La última parte del manual. En el interior hay capítulos adicionales, algunas fotos nuevas y, lo más importante, un pdf con un manual que se puede descargar y compartir con un amigo.
Mejoras (disponibles en versión pdf):
- Se agregaron fotos de destrucción de policarbonato óptico, fotos de vidrio de cuarzo, fotos de composiciones de carbono conductor en el diseño de control remoto.
- Se mejoró la sección con cinta aislante, tuve que esperar los paquetes, pero valió la pena, ahora esta es la descripción más completa de las cintas de aislamiento (se han agregado cintas de poliéster, masilla, tela y otros tipos).
- Se agregó un capítulo sobre conexiones eléctricas, con una respuesta a la pregunta
por qué no.
- Bueno, muchas ediciones menores según los comentarios.
Cambié el nombre, solo por razones de "fácil de recordar, fácil de google".
Conexiones electricas
Una broma popular sugiere que la ingeniería eléctrica es la ciencia de los contactos. Y dos fallas principales: no hay contacto donde debería estar, y hay contacto donde no debería estar.
La portada de este manual muestra un giro de dos cables: cobre y aluminio. Algunos lectores estaban indignados por este espectáculo, y no sin razón: esto no se puede hacer. Si intenta comprender las razones de esto "es imposible", entonces puede encontrar muchas discusiones sobre este tema, en casi todas las cuales puede encontrar el argumento "Siempre hice esto, en la casa de campo este giro ha estado funcionando durante 100,500 años". Lamentablemente, este enfoque no aporta una comprensión de los motivos de la prohibición.
¿Cuál es el problema de conectar dos metales arbitrarios en contacto? El hecho es que, por alguna razón (que se describe a continuación), algunos metales forman un contacto confiable y funcionan casi sin fallas, y algunos forman un contacto que también funciona, pero es menos confiable y a menudo causa problemas. Debe comprender que "más a menudo" no significa que si realizó una conexión de este tipo, fallará mañana con una probabilidad del 100%. No, la probabilidad de falla no será 0.0001%, sino por ejemplo 0.01%. De todos modos pequeño, pero ¿no sería 100 veces más propenso a tener un incendio?
La experiencia operativa de varios equipos llevó a los ingenieros a la conclusión de que ciertas combinaciones de metales proporcionan una confiabilidad de contacto aceptable, y algunas son demasiado bajas. Una vez más, vale la pena señalar que la fiabilidad del contacto se ve fuertemente afectada por las condiciones de funcionamiento, si la conexión está a una temperatura constante en un lugar seco, puede ser completamente confiable, incluso si un par de metales no es deseable.
Una serie de actividad electroquímica de metales
La primera razón para la perturbación del contacto que consideraremos es la corrosión electroquímica. Algunos de ustedes recuerdan de la escuela una serie de actividades de metal (incompletas):
Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Cr Zn Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au
| Metal | Potencial electroquímico, voltios |
|---|
| Litio (Li) | -3.0401 |
| Potasio (K) | -2,931 |
| Bario (Ba) | -2,905 |
| Estroncio (Sr) | -2,899 |
| Calcio (Ca) | -2.868 |
| Sodio (Na) | -2,71 |
| Magnesio (Mg) | -2,372 |
| Aluminio (Al) | -1,700 |
| Manganeso (Mn) | -1,185 |
| Cromo (Cr) | -0,852 |
| Zinc (Zn) | -0,763 |
| Hierro (Fe) | -0,441 |
| Cadmio (Cd) | -0,404 |
| Cobalto (Co) | -0,28 |
| Níquel (Ni) | -0,234 |
| Estaño (Sn) | -0,141 |
| Plomo (Pb) | -0,126 |
| Hidrógeno (H) | 0 0 |
| Antimonio (Sb) | +0.240 |
| Bismuto (Bi) | +0.317 |
| Cobre (Cu) | +0.338 |
| Mercurio (Hg) | +0.7973 |
| Plata (Ag) | +0.799 |
| Paladio (Pd) | +0,98 |
| Platino (Pt) | +0.963 |
| Oro (Au) | +1.691 |
Para el ingeniero, esta serie dice lo siguiente: en presencia de un electrolito (agua, humedad del aire), el metal que está a la
izquierda de la serie de tensión se destruirá en un par de metales. Cuanto más separados estén los metales en la fila, más intensa será la corrosión. Basada
Este fenómeno se construye con protección electroquímica de metales, como el acero galvanizado. En presencia de agua, el revestimiento de zinc primero se rompe, y solo después de colapsarse comienza la corrosión del acero.
