивления (менее 0,1 Ом), и, таким образом, мы можем пренебречь ими, как мы предполагаем в расчетах анализа цепи, что провода имеют ноль сопротивление.

Но электрическое сопротивление между двумя точками может зависеть от многих факторов, таких как длина проводников, площадь их поперечного сечения, температура, а также фактический материал, из которого он изготовлен. Например, давайте предположим, что у нас есть кусок провода (проводник), который имеет длину L, площадь поперечного сечения A и сопротивление R, как показано ниже.

Электрическое сопротивление R этого простого проводника является функцией его длины, L и площади поперечного сечения A.

Закон Ома говорит нам, что для данного сопротивления R ток, протекающий через проводник, пропорционален приложенному напряжению, поскольку I = V / R.

Теперь предположим, что мы соединяем два одинаковых проводника вместе в последовательной комбинации, как показано на рисунке.

Здесь, соединив два проводника вместе в последовательной комбинации, то есть, к концу, мы фактически удвоили общую длину проводника (2L), в то время как площадь поперечного сечения A остается точно такой же, как и раньше. Но помимо удвоения длины, мы также удвоили общее сопротивление проводника, дав 2R как: 1R + 1R = 2R.

Таким образом , мы можем видеть , что сопротивление проводника пропорционально его длину, то есть: R ∝ L. Другими словами, мы ожидаем, что электрическое сопротивление проводника (или провода) будет пропорционально больше, чем оно длиннее.

Отметим также, что, удваивая длину и, следовательно, сопротивление проводника (2R), чтобы заставить тот же ток I, чтобы течь через проводник, как и раньше, нам нужно удвоить (увеличить) приложенное напряжение I = (2 В) / (2R). Далее предположим, что мы соединяем два идентичных проводника вместе в параллельной комбинации, как показано.

Здесь, соединяя два проводника в параллельную комбинацию, мы фактически удвоили общую площадь, дающую 2А, в то время как длина проводников L остается такой же, как у исходного одиночного проводника.

 Но помимо удвоения площади, путем параллельного соединения двух проводников мы фактически вдвое сократили общее сопротивление проводника, получив 1 / 2R, поскольку теперь каждая половина тока протекает через каждую ветвь проводника.

Таким образом, сопротивление проводника обратно пропорционально его площади, то есть: R 1 / ∝ A или R ∝ 1 / A. Другими словами, мы ожидаем, что электрическое сопротивление проводника (или провода) будет пропорционально меньше, чем больше его площадь поперечного сечения.

Кроме того, удваивая площадь и, следовательно, вдвое увеличивая суммарное сопротивление ветви проводника (1 / 2R), для того же тока, чтобы I протекал через параллельную ветвь провода, как раньше, нам нужно только наполовину уменьшить приложенное напряжение I = (1 / 2V) / (1 / 2R).

Надеемся, мы увидим, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине (L) проводника, то есть: R ∝ L, и обратно пропорционально его площади (A), R ∝ 1 / A. Таким образом, мы можем правильно сказать, что сопротивление это:

Пропорциональность сопротивления

Но помимо длины и площади проводника, мы также ожидаем, что электрическое сопротивление проводника будет зависеть от фактического материала, из которого он изготовлен, потому что разные проводящие материалы, медь, серебро, алюминий и т.д., имеют разные физические и электрические свойства. Таким образом, мы можем преобразовать знак пропорциональности (∝) вышеприведенного уравнения в знак равенства, просто добавив «пропорциональную константу» в вышеприведенное уравнение, давая:

Уравнение удельного электрического сопротивления

Где: R — сопротивление в омах (Ω), L — длина в метрах (м), A — площадь в квадратных метрах (м 2 ), и где известна пропорциональная постоянная ρ (греческая буква «rho») — удельное сопротивление .

Удельное электрическое сопротивление

Удельное электрическое сопротивление конкретного материала проводника является мерой того, насколько сильно материал противостоит потоку электрического тока через него.

 Этот коэффициент удельного сопротивления, иногда называемый его «удельным электрическим сопротивлением», позволяет сравнивать сопротивление различных типов проводников друг с другом при определенной температуре в соответствии с их физическими свойствами без учета их длины или площади поперечного сечения. Таким образом, чем выше значение удельного сопротивления ρ, тем больше сопротивление, и наоборот.

Например, удельное сопротивление хорошего проводника, такого как медь, составляет порядка 1,72 х 10 -8 Ом (или 17,2 нОм), тогда как удельное сопротивление плохого проводника (изолятора), такого как воздух, может быть значительно выше 1,5 х 10 14 или 150 трлн.

Такие материалы, как медь и алюминий, известны низким уровнем удельного сопротивления, благодаря чему электрический ток легко проходит через них, что делает эти материалы идеальными для изготовления электрических проводов и кабелей. Серебро и золото имеют очень низкие значения удельного сопротивления, но по понятным причинам дороже делать из них электрические провода.

Тогда факторы, которые влияют на сопротивление (R) проводника в омах, могут быть перечислены как:

• Удельное сопротивление (ρ) материала, из которого сделан проводник.
• Общая длина (L) проводника.
• Площадь поперечного сечения (А) проводника.
• Температура проводника.

Пример удельного сопротивления № 1

Рассчитайте общее сопротивление постоянному току 100-метрового рулона медного провода 2,5 мм 2, если удельное сопротивление меди при 20 o C составляет 1,72 x 10 -8  Ом метр.

Приведенные данные: удельное сопротивление меди при 20 o C составляет 1,72 x 10 -8 , длина катушки L = 100 м, площадь поперечного сечения проводника составляет 2,5 мм 2, что дает площадь: A = 2,5 x 10 -6 м 2 .

Ответ: 688 МОм или 0,688 Ом.

