нииэим

Сегодня: Понедельник, 24 Апреля 2017 года

Электроизоляционные материалы: трубка ТКР (ТКРМ), ТКСП (ТКМСП), ТГМП (ТЛВ, ТЛМ), ТКС (ТКМС), ТЗЭТ, профильные изделия, лак этилцеллюлозный ЭЦ-959

 

Более подробную информацию о предприятии, его продукции и услугах Вы можете получить загрузив буклет: buklet.rar или buklet.doc.


 

Радиочастотные кабели.  Глава 4. Свойства материалов

4.1. СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Часть 4.1.4. Специальные проводниковые материалы

Для защитных покровов радиочастотных кабелей ограниченное применение находит стальная оцинкованная и стальная нержавеющая проволоки и свинец. Свинец используется в качестве влагонепроницаемых оболочек крупногабаритных кабелей, предназначенных для длительной эксплуатации в земле и под водой. В этом случае для повышения механических характеристик свинец имеет присадки сурьмы до 0,8 или меди до 0,08 % [39].

Особо чистый свинец используется для изготовления проводников сверхпроводящих радиочастотных кабелей, так как при гелиевых температурах он становится одним из лучших высокочастотных сверхпроводников. Для этой же цели используются ниобиевые проволоки и ленты из чистого ниобия или с покрытием из сплава ниобия с оловом (Nb3Sn). Подробно высокочастотные свойства сверхпроводниковых материалов рассмотрены в [15].

Электрические свойства проводников, применяемых в радиочастотных кабелях, приведены в табл. 4.1.

Электрические свойства проводниковых материалов при нормальных условиях

Широкий диапазон температур, в котором работают радиочастотные кабели, требует учета изменения электрического сопротивления проводников. В диапазоне температур –200 ÷ +200 ° C (73 – 473 K) зависимость имеет линейный характер и описывается общеизвестной формулой

где ρT — удельное электрическое сопротивление при температуре T ; ρ293 — то же при нормальной температуре; ТКρ — температурный коэффициент сопротивления относительно Т = 293 К; Т — температура проводника, К.

Температурные зависимости удельного электрического сопротивления меди, серебра и алюминия прведены на рис. 4 1 для нормальных условий, установленных ГОСТ 11326.0-78. Ход кривых наглядно показывает эффективность серебрения при повышенных температурах.

Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры

Напротив, при пониженных температурах (ниже —100°С (173 К)) применение медных материалов в полужестких и полугибких кабелях предпочтительнее [36]. В гибких кабелях посеребренные проводники сохраняют свое преимущество и при низких температурах [37] за счет меньших контактных сопротивлений. Интересно также отметить, что при криогенных температурах, ниже —200°С (73 К), весьма перспективно применение высокочистого алюминия, который превосходит по электропроводности даже медь [45, 46].

По мере понижения температуры амплитуда тепловых колебаний кристаллической решетки металла уменьшается и увеличивается длина свободного пробега электронов проводимости, что приводит к падению электросопротивления. При криогенных температурах колебания.решетки настолько ослабляются, что основной механизм электросопротивления отступает на второй план. Существенными становятся столкновения электронов с атомами примесей и дефектами кристаллической структуры. Поскольку концентрация примесей и дефектов от температуры не зависит, кривые электросопротивления меняют свой характер (рис. 4.1,а).

Удельное сопротивление проводника при криогенных температурах (ниже 77 К) можно представить по правилу Матиссена [28] в виде суммы

где ρИ(T) — температурно зависимая часть электросопротивления, обусловленная рассеянием электронов на колебаниях решетки (фононах); ρ0 — остаточное электросопротивление, представляющее собой сумму влияний всех дефектов решетки и примесей.

Для описания ρИ(T) , которое при охлаждении стремится к нулю, наиболее часто используется выражение Грюнайзена-Блоха [26], дающее хорошее совпадение с экспериментальными результатами. Механические свойства проводников приведены в табл. 4.2. Для радиочастотных кабелей, подвергаемых механическим нагрузкам, механические свойства могут оказаться главенствующими, так как основную нагрузку несут проводники. Решение обычно находят применяя композиционные материалы и усиленные конструкции кабелей.

Механические свойства проводниковых материалов при нормальных условиях

Зависимость степени линейного теплового расширения металлов от температуры

Такие свойства, как предел прочности при растяжении и относительное удлинение при разрыве, характеризуют технологичность металлов. Из табл. 4.2 хорошо видны меньшая прочность и упругость алюминия, которые в сочетании с малой стойкостью к излому и определяют трудности его переработки при малых поперечных сечениях.

Для кабелей, работающих в широком диапазоне температур, немаловажное значение имеет степень линейного теплового расширения [47,48].

В диапазоне 0 – 150 °С (273 – 473 К) это свойство линейно зависит от температуры и может характеризоваться температурным коэффициентом линейного расширения. Чистые металлы сильнее, чем сплавы, изменяют свои размеры с изменением температуры, а среди металлов, используемых в радиочастотных кабелях, наибольшие изменения характерны для свинца (рис. 4.2).

Кривые деформации мягкой медной проволоки диаметром 0,5 мм

Приведенные на рис. 4.3 кривые деформации мягкой и твердой медных проволок наглядно показывают, какие напряжения и относительные удлинения необходимы для формообразования. В мягком материале при относительном удлинении, превосходящем 0,3%, и напряжении, большем 100 МПа, возникают пластические деформации, а следовательно, материал принимает новую форму. В твердом материале пластические деформации выражены слабо и проявляются при напряжении около 300 МПа.

 

 

 

 

© АП НИИЭИМ 2007 - 2017 г.


Яндекс цитирования