1-4. ПРОВОЛОКА ИЗ СПЛАВОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Обмоточные провода с эмалевой и волокнистой изоляцией изготовляются и с токопроводящими жилами из сплавов высокого сопротивления, преимущественно из константана и манганина и в ограниченном количестве из нихрома.
Константановая проволока изготовляется из сплава МНМц 40-1,5 (химический состав его приведен в табл. 1-5) диаметром 0,03—5,0 мм.
Таблица 1-5
Химический состав (%) основных сплавов сопротивления
В производстве обмоточных проводов обычно применяется проволока диаметром 0,03—1,00 мм со следующими допускаемыми (только отрицательными) отклонениями по размерам: для проволоки диаметром 0,03—0,04 мм — 0,002 мм, для 0,05—0,06 мм — 0,004 мм, для 0,07—0,09 мм — 0,006 мм, для 0,1—0,6 мм — 0,02 мм, для 0,65—0,90 мм — 0,03 мм и т. д.
Константан характеризуется очень малым температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления (ТКр), достаточно хорошей устойчивостью против коррозии и высокими механическими свойствами. Кроме того, константан имеет высокую термо-э. д. с. в паре с медью и железом, что, с одной стороны, мешает применению его для изготовления образцовых сопротивлений и приборов высокой точности, а с другой — позволяет широко применять его в термопарах для измерения температур до 500—600 °C. Помимо этого, константановая проволока применяется для изготовления нагревательных элементов, реостатов и т. п., причем нагрев этой проволоки во всех этих устройствах не должен превышать 500 °C. Термо-э. д. с. константановой проволоки в паре с медной составляет около 40 мкв, а с железом около 50 мкв на 1 °C. Константановая проволока может поставляться твердой и мягкой, причем предел прочности при растяжении у твердой проволоки должен быть не менее 65 кгс/мм2, а у мягкой в пределах 40— 55 кгс/мм2; удельное электрическое сопротивление при 20 °C у твердой проволоки должно быть в пределах 0,46—0,52 ом·мм2/м, а у мягкой 0,45—0,48 ом·мм2/м.
Манганиновая проволока изготовляется из сплавов МНМц 3-12 и МНМцАЖ 3-12-0,3-3 (химический состав их см. табл. 1-5) диаметром 0,02—6,00 мм. Обмоточные провода из манганина с эмалевой изоляцией изготовляются диаметром 0,03—1,0 мм, а с волокнистой диаметром 0,05—1,00 мм. Допустимые (отрицательные) отклонения по диаметру для размеров 0,02—0,09 мм в пределах минус 0,003 — минус 0,005 мм, для размеров 0,10— 0,60 мм в пределах минус 0,010 — минус 0,025 мм и т. д.
Манганиновая проволока имеет достаточно высокую разрывную прочность (около 60 кгс/мм2). ГОСТ 10155-62 на эту проволоку нормирует только величину относительного удлинения при разрыве, которое у твердой проволоки должно быть не более 9%, а у мягкой диаметром 0,05—0,09 мм — не менее 10% и у остальных размеров — не менее 15%.
Удельное электрическое сопротивление мягкой манганиновой проволоки при 20±10°С должно быть 0,47±0,05 ом·мм2/м, а твердой 0,48 ±0,05 ом·мм2/м.
Манганиновая проволока в паре с медной имеет малую термо-э. д. с. (в интервале 0—100 °C не более 1 мкв на 1 °C). В связи с этим, а также учитывая высокую стабильность электрического сопротивления во времени, манганиновая проволока находит широкое применение для изготовления образцовых сопротивлений и прочих прецизионных обмоток. В целях сохранения постоянства их электрических характеристик рабочая температура образцовых сопротивлений и обмоток из манганина не должна быть выше 60 °C.
Манганиновая проволока для точного приборостроения должна иметь малый температурный коэффициент удельного электрического сопротивления.
В связи с вышеуказанным для манганина существенное значение имеет зависимость электрического сопротивления Rt от температуры. Для интервала 10—40 °C эта зависимость может быть выражена следующим уравнением:
(1-5)
где R20 — электрическое сопротивление образца при 20 °C; α и β — температурные коэффициенты.
Величина коэффициента а для манганина из сплава МНМц АЖ-3-12-0,3-03 должна быть в пределах от минус 2·10-6 до плюс 10·10-6 1/°С для сплава МНМц 3-12 от +10·10-6 до +25·10-6 1/°С. Величина коэффициента β не нормируется. Приведенные выше значения температурного коэффициента а иногда слишком велики для изготовления изделий особо высокой точности. Поэтому по особым техническим условиям у нас производится так называемая высокостабильная манганиновая проволока, которая в процессе изготовления подвергается стабилизации по специальному режиму. В зависимости от величины температурного коэффициента α проволока выпускается двух видов (групп): у первой группы величина α должна быть в пределах ±10·10-6 1/°С, а величина максимального электрического сопротивления в интервале 15—32 °C, а для второй группы — соответственно ±15·10-6 1/°С и 15—35 °C.
Нихромовая проволока применяется в ограниченном количестве в производстве обмоточных проводов и изготовляется только из сплавов, химический состав которых приведен в табл. 1-5. Другие многочисленные сплавы из нихрома для этой цели практически не используются. Изолированная нихромовая проволока в основном применяется для изготовления малогабаритных элементов сопротивлений в приборах и изготовляется только малых сечений. В соответствии с ГОСТ 8803-58 эта проволока изготовляется диаметром 0,009—0,40 мм, причем проволока диаметром 0,10 мм и более делается из сплавов марок Х20Н80 и Х15Н60, проволока диаметром 0,09 мм и менее — только из сплава марки Х20Н80 с пониженным содержанием углерода (до 0,06%) и без неметаллических и карбидных включений.
Нихромовая проволока изготовляется трех видов: Э — проволока под эмалирование с чистой блестящей поверхностью без окислов и остатков смазки при волочении; М — проволока с чистой поверхностью без окислов; О — окисленная с темной поверхностью и цветами побежалости.
Удельное электрическое сопротивление сплава Х15Н60 для всех размеров равно 1,08±0,05 ом·мм2/м, сплава Х20Н80 1,05±0,05·1,07 ±0,05 ом-мм2/м. Относительное удлинение нихромовой проволоки диаметром 0,02—0,4 мм, предназначаемой для эмалирования, должно быть в зависимости от размеров не менее 12—18%, а для всех других целей — не менее 8—16%. Допускаемое отклонение удельного электрического сопротивления от номинальных значений, приведенное для каждого размера в ГОСТ 8803-58, должно быть у проволоки диаметром 0,03—0,07 мм соответственно не более ± (12,5·10) %, а диаметром 0,08—0,40 мм — в пределах ± (7,5·5) %.