En el caso de los contactos eléctricos, es más importante para nosotros no qué tipo de metal colapsará en un par, ambos son necesarios, sino qué tan intensamente procederá el proceso de corrosión. Y a este respecto, el potencial creado por un par de 2.038 V de aluminio y cobre es muy grande, ¡es suficiente para romper una molécula de agua durante la electrólisis! Pero si separa estos dos metales con una placa de acero galvanizado, se forman dos pares: zinc-aluminio con un potencial de 0.937 V y zinc-cobre con un potencial de 1.101 V. Estos no son potenciales tan grandes, por lo que el proceso de corrosión continuará más lentamente.
Teniendo en cuenta que los principales metales para la fabricación de conductores son cobre y aluminio, no es necesario memorizar la tabla y considerar los potenciales, solo es importante recordar que es imposible conectar directamente cobre y aluminio a un contacto eléctrico que trabaja en el aire.
Los lectores más ingeniosos harán la pregunta: “Y si el compuesto de cobre y aluminio está recubierto con una capa impermeable al agua (barniz, sellador, pintura, grasa, etc.), entonces
"No habrá agua en el punto de contacto, lo que significa que no habrá electrólisis ni corrosión". Esta es una observación real y le permite resolver el problema de la corrosión electroquímica, pero hay otro problema que no le permite conectar dos metales sin razón alguna.
Expansión térmica
Todos los cuerpos se expanden cuando se calientan, y los metales no son la excepción. Para cualquier material, existe una característica, como el "coeficiente de expansión térmica de los cuerpos", que muestra cuántas veces aumentará el tamaño del cuerpo cuando se calienta en 1 grado Celsius. (En diferentes rangos de temperatura, el valor del coeficiente de expansión térmica puede variar, además, para algunos materiales anisotrópicos, el coeficiente puede variar en diferentes planos. Por simplicidad, no tomaremos en cuenta esta diferencia usando los valores promediados) Aquí hay una placa pequeña:
| Material | Coeficiente de expansión térmica α, (1 / K) |
|---|
| Aluminio | |
| Cobre | |
| Acero | |
| Vaso | |
| Vidrio resistente al calor (borosilicato) | |
| Cristal de cuarzo | |
| Invar (aleación) | |
| Platino | |
De esta placa se puede ver que la conexión de los dos materiales cuando se calienta se expandirá de diferentes maneras, provocando tensiones y deformaciones internas. A veces, esta es una propiedad útil: se usa en placas bimetálicas en controladores de temperatura; cuando se calienta, tales placas se doblan y rompen el contacto. Pero al crear una conexión eléctrica confiable, tal diferencia en la expansión térmica puede debilitar el contacto. Si la conexión no tiene propiedades elásticas, luego de varios ciclos de calentamiento y enfriamiento, puede encontrar que, en lugar de un contacto apretado, el conductor se cuelga.
Si no se puede evitar la conexión de diferentes materiales, debe recordarse que dicha conexión puede debilitarse potencialmente con los cambios de temperatura, y debe ser reparada y controlada. Silenciar la conexión de un conductor de cobre y aluminio en una pared debajo de una capa de yeso es una mala idea.
Arrastrarse
Algunos materiales tienden a exhibir el fenómeno de "fluencia" cuando, por ejemplo, un conductor bajo una pequeña carga mecánica, que no es suficiente para la deformación plástica, se deforma con el tiempo. La magnitud de este fenómeno depende de la carga y la temperatura, caracterizada por un valor muy pequeño. Pasarán miles de horas antes de que el tamaño del cuerpo cambie en una fracción de un porcentaje. Sin embargo, este fenómeno es bastante importante para garantizar un contacto confiable. La fluencia, junto con la expansión térmica, contribuye al hecho de que el terminal apretado se debilita con los años y el cable cuelga en él.
Desafortunadamente, el aluminio (puro) tiene una fluencia mucho más intensa que el cobre, lo que hace que los contactos eléctricos con su participación sean menos confiables y requieren un mantenimiento regular. Vale la pena recordar esto al reparar y reparar el cableado del cable de aluminio desde la época de la URSS. Los fabricantes de cables de aluminio modernos alean aluminio en un conductor conductor, buscando reducir la deformación a valores comparables al cobre, aunque a costa de una pequeña disminución en la conductividad eléctrica.
Entonces, ¿cómo se conectan los cables?
La pregunta es complicada porque la respuesta depende de las condiciones de funcionamiento de la conexión y no existe una forma universal única.
Pero se dijo tanto sobre el par aluminio-cobre que simplemente debo responder la pregunta "¿cómo conectarlos?"
La primera opción es clásica, utilizando una placa de acero que elimina el contacto directo de cobre y aluminio. La placa de acero evitará la corrosión electroquímica intensa (pero no la eliminará por completo), proporcionará una fuerza aceptable en el área de contacto de los conductores. Pero dicha conexión requiere un trabajo de mantenimiento de rutina: 1-2 veces al año, es necesario verificar la fuerza de apriete de los conductores.
