История электротехники
Шрифт:
Исследование и внедрение металлокерамических магнитов проведено ВНИИЭМ совместно с заводом «Электроконтакт». Отечественная промышленность освоила ряд деформируемых сплавов: викаллой, сплав на основе платины и др. Викаллой, выпускаемый в виде проволоки, обладает высокими магнитными свойствами и достаточной пластичностью, что позволяет легко получать тонкие цилиндрические магниты. Викаллой, изготовляемый в листах, имеет худшие магнитные свойства, но очень эффективен в производстве стрелок буссолей и компасов. Сплав на основе платины дорог и дефицитен, однако его коэрцитивная сила, магнитная энергия и пластичность настолько высоки, что магниты массой в доли грамма успешно применяются в приборостроении и в электрических наручных часах.
Объем производства литых постоянных магнитов из сплавов альни для изделий широкого потребления достигает нескольких тысяч тонн в год, на что затрачивается несколько сотен тонн дефицитного и дорогого никеля. Поэтому наряду с улучшением магнитных свойств сплавов системы ЮНДК проводились поиски дешевых и недефицитных магнитотвердых материалов.
Магнитотвердые материалы на основе соединений RCo, где R — редкоземельные ионы La, Pr, Nd, Sm
| Марка сплава | Максимальная магнитная энергия Wmax, кДж/м3 | HC, кА/м | Остаточная индукция Вr, Тл | Тип кристаллической структуры |
| Не менее | ||||
| ЮНД4 | 3,6 | 40 | 0,50 | Равноосная |
| ЮНД8 | 5,1 | 44 | 0,60 | |
| ЮНТС | 4,0 | 58 | 0,43 | |
| ЮНДК 15 | 6,0 | 48 | 0,75 | |
| ЮНДК18 | 9,7 | 55 | 0,90 | |
| ЮНДК18С | 14 | 44 | 1,10 | |
| ЮН13ДК24С | 18 | 36 | 1,30 | |
| ЮН13ДК24 | 18 | 40 | 1,25 | |
| ЮН14ДК24 | 18 | 48 | 1,20 | |
| ЮН15ДК24 | 18 | 52 | 1,15 | |
| ЮН14ДК24Т2 | 15 | 60 | 1,10 | |
| ЮН13ДК25А | 28 | 44 | 1,40 | Столбчатая |
| ЮН14ДК25А | 28 | 52 | 1,35 | |
| ЮН13ДК25БА | 28 | 48 | 1,40 | |
| ЮН14ДК25БА | 28 | 58 | 1,30 | |
| ЮН15ДК25БА | 28 | 62 | 1,25 | |
| ЮНДК31ТЗБА | 32 | 92 | 1,15 | |
| ЮНДК34Т5 | 14 | 92 | 0,75 | Равноосная |
| ЮНДК35Т5Б | 16 | 96 | 0,75 | |
| ЮНДК35Т5 | 18 | 110 | 0,75 | |
| ЮНДК35Т5БА | 36 | 110 | 1,02 | Столбчатая |
| ЮНДК35Т5АА | 40 | 115 | 1,05 | Монокристаллическая |
| ЮНДК38Т7 | 18 | 135 | 0,75 | Равноосная |
| ЮНДК40Т8 | 18 | 145 | 0,70 | |
| ЮНДК40Т8АА | 32 | 145 | 0,90 | Монокристаллическая |
Примечание. В обозначениях марок сплавов буквы означают: Б — ниобий; Д — медь; К — кобальт; Н — никель; С — кремний; Т — титан; Ю — алюминий; А — столбчатая кристаллическая структура; АА — монокристаллическая структура. Цифры указывают процентное содержание элемента.
Недостатком является высокая стоимость. Свойства некоторых промышленных магнитов из сплавов RCo5 приведены в табл. 10.3.
| Марка сплава | Химический состав, % (остальное Со) | Br, Tл | кА/м | W кДж/м3 | |
| Sm | Sm + Pr | ||||
| КС37 | 36,0–38,5 | — | 0,77 | 540 | 55 |
| КС37А | 36,0–38,5 | — | 0,82 | 560 | 65 |
| КСП37 | — | 36,0–38,5 | 0,85 | 520 | 65 |
| КСП37А | — | 36,0–38,5 | 0,90 | 500 | 73 |
Примечание. В обозначении марки сплава: К — кобальт; С — самарий; П — празеодим; А — улучшенная структура.