Удельное электрическое сопротивление материала

Ранее мы говорили, что удельное сопротивление — это электрическое сопротивление на единицу длины и на единицу площади поперечного сечения проводника, таким образом, показывая, что удельное сопротивление ρ имеет размеры в Ом-метрах или Ом · м, как это обычно пишется. Таким образом, для конкретного материала при определенной температуре его удельное электрическое сопротивление определяется как.

Электрическая проводимость

Хотя как электрическое сопротивление (R), так и удельное сопротивление ρ, являются функцией физической природы используемого материала, а также его физической формы и размера, выраженных его длиной (L) и площадью его сечения ( А), Проводимость или удельная проводимость относится к легкости, с которой электрический ток проходит через материал.

Проводимость (G) является обратной величиной сопротивления (1 / R) с единицей проводимости, являющейся сименсом (S), и ей дается перевернутый символ омов mho, ℧.

 Таким образом, когда проводник имеет проводимость 1 сименс (1S), он имеет сопротивление 1 Ом (1 Ом).

В то время как сопротивление проводников дает степень сопротивления потоку электрического тока, проводимость проводника указывает на легкость, с которой он пропускает электрический ток. Таким образом, металлы, такие как медь, алюминий или серебро, имеют очень большие значения проводимости, что означает, что они являются хорошими проводниками.

Проводимость, σ (греческая буква сигма), является обратной величиной удельного сопротивления. Это 1 / ρ и измеряется в сименах на метр (S / m). Поскольку электропроводность σ = 1 / ρ, предыдущее выражение для электрического сопротивления R можно переписать в виде:

Электрическое сопротивление как функция проводимости

Тогда мы можем сказать, что проводимость — это эффективность, посредством которой проводник пропускает электрический ток или сигнал без потери сопротивления. Поэтому материал или проводник, который имеет высокую проводимость, будет иметь низкое удельное сопротивление, и наоборот, поскольку 1 сименс (S) равен 1 Ом -1 . Таким образом, медь, которая является хорошим проводником электрического тока, имеет проводимость 58,14 x 10 6 Симен на метр.

Пример удельного сопротивления №2

Кабель длиной 20 метров имеет площадь поперечного сечения 1 мм 2 и сопротивление 5 Ом. Рассчитать проводимость кабеля.

Приведенные данные: сопротивление постоянному току, R = 5 Ом, длина кабеля, L = 20 м, а площадь поперечного сечения проводника составляет 1 мм 2, что дает площадь: A = 1 x 10 -6 м 2 .

Ответ: 4 мега-симена на метр длины.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Проводник	Удельное сопротивлениеρ	Температурный коэффициент α
Алюминий	0,028	4,2
Бронза	0,095 — 0,1	—
Висмут	1,2	—
Вольфрам	0,05	5
Железо	0,1	6
Золото	0,023	4
Иридий	0,0474	—
Константан	0,5	0,05
Латунь	0,025 — 0,108	0,1-0,4
Магний	0,045	3,9
Манганин	0,43 — 0,51	0,01
Медь	0,0175	4,3
Молибден	0,059	—
Нейзильбер	0,2	0,25
Натрий	0,047	—
Никелин	0,42	0,1
Никель	0,087	6,5
Нихром	1,05 — 1,4	0,1
Олово	0,12	4,4
Платина	0.107	3,9
Ртуть	0,94	1,0
Свинец	0,22	3,7
Серебро	0,015	4,1
Сталь	0,103 — 0,137	1-4
Титан	0,6	—
Фехраль	1,15 — 1,35	0,1
Хромаль	1,3 — 1,5	—
Цинк	0,054	4,2
Чугун	0,5-1,0	1,0

Где: удельное сопротивление ρ измеряется в Ом*мм2/м и температурный коэффициент электрического сопротивления металлов α измеряется в 10 -3*C-1(или K -1) .

Краткое описание удельного сопротивления

Мы поговорили в этой статье об удельном сопротивлении, что удельное сопротивление — это свойство материала или проводника, которое указывает, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Мы также видели, что электрическое сопротивление (R) проводника зависит не только от материала, из которого сделан проводник, меди, серебра, алюминия и т.д., но также от его физических размеров.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине (L) как R ∝ L. Таким образом, удвоение его длины удвоит его сопротивление, в то время как последовательное удвоение проводника уменьшит вдвое его сопротивление.

Также сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения (A) как R ∝ 1 / A.

Таким образом, удвоение его площади поперечного сечения уменьшило бы его сопротивление вдвое, тогда как удвоение его площади поперечного сечения удвоило бы его сопротивление.

Мы также узнали, что удельное сопротивление (символ: ρ) проводника (или материала) связано с физическим свойством, из которого он изготовлен, и варьируется от материала к материалу. Например, удельное сопротивление меди обычно дается как: 1,72 х 10 -8 Ом · м. Удельное сопротивление конкретного материала измеряется в единицах Ом-метров (Ом), которое также зависит от температуры.

В зависимости от значения удельного электрического сопротивления конкретного материала его можно классифицировать как «проводник», «изолятор» или «полупроводник». Обратите внимание, что полупроводники — это материалы, в которых их проводимость зависит от примесей, добавляемых в материал.

Удельное сопротивление также важно в системах распределения электроэнергии, так как эффективность системы заземления для системы электропитания и распределения сильно зависит от удельного сопротивления земли и материала почвы в месте расположения системы.

 Это 1 / ρ и имеет единицу измерения сименс на метр, S / m. Проводимость варьируется от нуля (для идеального изолятора) до бесконечности (для идеального проводника).

 Таким образом, сверхпроводник имеет бесконечную проводимость и практически нулевое омическое сопротивление.