La segunda opción. Terminales de resorte especializados para conductor de aluminio. (por ejemplo, bloques de terminales de la serie WAGO 2273 con pasta). En tal terminal, el conductor pelado es presionado constantemente por el contacto del resorte, evitando su debilitamiento debido a la fluencia.
La pasta dentro del bloque de terminales evita que la humedad y el aire accedan a la superficie de aluminio, evitando la oxidación del conductor. (Es importante tener en cuenta que los terminales deben ser de alta calidad y la sección transversal del conductor es nominal. Yo mismo observé las conexiones quemadas realizadas por los terminales comprados en el quiosco más cercano (probablemente falso)).
La tercera opción: mangas de cobre y aluminio. Este tipo de conexión es relevante para líneas eléctricas para grandes corrientes con una sección transversal de 10 metros cuadrados. mm Las fundas de cobre y aluminio están diseñadas para engarzar con una herramienta especial. Los metales unidos en el grosor proporcionan un contacto confiable de un área grande, la humedad y la corrosión electroquímica solo pueden dañar la delicada superficie de la manga sin romper el contacto en el grosor.
Y recuerde, cualquier conexión eléctrica de potencia (especialmente de diferentes metales) debe estar disponible para mantenimiento. Torcido en el giro de la pared: la garantía de que recordará al equipo de reparación en varios términos obscenos.
Conclusión
Dado que la instalación al escribir este manual fue un mínimo de tonterías, escribí sobre lo que sentí, usé, con lo que trabajé. No revelé algunos temas, debido a mi poca experiencia (o la pequeña cantidad de material recolectado) en estas áreas, pero valdría la pena revelarlos. No reescribí sin pensar lo que se describe en la literatura especializada, ¿por qué distorsionar la fuente? Por lo tanto, si puede decir algo sobre el tema, me complacerá incluir su texto en el manual.
Este manual es gratuito, puede descargar la última versión.
Este es mi blog gratis. Si le gustó mi trabajo, estaré encantado de escuchar sus deseos y sugerencias, así como comentarios e indicaciones de errores.
¿Dónde descargar?
→
Guía de GitHub junto con código fuente y fotos. Hay un
pdf con un libro.
→ La
página de inicio del manual en mi sitio.
Si desea una copia en papel en su estante, puede
comprarla (tecnología de impresión bajo demanda). Esto no es publicidad. Presento una guía sobre el precio de costo. No ganaré ni un centavo. Desafortunadamente, las ilustraciones en papel serán en blanco y negro.
Agradecimientos
Expreso mi gratitud a Alexey Gall Galakhov por las valiosas adiciones al manual y la ayuda en el diseño del manual.
Talion_amur para proporcionar un contador de
horas de funcionamiento de mercurio de muestra.
También quiero agradecer a los miembros
Firz ,
GavrisAS ,
4sadas4 ,
Leon010203 ,
rexen ,
juray ,
Osnovjansky ,
NickyX3 ,
el ímpetu ,
Ploop ,
BarsMonster ,
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jar_ohty ,
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un inmaculado ,
Playnet ,
tormozedison ,
Samoglas ,
psicosíntesis ,
inine ,
Serge78rus ,
Otard ,
Ocelot ,
Goruhin por sus valiosos comentarios que causaron cambios en el manual.
Gracias a todos los que escribieron los comentarios, dieron valiosos comentarios.
Aprovecho esta oportunidad para transmitir mis saludos a
Meklon DIHALT Milfgard lozga superhimik tnenergy BarsMonster - Leí sus publicaciones con placer e intenté mantener el listón no más bajo.
Enlaces a partes del manual:
1 : Conductores: plata, cobre, aluminio.
2 : Conductores: hierro, oro, níquel, tungsteno, mercurio.
3 : Conductores: carbono, nicromos, aleaciones termoestables, soldaduras, conductores transparentes.
4 : dieléctricos inorgánicos: porcelana, vidrio, mica, cerámica, amianto, gas y agua.
5 : Dieléctricos semisintéticos orgánicos: papel, lejía, parafina, aceite y madera.
6 : dieléctricos sintéticos basados en resinas de fenol-formaldehído: carbolita (baquelita), getinax, textolita.
7 : Dieléctricos: fibra de vidrio (FR-4), tela barnizada, caucho y caucho duro.
8 : Plásticos: polietileno, polipropileno y poliestireno.
9 : Plásticos: politetrafluoroetileno, cloruro de polivinilo, tereftalato de polietileno y siliconas.
10 : Plásticos: poliamidas, poliimidas, metacrilato de polimetilo y policarbonato. Historia del uso de plásticos.
11 : Cintas y tubos de aislamiento.