В последние 40 лет большие успехи достигнуты в разработке магнитов на основе микропорошков железа, технология которых была разработана в СССР А.С. Эйсуровичем и А.Б. Альтманом, сплавов марганца с висмутом подробно исследованные С. Гийо (Франция), ферритов со структурой магнетоплюмбита Е. Гортер (Франция). Впервые подобные магниты, состоящие из оксидов железа и кобальта, были описаны в 1933 г. японцами X. Като и Т. Такай. В те же годы проводилась разработка постоянных магнитов на основе металлических сплавов типа Fe-Ni-Al; поэтому работы над оксидами металлов не привлекли интереса и на долгие годы были фактически заброшены. Лишь в 1952 г. фирма «Филипс» (Голландия) сообщила о первом техническом применении оксидных магнитов. Фирмой был предложен материал под названием ферроксдюр, состоящий из оксидов железа с барием и имеющий химическую формулу BaFe12O19.
Поиски ученых (С.А. Медведев и др.) завершились разработкой технологии серийного производства магнитов, прессованных из порошка бариевого феррита. Бариевые постоянные магниты обладают коэрцитивной силой 120–240 кА/м при остаточной магнитной индукции 0,2–0,38 Тл и магнитной энергии 3,2–3,4 кДж/м3. Благодаря дешевизне и простоте изготовления они находят все большее применение в изделиях широкого потребления: осветительных генераторах для велосипедов, громкоговорителях, дверных затворах, держателях и т.п.
10.5. КАБЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Производство проводов и кабелей уходит своими истоками в глубокую древность, когда люди научились выплавлять металлы, а затем начали изготовлять тонкую золотую и серебряную проволоку, используемую для различных ювелирных украшений и отделки одежды. Однако это производство оформилось в самостоятельную область техники только после открытия электричества и реализации его технических применений. В XIX в. начато использование изолированных проводников для передачи электричества на расстояние [10.35–10.39]: появляются первые кабели и воздушные линии связи. Существенный вклад в развитие мировой кабельной техники внес Э.В. Сименс (Германия), предложивший использовать для изоляции кабелей новый в то время материал — гуттаперчу и усовершенствовавший промышленную технологию производства кабелей и проводов. В результате возникли первые кабельные заводы в Европе.
Первый кабельный завод в России был основан в 1879 г. в Петербурге — завод кабелей, проводников и углей для электротехнических целей (ныне АО «Севкабель»).
В начале 80-х годов XIX в. в Петербурге возник еще один завод — «Русское производство изолированных проводов электричества», который сначала выпускал обмоточные и монтажные провода с изоляцией из натурального шелка и хлопчатобумажного волокна, а затем в 1890 г. начал, как и «Севкабель», производство силовых кабелей и кабелей связи с ленточной или проволочной стальной броней. В 90-е годы прошлого столетия в Петербурге возникли еще три кабельных завода, изготавливавшие как неизолированные, так и изолированные провода.
XIX в. характеризовался интенсивным развитием отечественной кабельной промышленности. В 1900 г. было организовано кабельное производство на Кольчугинском латунном и меднопрокатном заводе, выпускавшем силовые и телефонные кабели, провода, кабели и провода с резиновой изоляцией. Ныне это ТОО «Электрокабель» — один из основных кабельных заводов России. В это же время в г. Киеве в кустарных мастерских было начато производство кабельной продукции, а позднее был создан завод «Укркабель».
В 1905 г. московская фабрика «Владимир Алексеев», специализировавшаяся на выпуске золотоканительных изделий, начинает выпускать кабели и провода. На основе этого производства в 1909 г. открываются меднопрокатный и кабельный заводы товарищества «Владимир Алексеев» и «П. Вишняков и А. Шамшин», освоившие ряд новых для России кабельных изделий: эмалированных проводов, медных шин и полос, алюминиевых проводников. На базе этих заводов впоследствии был организован завод «Электропровод», явивший собой наглядный пример превращения ремесленного мануфактурного предприятия в капиталистическое предприятие с машинным производством. Первым председателем правления всех вышеперечисленных заводов являлся выдающийся русский театральный режиссер К.С. Станиславский (К.С. Алексеев), который много сделал для реорганизации кабельного производства. В результате завод выполнил целый ряд важных заказов таких, как изготовление в 1910 г. крупного морского кабеля для Кронштадтского порта, разработка и изготовление в 1912 г. 1200-парных телефонных кабелей. С 1913 г. завод изготовлял резину и кабельную продукцию с ее применением.