Источник: https://meanders.ru/chto-takoe-udelnoe-soprotivlenie-i-jelektroprovodnost-formula.shtml

Константан удельное сопротивление, плотность, состав, применение | Строитель промышленник

К настоящему времени разработано много сплавов. Одни направлены на обширное использование, прочие отличительны нестандартным качествами, важными для определенных условий. К последним относится сплав константан. Дальше приведены характерности, характеристики, использование.

Параметры и характерности

Данное наименование носит сплав медно-никелевого состава, отличающийся термостабильностью, электрическим сопротивлением, обрабатываемостью, применяется в электротехнической промышленности.

Главными особенностями считают электрические свойства константана МНМц 40-1,5: большое удельное электрическое сопротивление, составляющее 0,45-0,52 мкОм?м, и невысокий температурный показатель электрического сопротивления, равный -0,02?10 -3 -+0,06?10 -3 °C -1 .

Последнее гарантирует стабильность сопротивления при разной температуре. Благодаря показателям сопротивления константан называют резистивным сплавом. Более того этот материал отличается существенной термоэлектродвижущей силой.

Напоследок, константан обладает хорошим технологичными качествами, обуславливающими обрабатываемость его механическими методами. Так, для него применимы паяние, чеканка, штамповка, ковка и т. д. После отжига возможно применять резание.

Засорение цинком значительно осложняет обработку.

Дальше приведены другие характеристики константана. Плотность его равна 8,8–8,9 г/см 3 . Аналогичным образом, это наиболее плотный никелевый сплав, превосходящий по этому параметру сталь. Эта характерность, определяющая большую массу константана, вызвана существенной долей меди в его составе.

Температура плавления составляет 1260 °C, из-за чего сплав считается термостабильным, сохраняя до названной температуры внутреннее строение. Твердость равна 155 НВ, прочностный предел на разрыв – 400 МПа. Температурный показатель линейного увеличения составляет 14,4?10 -6 в диапазоне от 20 до 100 °C.

Теплоемкость равна 0,0977 кал/г?C, проводимость тепла – 0,05 кал/см?с?C. Магнитные свойства отсутствуют. Константан отличается большими показателями пластичности. Так, модуль упругости составляет 16600 кгс/мм 2 , относительное удлинение может достигать 30%, сужение – 71%.

Так, он не реагирует с кислородом до 800 °C, а еще с органическими кислотами и соляными растворами. Цвет – желтоватый.

Ввиду плохой прочности константан нередко подвергают повторной обработке. После отжига прочностный предел увеличивается до 700-800 МПа, что приравнивает сплав по этому показателю к стали 45.

Для еще большего упрочнения рассматриваемого материала используют наклеп, предполагающий поверхностную прокатку стальными роликами, вызывающую пластические деформации. В результате подобной отделки константан приобретает критерии предела прочности в 850 МПа и твердости в 75-90 НВ.

Однако необходимо брать во внимание, что как механическая, так и термообработка константана МНМц 40-1,5 уменьшает эластичность: относительное удлинение уменьшается до 4%, сужение – до 21%.

Нужно сказать, что электроизоляционные параметры свойственны не для материала, а для верхней окисной пленки.

Это покрытие сформировывается в результате прокаливания, по этому изделия, ориентированные на применение в электрическом оборудовании, подвергают этой отделке при изготовлении.

  Долбежные станки по дереву видео, фото, принцип работы

Стоимость константана сформировывается, в первую очередь, под воздействием цены Ni. К примеру, стоимость рассматриваемого материала в октябре 2017 г. составляла примерно 5 тыс. рублей за 1 кг. В большинстве случаев она подчиняется от формы и ее свойств.

Так, лента чуть дороже если сравнивать с проволокой. А для проволки имеет большое значение толщина: варианты с большим диаметром доступнее. К примеру, на декабрь 2016 г. тонна 0,6 мм проволки стоила около 2,3 млн., а материала диаметром 1,2 мм – 0,8-1 млн.

Более того, как видно из приведенных данных, при массовой реализации цена существенно уменьшается. Стоимость покупки также устанавливается определенными моментами. Во-первых, важное имеет значение состояние лома, определяемое, в первую очередь, наличием следов коррозии.

Второе, для проволки имеет большое значение диаметр. Тонкие материалы ценятся выше.

Третье, важен размер поставок. Пункты приема лома предпочитают принимать большие партии (более 100 кг) ввиду ускоренной реализации. В данных случаях они наценивают лом на 10–15%.

Использование

Область использования рассматриваемого материала устанавливается его параметрами. Так, большая термоэлектродвижущая сила обуславливает возможность применения константана для исходного материала для, термопар.

Большое электрическое сопротивление дает прекрасную возможность создавать из него детали сопротивления, предоставленные реостатами, и элементы нагрева. Так как электрическое сопротивление константана слабо связано с температурой, он подойдет для тех случаев, когда нужна стабильность электрического сопротивления.

Кроме этого, рассматриваемый сплав используется в измерительном оборудовании невысокого класса точности и в виде материала удлиняющих проводов.

Так, для мягкого варианта удельное сопротивление составляет 0,46-0,48 ом?мм 2 /м, крепость на разрыв – 45-65 кг/мм 2 , тогда как для твёрдой проволки удельное сопротивление равно 0,48-0,52 ом?мм 2 /м, крепость на разрыв -65-70 кг/мм 2 .

Более того, выпускают продукцию как без изоляции, так и с самыми разными ее вариантами: очень прочной эмалевой, двухполосной шелковистой, двухслойной комбинированной эмаль-шелковой и эмаль-лавсановой.

  Лучший ноутбук Apple 2019 года — 5 ТОП рейтинг лучших

Константановая проволока служит для производства проводников между приемником и пускателем точных температурных измерителей. Также из нее делают компенсационные провода термопар.

