_line.jpg/1280px-Sample_cross-section_of_high_tension_power_(pylon)_line.jpg)
Проволока — это гибкий круглый пруток металла . Проволока обычно формируется путем протягивания металла через отверстие в матрице или волочильной пластине . Калибры проволоки бывают различных стандартных размеров, что выражается в виде номера калибра или площади поперечного сечения .
Провода используются для переноса механических нагрузок , часто в виде троса . В электрических и телекоммуникационных сигналах «провод» может относиться к электрическому кабелю , который может содержать «сплошной сердечник» из одного провода или отдельные жилы в скрученных или сплетенных формах.
Обычно цилиндрическая по геометрии, проволока также может быть сделана в квадратном, шестиугольном, сплющенном прямоугольном или других поперечных сечениях, как для декоративных целей, так и для технических целей, таких как высокоэффективные звуковые катушки в громкоговорителях . Пружины с навивкой по краю , такие как игрушка Slinky , изготавливаются из специальной сплющенной проволоки. [1]
В древности ювелирные изделия часто содержали большое количество проволоки в виде цепочек и прикладного декора, которые были аккуратно сделаны и которые, должно быть, были произведены какими-то эффективными, хотя и не технически продвинутыми, способами. В некоторых случаях полоски, вырезанные из металлического листа, превращались в проволоку, протягивая их через перфорации в каменных бусинах. Это заставляет полоски сворачиваться вокруг себя, образуя тонкие трубки. Эта техника волочения полос использовалась в Египте во 2-й династии ( ок. 2890 – ок. 2686 до н. э. [2] ). С середины 2-го тысячелетия до н. э. большинство золотых проволок в ювелирных изделиях характеризуются линиями швов, которые следуют спиральной траектории вдоль проволоки. Такие скрученные полосы можно преобразовать в сплошную круглую проволоку, прокатывая их между плоскими поверхностями или методом волочения полосовой проволоки. Метод изготовления полосовой скрученной проволоки был заменен волочением в древнем Старом Свете где-то между 8-м и 10-м веками н. э. [3] Существуют некоторые свидетельства использования волочения дальше на Востоке до этого периода. [4]
Квадратные и шестиугольные провода, возможно, изготавливались с использованием техники штамповки . При этом методе металлический стержень ударялся между рифлеными металлическими блоками или между рифленым пуансоном и рифленой металлической наковальней . Штамповка имеет очень древнюю историю, возможно, начиная с начала 2-го тысячелетия до н. э. в Египте и в бронзовом и железном веках в Европе для гривен и фибул . Скрученные квадратные провода являются очень распространенным филигранным украшением в ранних этрусских ювелирных изделиях.
Примерно в середине 2-го тысячелетия до н. э. появилась новая категория декоративных трубок, имитирующих линию гранул. Настоящая бисерная проволока, полученная путем механического искажения круглой проволоки, появилась в Восточном Средиземноморье и Италии в седьмом веке до н. э., возможно, распространенная финикийцами . Бисерная проволока продолжала использоваться в ювелирном деле и в наши дни, хотя она в значительной степени вышла из употребления примерно в десятом веке н. э., когда две вытянутые круглые проволоки, скрученные вместе, чтобы сформировать то, что называется «веревками», стали более простой в изготовлении альтернативой. Предшественником бисерной проволоки могут быть зазубренные полоски и проволоки, которые впервые появились примерно в 2000 году до н. э. в Анатолии .
.jpg/1280px-Sophie_Ryder's_%22Sitting%22_(side_view).jpg)
Проволока тянулась в Англии со времен Средневековья. Проволока использовалась для изготовления шерстяных карт и булавок, промышленных товаров, импорт которых был запрещен Эдуардом IV в 1463 году. [5] Первая проволочная фабрика в Великобритании была основана в Тинтерне примерно в 1568 году основателями компании « Company of Mineral and Battery Works» , которые имели на это монополию . [6] За исключением их второй проволочной фабрики в соседнем Уайтбруке, [7] до второй половины XVII века не было других проволочных фабрик. Несмотря на существование фабрик, волочение проволоки до мелких размеров продолжало осуществляться вручную.
Согласно описанию начала 20-го века, «[п]роволока обычно вытягивается цилиндрической формы; но она может быть изготовлена любого желаемого сечения путем изменения контура отверстий в волочильной пластине, через которые она проходит в процессе изготовления. Волочильная пластина или матрица представляет собой кусок твердого чугуна или твердой стали, или для тонкой работы это может быть алмаз или рубин . Цель использования драгоценных камней состоит в том, чтобы дать возможность использовать матрицы в течение значительного периода времени без потери их размера, и, таким образом, не производя проволоку неправильного диаметра. Алмазные матрицы необходимо пересверливать, когда они теряют свой первоначальный диаметр отверстия, но металлические матрицы снова уменьшаются до нужного размера путем выбивания отверстия молотком и последующей вырубки его до нужного диаметра с помощью пробойника». [8]
Проволоку часто уменьшают до нужного диаметра и свойств путем повторного волочения через постепенно уменьшающиеся фильеры или традиционно через отверстия в волочильных пластинах . После нескольких проходов проволоку можно отжечь , чтобы облегчить дальнейшее волочение или, если это готовый продукт, чтобы максимизировать пластичность и проводимость .
