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Aula II
11.1- Materiais condutores Na prática, além da resistividade, outras características são importantes: - resistência à corrosão; - flexibilidade; - maleabilidade.
1I.2 - Cobre
. . .
.
.
- pnnclpals mmerals: PRINCIPAIS
MINERAIS
MINfIlAL
COMPOSIÇÃO
C__
Cu
100
CupdIa
CU20
••.•
l_
CUO
79.1
MaIaquIa
CUCO, .CU(OH~
51.3 a5.1
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Cu,(COa ~ (OHIt
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66..
- estrutura cúbica de face centrada;
- maior importância industrial; - boa ductibilidade; - baixa resistividade; -alta resistência à corrosão; - boa maleabilidade; - nos condutores elétricos: cobre eletrolítico. Contém 99,9 % de cobre puro; - tratamento para a fabricação: estiramento a frio e recozimento; - estiramento a frio: processo baseado no uso de tração; - estiramento a frio produz o cobre duro;
- recozimento: aquecimento ou fundição do material com resfriamento lento. O resfriamento pode ser feito em etapas, sendo que pelo menos uma delas tem que ser mais lenta; - recozimento produz o cobre mole ou recozido cujo padrão tem p = 0,15328 Om a 20°C; - o cobre duro tem resistividade maior; - tipos usuais de cobre (Especificação Brasileira EB 11 da ABNT): Rl'$isthicladf
Conduto.'
~IQcm
Condutivicladf Pad rilo l()()Cl.11 (cobre padraO)
Fio de cobre recozido
1,7564
98.16
Fio de cobre meio duro: diâmetro até 8,24 nun
1.7837
96.66
Fio de cobre meio duro: diâmetro maior que 8,24 nun
1,7654
97.66
Fio de cobre duro: diâmetro até 8,2411ll11
1.793
96.13
Fio de cobre duro: diâmetro maior que 8.24mm
1,7745
97.16
- nos cálculos, aplica-se a resistividade de 97,3 %; - influência da temperatura: Temperatura (OC)
a (Oel)
O
0,00427
20
0,00393
25
0,00385
0,4
0,3 0,2 0,1
temperatura
400
800
1200
- dilatação linear: K'= 16,6·10-6 °C-I
1I.3 - Propriedades mecânicas de condutores de cobre - carga de ruptura de 22 kg/mrrr'; - cobre recozido não tem limite de elasticidade definido; - o estiramento a frio aumenta a resistência à tração. Para o cobre duro a carga de ruptura é de 46 kg/mrrr'; _ variação de comprimento: ôl
= l -/0 = /0 (l' - l' o) SEELAS
- 1 - comprimento relativo ao esforço r; -10
-
- 't -
- 'to -
comprimento relativo ao esforço 'tO; esforço; esforço inicial;
- EELAS -
módulo de elasticidade;
- S - seção do material.
/'
1I.4 - Ligas de cobre - fios e cabos com características diferentes daquelas do cobre; - peças para aparelhos elétricos;
- podem ser usados: estanho, cádmio, alumínio, manganês, silício, ferro; - as propriedades
dependem não só da porcentagem
de cada elemento, bem como dos
tratamentos térmicos e mecânicos; - podem ser obtidos materiais com maior ou menor resistência à tração, resistência ao desgaste, resistência à corrosão; - a resistividade das ligas é maior que a do cobre eletrolítico; - cádmio e cobre: maior resistência
mecânica,
maior dureza e pequeno aumento na
resistividade; - latão: cobre e zinco (5 % a 45 %). Maior ductibilidade. Com estanho ou alumínio, a liga tem maior resistência à corrosão pela maresia; - bronze: cobre e estanho (até 20 %). Maior resistência mecânica ao material; - metal monel ou cuproníquel: cobre e níquel (l0 % a 30 %). Resistência mecânica elevada e boa resistência à corrosão. Adicionando de 3 % a 4 % de silício, melhora propriedades devido ao endurecimento por envelhecimento; - cobre e alumínio (mais de 10 %). Material em contato constante com soluções ácidas ou salinas; alpacas: cobre (45 % a 70 %), níquel (10 % a 18 %) e zinco. Equipamentos
de
telecomunicações.
11.5- Condutores compostos - formados por diferentes materiais; - não são ligas metálicas; - copperweld - fio de aço recoberto de cobre; - alumonweld - fio de aço recoberto de alumínio; - ACSR ou CAA - cabo de alumínio com alma de aço. Cabo de aço em tomo do qual são torcidos cabos de alumínio. A resistência mecânica é dada pelo aço, aproveitando condutividade elétrica do alumínio; - a seção do condutor composto é a soma das seções dos componentes; - a condutância total é a soma das condutâncias dos componentes; - o peso total é a soma dos pesos dos componentes; - módulo de elasticidade: SI ·EELASI
+S2
EELAS EQ --------S +S I
·EELAS2
2
- EELASEQ- módulo de elasticidade do condutor composto; - EELAsI - módulo de elasticidade do componente 1;
a melhor
- EELAS 2 -
módulo de elasticidade do componente 2;
- SI - seção do componente 1; - S2 - seção do componente 2.