Из проволки и лент делают резистивные, ленточные и проволочные элементы нагрева промышленных печей по выплавке металлов с маленькой температурой плавления.

Напоследок, из константана делают реостаты, резисторы, тензометрические датчики.

Отдельно необходимо рассмотреть использование материала для ТЕНОВ. Возможность применения его для этих целей обеспечена вышеприведенными качествами сплава.

Во-первых, высокое электрическое сопротивление, содействует быстрому и сильному нагреву. Второе, небольшой температурный показатель сопротивления дает возможность существенно упростить конструкцию нагревателя.

Так, он спасает от надобности уменьшения напряжения при запуске, стало быть, не требуется преобразователь электрической энергии.

Третье, хорошие технологичные характерности дают возможность создавать? детали сложной формы.

Аналогичным образом, благодаря названным особенностям константана все вместе допустимо изготовление из него коротких ТЕНОВ площади больших размеров поперечного сечения.

Это считают большим преимуществом по следующим причинам. Во-первых, печи самых разных типов, к примеру, лабораторные, рассчитаны на короткие элементы нагрева.

Второе, детали крупного диаметра отличаются высоким служебным сроком.

Константан используют как для открытых, так же и для закрытых нагревателей. В первом варианте его применяют в виде ленты и толстой проволки. Это можно объяснить сгоранием тонкой проволки на чистом воздухе при больших температурах (более 400-450 °C).

В большинстве подобных нагревателей он в виде спирали из нити помещен в непроницаемую трубку. Для высокомощных моделей используют толстую проволоку и ленту.

Также по поводу формы константана нужно сказать, что проволоку считают более предпочтительной по техническим и экономическим свойствам для оборудования для нагрева если сравнивать с лентой. Так, для больших промышленных печей используют материал диаметром 3-7 мм, для меньших заменителей – 0,03-2,5 мм проволоку.

К положительным качествам проволки перед лентой относят меньшую цену и простоту изготовления ТЕНОВ. Так, спиральные детали делают путем станковой навивки.

Более того проволочную спираль, благодаря компактности и высокой пластичности, можно расположить в оборудовании всевозможными вариантами: на сводах и стенках зигзагами и лабиринтом, повесить на керамических изоляторах, навить на трубчатое основание. Второй способ используют на низкотемпературных печах, а 3-ий считают самым эффективным.

Вследствие больших трудоемкости и затратности создания ТЕНОВ из ленты в большинстве случаев ее используют по большей части в нестандартных случаях. Во всяком случае константановые элементы нагрева близки по показателям эффективности, независимо от формы.

  Краскопульт электрический какой лучше выбрать для покраски

Константан предоставлен в большом количестве марок (более 30). Самой популярной среди них считается марка МНМц 40-1,5. Состав сплава константан этой марки включает около 59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn, менее 1% примесей.

Последние предоставлены S, P, Al, Mg. Их наличие вызвано неточностью состава лигатур и несовершенством выплавочных технологий.

Из центральных элементов константана медь обеспечивает крепость, никель придаёт пластические свойства, марганец служит для легирования.

Плюсы и минусы

К преимуществам материала относят большинство его параметров: большие электрическое сопротивление и термоэлектродвижущую силу, невысокий температурный показатель электрического сопротивления, хорошие технологичные параметры, сопротивление коррозии. К примеру, последняя характерность прекрасно отличает его от близкого аналога по термостабильности – манганина. Ввиду этого константан считается очень долговечным и в общем ценится больше.

Ключевым негативным свойством считают сравнительно невысокую температуру плавления.

Констанатан создан был в Америке в 1888 г. Э. Вестоном. С самого начала он был направлен на использование в электроизмерительных приборах и для исходного материала для катушек. Его предоставили как Сплав №2. Современное наименование материал который рассматривается получил немного позднее от производителей из Германии проволки, выполнявших заказ создателя.

Источник: http://prombuilder.ru/jeto-interesno/konstantan-udelnoe-soprotivlenie-plotnost-sostav.html

Константан сплав. Свойства, производство, применение и цена константана

Константан. Это не опечатка в имени Константин, а название одного из сплавов. В нем соединились медь и никель. Название материала связано с латинским словом constantis, что значит «постоянный». В чем же заключается постоянство сплава, каковы его свойства и применение, расскажем далее.

Химические и физические свойства константана

Постоянство константана связано, в первую очередь, с его термостабильностью. Внутреннее строение сплава остается неизменным до температуры в 1260 градусов. Это планка плавления, при которой атомы константана меняют положение.

В каком бы состоянии не находился константан, его цвет остается неизменным. Примесь меди придает серебристому никелю желтизну. Хотя, купрум добавляют не столько ради цвета, сколько для упрочнения никеля.

Его в сплаве 39-41%. Этого достаточно, чтобы материал получился пластичным. Медь в состав константана входит в количестве приближенном к 60%. Красный металл нужен для упрочнения материала. Допускается небольшая лигатура марганцем. Его добавляют 1-2%.

С марганцем, или без, металл константан устойчив к коррозии, чем выгодно отличается, к примеру, от манганина. В последнем марганца уже около 13%. Сплав тоже термостабильный, но по коррозийной стойкости проигрывает герою статьи.

Коррозия, как известно, — ржавление металла. Самопроизвольное разрушение со временем стирает с лица земли изделия из манганина. Поэтому, сплав константан долговечнее него и ценится выше.

Внимание промышленников привлекает, так же, удельное сопротивление константана. Сплав препятствует прохождению через него тока. В цифрах сопротивление константана равно 0,5 мкОм*м.

При этом, температурный коэффициент противостояния тока у сплава минимален. Говоря иначе, удельное сопротивление константана почти не зависит от температуры, что тоже является выражением постоянства материала.