Электрические провода обычно покрываются изоляционными материалами , такими как пластик, резиноподобные полимеры или лак. Изоляция и оболочка проводов и кабелей в настоящее время выполняется путем пропускания их через экструдер. Раньше для изоляции использовались обработанная ткань или бумага и различные продукты на основе нефти. С середины 1960-х годов преобладают пластик и полимеры , демонстрирующие свойства, аналогичные свойствам резины.
Два или более провода могут быть обернуты концентрически, разделены изоляцией, чтобы сформировать коаксиальный кабель . Провод или кабель могут быть дополнительно защищены такими веществами, как парафин , какой-либо консервирующий состав, битум, свинец , алюминиевая оболочка или стальная лента. Скручивающие или покрывающие машины наматывают материал на проволоку, которая быстро проходит через нее. Некоторые из самых маленьких машин для хлопкового покрытия имеют большой барабан, который захватывает проволоку и перемещает ее через зубчатые передачи; проволока проходит через центр дисков, установленных над длинной кроватью, и диски несут каждый ряд бобин , варьирующихся от шести до двенадцати или более в разных машинах. Подача покрывающего материала наматывается на каждую бобину, и конец подводится к проволоке, которая занимает центральное положение относительно бобин; последние вращаются с подходящей скоростью вместе со своими дисками, хлопок, следовательно, подается на проволоку, наматываясь по спирали так, чтобы перекрываться. Если требуется много прядей, диски дублируются, так что можно переносить до шестидесяти катушек, причем второй набор прядей накладывается поверх первого. [8]
Для более тяжелых кабелей, которые используются для электрического освещения и питания, а также для подводных кабелей, машины несколько отличаются по конструкции. Провод по-прежнему проходит через полый вал, но бобины или катушки с материалом покрытия устанавливаются со своими шпинделями под прямым углом к оси провода, и они лежат в круглой клетке, которая вращается на роликах внизу. Различные нити, поступающие с катушек в различных частях окружности клетки, ведут к диску на конце полого вала. Этот диск имеет перфорации, через которые проходит каждая из нитей, затем немедленно наматывается на кабель, который скользит через подшипник в этой точке. Зубчатые передачи, имеющие определенные определенные соотношения, используются для того, чтобы заставить намоточный барабан для кабеля и клетку для катушек вращаться с подходящими относительными скоростями, которые не меняются. Клетки умножаются для скручивания с большим количеством лент или нитей, так что машина может иметь шесть катушек на одной клетке и двенадцать на другой. [8]
Сплошной провод, также называемый сплошным сердечником или одножильным проводом, состоит из одного куска металлической проволоки. Сплошной провод полезен для монтажа макетных плат. Сплошной провод дешевле в производстве, чем многожильный провод, и используется там, где нет большой потребности в гибкости провода. Сплошной провод также обеспечивает механическую прочность; и, поскольку он имеет относительно меньшую площадь поверхности, которая подвергается воздействию коррозионных веществ, защиту от окружающей среды.
Многожильный провод состоит из нескольких небольших проводов, связанных или скрученных вместе, чтобы сформировать более крупный проводник. Многожильный провод более гибкий, чем сплошной провод той же общей площади поперечного сечения. Многожильный провод используется, когда требуется более высокая устойчивость к усталости металла . Такие ситуации включают соединения между печатными платами в устройствах с несколькими печатными платами, где жесткость сплошного провода может создавать слишком большое напряжение в результате движения во время сборки или обслуживания; сетевые шнуры переменного тока для приборов; кабели музыкальных инструментов; кабели компьютерных мышей ; кабели сварочных электродов; кабели управления, соединяющие движущиеся части машин; кабели горнодобывающих машин; кабели тяговых машин и многие другие. На высоких частотах ток проходит вблизи поверхности провода из-за скин- эффекта , что приводит к увеличению потерь мощности в проводе. Может показаться, что многожильный провод уменьшает этот эффект, поскольку общая площадь поверхности жил больше, чем площадь поверхности эквивалентного сплошного провода, но обычный многожильный провод не уменьшает скин-эффект, поскольку все жилы закорочены вместе и ведут себя как один проводник. Многожильный провод будет иметь более высокое сопротивление, чем сплошной провод того же диаметра, потому что поперечное сечение многожильного провода не полностью медное; между жилами есть неизбежные зазоры (это проблема упаковки кругов внутри круга ). Многожильный провод с таким же поперечным сечением проводника, как и сплошной провод, как говорят, имеет тот же эквивалентный калибр и всегда больший диаметр. Однако для многих высокочастотных применений эффект близости более серьезен, чем скин-эффект, и в некоторых ограниченных случаях простой многожильный провод может уменьшить эффект близости. Для лучшей производительности на высоких частотах можно использовать литцендрат , в котором отдельные жилы изолированы и скручены в специальные узоры.
Чем больше отдельных жил провода в жгуте проводов, тем более гибким, устойчивым к перегибам, разрывам и прочным становится провод. Однако большее количество жил увеличивает сложность и стоимость производства. По геометрическим причинам наименьшее количество жил, которое обычно можно увидеть, — 7: одна в середине, а 6 окружающих ее в тесном контакте. Следующий уровень — 19, что представляет собой еще один слой из 12 жил поверх 7. После этого число меняется, но распространены 37 и 49, затем в диапазоне от 70 до 100 (число больше не является точным). Большие числа, чем это, обычно встречаются только в очень больших кабелях. Для приложений, где провод движется, 19 — это наименьшее, которое следует использовать (7 следует использовать только в приложениях, где провод размещается и затем не движется), а 49 — намного лучше. Для приложений с постоянным повторяющимся движением, таких как сборочные роботы и провода наушников , обязательно от 70 до 100 [ требуется ссылка ] . Для приложений, которым требуется еще большая гибкость, используется еще больше жил (обычным примером являются сварочные кабели, но также и любые приложения, в которых необходимо перемещать провод в узких местах). Одним из примеров является провод 2/0, изготовленный из 5292 жил провода калибра № 36. Жилы организованы путем создания сначала пучка из 7 жил. Затем 7 из этих пучков объединяются в суперпучки. Наконец, 108 суперпучков используются для изготовления окончательного кабеля. Каждая группа проводов намотана в спираль так, что при изгибе провода часть пучка, которая растягивается, перемещается вокруг спирали в часть, которая сжимается, чтобы позволить проводу испытывать меньшее напряжение.
Предварительно расплавленная проволока — это многожильный провод, состоящий из жил, которые сильно луженые , а затем сплавленные вместе. Предварительно расплавленная проволока имеет много свойств сплошной проволоки, за исключением того, что она реже ломается. [9]
Плетеный провод состоит из нескольких небольших прядей проволоки, сплетенных вместе. [10] Плетеные провода не рвутся при изгибе. Плетеные провода часто подходят в качестве электромагнитного экрана в кабелях шумоподавления.
Проволока имеет множество применений. Она является сырьем для многих важных производителей , таких как промышленность по производству проволочных сеток , пружин, проволочной ткани и канатной прядения, в которой она занимает место, аналогичное текстильному волокну . Проволочная ткань всех степеней прочности и тонкости ячеек используется для просеивающих и сортировочных машин, для сушки бумажной массы, для оконных сеток и для многих других целей. Огромное количество алюминиевой , медной , никелевой и стальной проволоки используется для телефонных и информационных кабелей , а также в качестве проводников при передаче электроэнергии и отоплении . Она не менее востребована для ограждений, и много потребляется при строительстве подвесных мостов , клеток и т. д. В производстве струнных музыкальных инструментов и научных приборов проволока снова широко используется. Углеродистая и нержавеющая пружинная стальная проволока находит широкое применение в изготовлении пружин для критически важных автомобильных или промышленных деталей/компонентов. Изготовление булавок и шпилек ; производство игл и рыболовных крючков ; изготовление гвоздей, колышков и заклепок; и кардочесальные машины потребляют большое количество проволоки в качестве сырья. [8]
Не все металлы и металлические сплавы обладают физическими свойствами, необходимыми для изготовления полезной проволоки. Металлы должны быть в первую очередь пластичными и прочными на растяжение, качество, от которого в основном зависит полезность проволоки. Основными металлами, подходящими для проволоки, обладающими почти одинаковой пластичностью, являются платина , серебро , железо , медь , алюминий и золото ; и только из них и некоторых их сплавов с другими металлами, в основном латунью и бронзой , изготавливается проволока. [8]
При аккуратной обработке можно получить очень тонкую проволоку. Однако специальные провода производятся из других металлов (например, вольфрамовая проволока для нитей накаливания лампочек и электронных трубок из-за ее высокой температуры плавления). Медные провода также покрываются другими металлами, такими как олово, никель и серебро, чтобы выдерживать различные температуры, обеспечивать смазку и облегчать снятие резиновой изоляции с меди.
Металлические провода часто используются для низкочастотных звуковых «струн» в струнных инструментах , таких как скрипки , виолончели и гитары , а также ударных струнных инструментах, таких как фортепиано , цимбалы , добросы и цимбалы . Чтобы увеличить массу на единицу длины (и, таким образом, еще больше понизить высоту звука), основной провод иногда может быть спирально обмотан другой, более тонкой прядью провода. Такие музыкальные струны называются «overspun»; добавленный провод может быть круглым в поперечном сечении («round-wound») или сплющенным перед намоткой («flat-wound»).
Вот несколько примеров:
Словарное определение слова wire в Викисловаре