Температурный коэффициент сопротивления исчисляется в кельвинах в минус первой степени. У константана показатель равен 0,03*10-3. При этом, невелик и коэффициент температурного расширения. Он указывает на  степень изменения линейных размеров тела при его нагреве. Показатель константана – 14,4*10-6 С-1.

Плотность – еще один параметрам, по которому можно отличить константан. Свойство сплава – внушительный вес. Он больше, чем у стали и вызван, соответственно, большей плотностью.

Она равна  почти 9-ти граммам на кубический сантиметр. У стали планка не достигает 8-ми. Так что, плотность константана больше плотности прочих никелевых сплавов. Играет роль внушительное содержание меди. Плотность в 9 граммов на кубический сантиметр типична именно для нее.

Применение константана

Константан применение нашел в приборах для электрообогрева. Важно, чтобы техника работала с нагревом до 500-от градусов Цельсия. Высокая термоэлектродвижущая сила при таком режиме делает константан отрицательным электродом. Для обогрева достаточно добавить положительный. В роли последнего выступают, как правило, железо, хромель, или чистая медь.

Константан в виде проволоки идет на резисторы и реостаты. Последние приборы регулируют напряжение. Резисторы же выполняют функцию сопротивления току. Кстати, константан часто именуют резистивным сплавом, что указывает на основную сферу его применения.

Проволока из константана нужна и для термопар. Иначе говоря, это температурные датчики. Ими измеряют жар, или холод. Пригождаются термопары в медицинских приборах, к примеру, градусниках. В системах автоматики датчики тоже нужны, как и в промышленном оборудовании и, конечно, научных исследованиях.

Состав сплава константан делает его пластичным и легко поддающимся пайке. Механическая обработка изделий элементарна. Однако, если сплав загрязнен цинком, промышленники сталкиваются с трудностями.

Соединительная пайка деталей идет с трудом, контакт получается непрочным. Поэтому, важно запрашивать сертификаты качества константана, проверять его соответствие ГОСТам, работать лишь с проверенными поставщиками. Как они изготавливают сплав, расскажем в следующей главе.

Производство константана

Электроизоляционными свойствами обладает не сам константан, а пленка из окислов на его поверхности. Покрытие образуется лишь при прокаливании сплава. Поэтому, провод из константана и прочие детали, предназначенные для электроприборов, обязательно нагревают еще в заводских условиях.

В остальном, производство сплава меди, никеля и марганца не отличается от изготовления прочих металлических смесей. Сначала, закупаются, или выделяются из руд, необходимые компоненты.

Потом, они сплавляются воедино, попутно очищаясь от примесей. Ненужные компоненты нейтрализуют, захватывают и связывают химическими реагентами. Порой, для этого нужна безвоздушная среда, порой – высокие температуры. А вот высоки ли цены на итоговый продукт?

Цена константана

Цена константана приближена к 2 000 000 рублей за тонну. Это в случае заказа проволоки. Если ограничиться 1 000 килограммов, придется выложить 2 040 000-2 500 000 рублей. При заказах от 5-ти тонн ценник опускают до 1 500 000-1 800 000 рублей. Правда, таковы запросы за так называемый хромаль, то есть, сплав с примесью хрома.

Если брать чистый константан в проволоке, за тонну можно заплатить и 4 000 000 рублей. При реализации по килограммам, за 1 000 граммов просят около 5 000 рублей.

Чуть больше стоит кило медно-никелевой ленты. Это еще одна форма продажи сплава. Толщина ленты, обычно, не превышает 0,6 миллиметра. Реже, встречаются образцы в 1,5 миллиметра.

Кстати, цена проволоки из константана тоже во многом зависит от ее диаметра. За тонну 0,6-миллиметровой, к примеру, могут просить около 2 300 000 рублей. Более толстые образцы, как правило, дешевле. Так тонна проволоки в 1,2 миллиметра диаметром обходится в 800 000 рублей. Иногда, продавцы просят 1 000 000. Данные цены актуальны на декабрь 2016 года.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/konstantan-splav-svojstva-proizvodstvo-primenenie-i-cena-konstantana/

Сплавы высокого сопротивления

20 января 2015. Категория: Электротехника.

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением делятся на три группы:

1. Сплавы для магазинов сопротивлений, различных эталонов, добавочных сопротивлений, шунтов;
2. Сплавы для сопротивлений и реостатов;
3. Сплавы для электронагревательных приборов и печей.

К сплавам первой группы предъявляют следующие требования: высокое удельное сопротивление, близкий к нулю температурный коэффициент сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в сочетании с другими металлами (особенно с медью), постоянство сопротивления во времени, высокая стойкость против коррозии. К сплавам этой группы относятся сплавы на основе меди – манганин и константан.

Манганин

Сплав коричнево-красноватого цвета, состоящий из 86 % меди, 12 % марганца и 2 % никеля.

Манганин имеет удельное сопротивление 0,42 – 0,43 Ом × мм² / м, плотность 8,4 кг/дм³, прочность на разрыв 40 – 55 кг/мм², очень малые температурный коэффициент сопротивления и термо-ЭДС (электродвижущую силу), допустимую рабочую температуру не выше 60 °С. Манганин является лучшим материалом для изготовления магазинов сопротивлений, образцовых сопротивлений и шунтов.

Константан

Сплав 60 % меди и 40 % никеля. Константан имеет удельное сопротивление 0,5 Ом × мм² / м, плотность 8,9 кг/дм³, прочность на разрыв 40 – 50 кг/мм².

Константан применяется для изготовления реостатов и электронагревательных сопротивлений, если их рабочая температура не превышает 400 – 450 °С.

Константан в сочетании с медью имеет высокую термо-ЭДС и поэтому не может быть применен для изготовления эталонных сопротивлений к точным приборам, так как эта дополнительная ЭДС будет искажать показания приборов. Это свойство константана используется при изготовлении термопар для измерения температур порядка несколько сотен градусов.

Сплав для реостатов или для сопротивлений должен быть дешевым, иметь большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления. Для этих целей применяют сплавы на медной основе, например константан, никелин и другие.

Для удешевления материала никель в реостатных сплавах заменен цинком и железом. Сплавы, применяемые для электронагревательных приборов и печей, должны хорошо обрабатываться, быть механически прочными, дешевыми, иметь высокое удельное сопротивление и длительное время работать при высокой температуре без окисления.

При нагреве металла на его поверхности образуется оксидная пленка, которая должна предотвратить дальнейшее разрушение металла. Металлы – медь, железо и кобальт – имеют пористую оксидную пленку, поэтому при нагревании они быстро разрушаются. Такие металлы, как никель, хром и алюминий, покрываются при нагреве плотной оксидной пленкой, поэтому жароупорные сплавы делают на основе этих металлов.

Нихром

Сплав никеля и хрома. К нихромам относится также ферронихром, который, кроме никеля и хрома, содержит железо (58 – 62 % никеля, 15 – 17 % хрома, остальное – железо).

Плотность нихрома 8,4 кг/дм³, прочность на разрыв 70 кг/мм², удельное сопротивление около 1,0 Ом × мм² / м.

Нихром выпускается в виде проволоки и ленты, которые идут на изготовление спиралей электронагревательных приборов и печей, имеющих рабочую температуру до 1000 °С.

Фехраль

Сплав 12 – 15 % хрома, 3 – 5 % алюминия, остальное железо. Фехраль имеет плотность 7,5 кг/дм³, прочность на разрыв 70 кг/мм² и удельное сопротивление около 1,2 Ом × мм² / м. Рабочая температура фехраля около 800 °С.

Хромаль

Сплав 28 – 30 % алюминия, остальное железо. Прочность хромаля на разрыв 80 кг/мм², удельное сопротивление 1,3 – 1,4 Ом × мм² / м, допустимая рабочая температура 1250 °С.

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

Источник: https://www.electromechanics.ru/electrical-engineering/612-alloys-of-high-resistance.html

Константан: что это за материал?

Точное машиностроение и радиоэлектроника сегодня используют множество сплавов со специфическими характеристиками. Константан – один из таких материалов, который обладает уникальными свойствами. Без него сегодня не обходятся электроизмерительные приборы, температурные датчики и даже оборудование сотовой связи.

История создания

Создание сплава связано с исследованием материалов для электротехнических приборов. В 1888 году Э.Вестон получил в лабораторных условиях сплав, который отличался термостабильностью и сопротивлением при подключении электрического тока.

Сплав получил наименование «сплав № 2» и стал рассматриваться как основной материал для изготовления сердечников для катушек электромагнитов.

Название «константан» сплаву было присвоено в Германии, где был размещен заказ на производство проволоки из этого медно-никелевого сплава.

Состав константана

На сегодняшний день промышленность производит около 30 марок сплава. Основой выступают медь и никель. Популярная марка МНМц 40-1,5 имеет в своем составе 59% Cu, 39-41% Ni,и около 1-2% Mn. Чистота металла определяется показателем стороних примесей в виде алюминия, магния, платины их в композиции должно быть не более 1%.

Сегодня достигнуть 100% чистоты удается только в лабораторных условиях, в промышленных объемах технологию «чистой» выплавки создать не удается.

Все составляющие, имеют важную роль в формировании качественных показателей металла – медь обеспечивает механическую прочность, никель придает композиции пластичность и возможность механической обработки, марганец выступает основой для легирования сплава.

Технические свойства

Константан обладает высокой термостабильностью, легко обрабатывается, имеет высокое электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление в отличие от других металлов и сплавов не изменяется при изменении температуры, в том числе при ее резких скачках.

Плотность сплава равна 8,9 г/см3, что выше, чем показатели большинства сталей. Металла поддается механической и термической обработке – он режется, точится, штампуется, закаливается и отпускается. Плюсом выступает возможность чеканки, штамповки и пайки низкотемпературными составами.

Температура плавления 1260 градусов, сопротивление на разрыв 400 Мпа, твердость 148-155 НВ. Металл не магнитится. Сплав не подвержен коррозии – реакция с кислородом отсутствует до +800 градусов.

Сферы применения

Константан незаменимый материал для производства термопар, термодатчиков и нагревательных элементов небольших размеров. Форма выпуска в виде прутков, ленты, пластины и проволоки.

Источник: https://1nerudnyi.ru/konstantan-10/

Константан сплав — свойства и применение

1888 год. Америка.Перед инженером Эдвардом Вестоном стоял вопрос об увеличении точности измерения температуры. Принцип работы термопар основывался на термоэлектрическом эффекте. Два соединённых проводника имеют между собой контактную разность потенциалов.

Если температура на концах проводников одинакова, то разность потенциалов равно нулю. Если нет, то разность потенциалов зависит от разности температур на концах. Трудность заключалась в том, что при нагревании проводник менял свою электропроводимость, тем самым увеличивая погрешность измерения.

Константан – сплав, который решил эту проблему.

Долгие эксперименты Вестона с медными сплавами не прошли даром. Новый материал отличался стабильностью сопротивления при нагреве проводника. Изобретатель дал ему довольно лаконичное название «сплав №2». Уже потом немецкие производители проволоки переименовали его в константан, что в переводе с латинского означает «постоянный».

Так что включает в свой состав констант? Почему цены на него продолжают расти? 

Характеристика, свойства и особенности

Константан относится к электротехнической группе медноникелевых сплавов. Процент содержания никеля колеблется от 39 до 41% в зависимости от марки. Для увеличения механических свойств дополнительно легируется 1-2%-ом марганца.

Помимо основных элементов включает небольшое количество примесей: меньше 1%. Сюда входит сера, фосфор, алюминий, магний и свинец. Причина их содержания – несовершенство технологии выплавки и неточность химического состава лигатур.

Всего насчитывается более 30 марок константа, но самой распространённой в производстве является МНМц 40-1,5.

Сплавы константана имеют характерный для них желтоватый оттенок.

Плотность варьируется в пределах 8800-8900 кгм2. Температура плавления 1350 ºС. Не магнитен.

Константан отличается низким значением удельного электрического сопротивления 0,5 Ом*мм2м. Для сравнения аналогичный показатель меди составляет 0,2 Ом*мм2м. Константан обладает минимальным температурным коэффициентом электросопротивления 0,06*10-6 1С, т.е. при повышении температуры проводимость проводника изменяется незначительно.

Среди достоинств константана отмечают его способность аккумулировать термоэлектродвижущую силу. Особенно при работе в паре с такими металлами как медь и железо.

Коэффициент линейного расширения сплава составляет 14,4*10-6 1С, т. е. при нагреве константана на 100 ºС его длина изменится на 14,4 мкм. Теплопроводность – 0,05 калсм*с*С. Теплоемкость — 0,0977 калг*С.

Предел прочности на разрыв «сырого» сплава имеет довольно низкое значение 400 МПа. Термическая обработка, которая включает в себя низкотемпературный отжиг, позволяет повысить данный показатель в 2 раза 700-800 МПа. А это уже сравнимо с прочностью стали 45.

Дополнительного упрочнения сплава достигают проведением наклепа: прокаткой стальными роликами поверхность константана.

В результате возникающие пластические деформации увеличивают предел прочности до 850 МПа, а твердость до 75-90 единиц шкалы Бринелля.

Стоит отметить, что термическое и механическое упрочнения уменьшают пластичность сплава. Относительное удлинение падает до 4%, относительное сужение до 21%.

Константан хорошо проявляет себя при работе в условиях переменных нагрузок. Так, предел выносливости горячекатаных прутков составляет 243 МПа. Для сравнения аналогичный параметр стали 45 является немногим больше – 245 МПа.

Содержание константаном таких элементов как медь и никель делают его устойчивым к образованию коррозии. Сплав не вступает в реакцию с кислородом при температурах до 800 ºС. Не реагирует на большинство соляных растворов и органических кислот.

Константан отличается высокими технологическими свойствами. Поддается всем способам обработки давлением: штамповка, чеканка, ковка и прочее. Обрабатывается резанием, правда перед этим требуется проведение термического отжига. Легко паяется.

Область применения

Константан поставляется в производство в виде 2-х основных сортаментов:

• Константановая проволока диаметром от 0,2 до 2,5 мм. Нормируется ГОСТом 1791-67.
• Константановая лента толщиной от 0,1 до 2 мм. Ширина ленты исходит из стандартных размеров, указанных в ГОСТ 5189-75: от 10 до 300 мм с шагом 10 мм.

Вышеперечисленные свойства позволили константановой проволоке получить массовое применение в электротехнике. В первую очередь при изготовлении особо точных приборов для измерения температуры. Именно из нее делают проводники, передающие термоэлектродвижущую силу от контактора к приемнику. Помимо это константан служит материалом для изготовления компенсационных проводов термопар.

Также константный сплав применяется в электронагревателях. Стоит заметить, что температура нагрева данных устройств составляет 500 ºС. Ими оборудуются промышленные печи для выплавки металлов с относительно низкой температурой плавления.

Константан является сырьем для производства резисторов и реостатов. Электроники по этой причине называет его резистивным сплавом. Также он употребляется при изготовлении тензометрических датчиков – устройств, трансформирующих величину деформации в электрический сигнал.

Ценообразование

Стоимость константана складывается из цены никеля и меди на мировых биржах цветных металлов. За основу большинство российских промышленников принимают значение котировок Лондонской биржы. Сразу отметим, что цена никеля является основополагающей при расчете стоимости сплава.

На октябрь 2017 года средняя стоимость лома константана равна 5 000 рублей за килограмм.

При сдаче лома цена может варьироваться. На ее значение влияют следующие факторы:

• Наличие следов коррозии на поверхности сплава.
• Объем поставок. Пунктам приёма металлолома выгоднее иметь дело с крупными партиями от 100 кг в силу сокращения времени на реализации лома. Наценка составляет в среднем 10-15% процентов от основной стоимости.
• Цена на проволоку зависит также от ее диаметра. Как правило, чем проволока тоньше, тем она дороже.

Источник: https://prompriem.ru/stati/konstantan.html

Удельное сопротивление хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20, цена — от поставщика «Auremo». Купить сегодня. Соответствие ГОСТ / Auremo

Алюмель — термо-электродный сплав на основе никеля 93−96%. Процентный состав

Ni	Al	Mn	Si	Co	Примеси
93−96%	1,8−2,5%	1,8−2,2%	0,8−1,2%	≤ 0,5%	≤ 0,5%

Удельное электрическое сопротивление составляет 0,32 Омxмм2/м, температура плавления равна 1440 °C, коэффициент линейного температурного расширения 13,7•10-6/°C, плотность — 8,48 г/см³, t° отжига 950 °C.

Повышение потребительских свойств достигается добавлением легирующих элементов, что стабилизирует показатель термо-ЭДС, повышает показатель пластичности, обеспечивает длительную прочность и позволяет применять данный сплав при температуре до 1300 °C.

Константан — термоэлектродный медно-никелевый сплав. Процентный состав

Ni	Cu	Mn	Si	Примеси
43−44%	57−60%	1−2%	≤ 0,2%	≤ 0,5%

Электрическое удельное сопротивление константана находится на уровне 0,4 Омxмм2/м, о чем свидетельствуют многочисленные таблицы характеристик физических свойств сплава. Он традиционно используется в качестве элемента для приборов с низким классом точности.

Копель — термоэлектродный медно-никелевый сплав. Процентный состав.

Ni	Cu	Fe	Si	Co	Примеси
43−44%	52−53%	2−3%	≤ 0,5%	≤ 0,2%	≤ 0,5%

Плотность равна 8,9 г/см³, а температура плавления составляет 1290 °C. Отжиг осуществляется в температурном режиме 800−850°C, а горячая обработка — при температуре 1150 °C. Коэффициент удельного сопротивления равен 0,5 Омxмм2/м, а линейного расширения — 1410-6/°C. При температуре 100 °C термоэлектродвижущая сила равна 6,95 В, а при 600 °C повышается до 49 вольт.

Хромель — термоэлектродный сплав на основе никеля 89−91%. Процентный состав

Ni	Cr	Mn	Si	Co	Примеси
89−91%	8,7−10%	1,8−2,2%	0,8−1,2%	≤ 0,5%	≤ 0,5%

Термо-электродвижущая сила ВР5, ВР20

Во время охлаждения до 1600 °C номинальное значение термо-ЭДС также понижается до отметки 24,59 мВ. Данный показатель для t° 1500 °C составляет не более 23,31 мВ, а для t°1400°С уровень номинального термо-ЭДС составляет 21,97 мВ. Преимущества сплавов определяются вольфрамом и рением. Вольфрам является одним из самых тяжелых, тугоплавких, твердых металлов.

Температура его плавления составляет 3410 °C, а температура кипения такая же как на поверхности Солнца — 6690 °C. Вольфрамовые сплавы по тугоплавкости и твердости лидируют среди всех других сплавов. Незначительно ему уступает рений, температура плавления которого 3170 °C, а температура кипения равна 5870 °C.

По жаропрочности рений далеко опережает другие металлы, имеет высокую прочность и стойкость к коррозии.

Поставщик

Вас интересуют удельное сопротивление хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20? Поставщик «Auremo» предлагает купить хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20 сегодня на выгодных условиях.

Большой выбор на складе. Соответствие ГОСТ и международным стандартам качества, цена — оптимальная от поставщика. Купить хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20 сегодня. Оптовым заказчикам цена — льготная.

Купить, выгодная цена

Компания «Auremo» предлагает купить хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20 на выгодных условиях. На складе представлен самый широкий выбор продукции для масштабных производств. У нас привлекательные условия и для розничных покупателей.

Всегда в наличии хромель, алюмель, копель, константан, ВР5, ВР20, цена — обусловлена технологическими особенностями производства без включения дополнительных затрат. Качество соответствует ГОСТ и международными стандартам. Оптимальная цена от поставщика. Купить сегодня.

Ждем ваших заказов.

Источник: https://www.auremo.org/reference/udelnoe-soprotivlenie-hromel-alyumel.html

Константан, его особенности и область применения

Константан – это сплав, основными компонентами которого является медь (57-60%) и никель (39-41%). Примеси данного состава представленные 1-2% марганца.

Сплав хорошо обрабатывается, что позволило получить из него такой металлопрокат как лента и проволока.

Изготавливают из констрантана электронагревательные элементы, работающие при температуре 400-500°C, термопары, реостаты, измерительные приборы низкого класса точности.

Основные свойства константана

Характеризуется константан высоким удельным электрическим сопротивлением, значение которого достигает 0,5 мкОм×м. Отличается он низким термическим коэффициентом омического сопротивления.

Что касается температурного коэффициента линейного расширения сплава, то он составляет 14,4•10-6 °C-1. Плотность константана – 8,9 г/см3. Плавится сплав при температуре 1260 °C.

Также, константан отличается высокой термо-ЭДС при контакте с медью, железом, хромелем.

Область применения константана

Из константана производят термоэлектроды, термоэлектрические преобразователи, компенсационные провода, а также нормальные эталоны сопротивления, которые применяются в электротехнике.111 Наиболее востребованным металлопрокатом из константана является проволока и лента марки МНМц 40-1,5 и полоса. В зависимости от типа и определяется основное назначение сплава.

Изготовление константановой проволоки для электротехнических целей проводится в соответствии с ГОСТ 5307-77, её диаметр находится в приделах от 0,02 до 5 мм. Данный металлопрокат, предназначенный для производства термоэлектродов термоэлектрических преобразователей, выпускается по ГОСТ 1790-77. Сплав такого типа применяется в изготовлении термопар, где он работает в паре:

• хромель-константан (рабочий диапазон от -40 до 900°C);
• железо-константан (рабочий диапазон представлен минусовыми температурами до -190 °C);
• медь-константан (рабочий диапазон от -250 до 300°C).

Константановая проволока, предназначенная для использования в качестве удлиняющих проводов к термоэлектрическим преобразователям, производится в соответствии с ГОСТ 1791-67, её диаметр представлен рядом стандартных значений от 0,2 до 2,5 мм.

Константановая лента производится с учетом требований, наведенных в ГОСТ 5189-75. Её толщина может варьироваться от 0,1 до 2 мм.

Ширина константановой ленты представлена рядом стандартных значений от 10 до 100 мм (шаг 10 мм), также, она может составлять 110, 125, 140, 150, 160, 170 и т.д. до 300 мм.

Источник: http://meta-torg.ru/konstantan-ego-osobennosti-i-oblast-primeneniya.html