Такие металлы как алюминий и медь применяются в электропроводке гораздо чаще других металлов, поскольку являются очень хорошими и недорогими проводниками.
Но какой же конкретно материал (медь или алюминий) лучше по своим проводящим свойствам. В данной статье мы попытаемся выяснить это.
Начнем сперва с физического описания этих материалов. Медь представляет собой мягкий и ковкий металл с ярким золотисто-коричневым оттенком. Алюминий представляет собой серебристый металл, который легче и прочнее меди.
Теперь поговорим о проводимости этих материалов. Эти два металла близки по шкале проводимости, причем медь имеет более желательную характеристику. Проводимость меди составляет около 0.6 МОм/см, а алюминия – около 0.4 МОм/см.
Что же касается сопротивления проводника? Провод длиной в один метр с поперечным сечением в один квадратный миллиметр имеет сопротивление 1.7 миллиома (0,0017 Ом), если он сделан из меди, и 2.5 миллиома (0,0025 Ом), если это алюминиевый провод.
Каково же их использование в проводке? Благодаря отличным электрическим свойствам медь широко используется для электропроводки. При распределении электроэнергии иногда вместо меди используется алюминий. Впрочем, цена на алюминий несколько выше и составляет примерно одну треть от стоимости меди.
У алюминия в составе проводов есть еще один немаловажный недостаток. Алюминий когда-то очень широко использовался в домашней электропроводке, но он легко коррозировал, что могло привести к высокому сопротивлению и накоплению тепла в точках соединения. Из-за этой опасности в 1970-х годах использование алюминиевой проволоки было ограничено. Поэтому медь на сегодняшний день в электропроводке можно увидеть гораздо чаще.
.
Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.
Конструкционные стали.
Их классифицируют по характеристикам и по химическому составу сплавов. Если качественные и обыкновенные. И те и другие - углеродистые стали, хоть содержание углерода в них незначительное.
Предназначение обыкновенных конструкционных сплавов - изготовление промышленных изделий, которые должны подвергаться серьезным механическим нагрузкам: гвоздей, болтов, уголков, швеллеров, балок и т.п. Качественные конструкционные стали подходят для изготовления деталей, используемых в машиностроении. Конечно, выдерживаемые нагрузки у них гораздо ниже, такие марки стали гораздо мягче, их используют для изготовления деталей методом холодной штамповки. Кроме того есть особо-высококачественные марки, их называют криогенными. Они сохраняют прочностные характеристики при экстремально низких температурах. Из них делают емкости для транспортировки и хранения сжиженных газов, а так же применяют при строительстве объектов в условиях вечной мерзлоты.
Отличается устойчивостью к коррозиям в агрессивных средах. Это ее главное свойство. Сплав подвергают легированию, основной легирующий элемент при этом - хром, и чем его больше, тем устойчивей сталь к коррозийному воздействию, например, кислот. Содержание хрома может быть от 12 до 20 % (если хрома 17 и более процентов, сплав выдержит воздействие в том числе и азотной кислоты 50% концентрации). Чтобы усилить это замечательное свойство нержавеющей стали, придать ей дополнительные физико-химические свойства, ее легируют еще никелем, титаном, ниобием, молибденом. Соотношение тех или иных элементов и их количество определяет марку стали и ее устойчивость к сильным кислотам (фосфорной, серной и т.д.)
Чем объяснить такую коррозийную стойкость? На границе хромосодержащего сплава и среды образуется пленка окислов и прочих нерастворимых соединений, которая и защищает поверхность. Из нержавейки изготавливают множество различной продукции. И не только в промышленности. Это не только прочный, но и с эстетической точки зрения приятный материал - в архитектуре, в дизайне бытовых предметов он используется очень часто.
Медь.
Это самый распространенный цветной металл. Устойчив к коррозиям в воздушной среде (только углекислый газ, содержащийся в воздухе, образует зеленоваты налет - патину), в пресной и соленой воде, с щелочными растворами, но растворяется в сильных кислотах (азотной, серной). Легко обрабатывается пайкой и давлением, однако литейные свойства ее не очень высоки. Раскисленная и бескислородная медь применяется в электронике.
Медные сплавы отличаются износостойкостью, как и чистая медь антикоррозийны.
По взаимодействию меди с примесями выделяют 3 группы:
- Твердые растворы: с алюминием, цинком, сурьмой, никелем, олово, железом (снижается электропроводность и теплопроводность);
- Не растворяющиеся примеси: висмут, свинец (электропроводность не изменяется, но затрудняется обработка давлением);
- Хрупкие химические соединения: сера и кислород (кислород снижает прочность, а сера способствует лучшей резке).
Медь и медные сплавы издавна и по сей день используются в изготовлении посуды, предметов быта, используются в искусстве и архитектуре.
Алюминий
Это металл, обладающий высокой электропроводимостью, коррозийной стойкостью (на воздухе быстро покрывается тонкой «пленкой» оксида алюминия и дальше не окисляется) и, пожалуй, одно из главных его свойств - он обладает малой плотностью, следовательно, легкостью, мягкостью и прекрасной обрабатываемостью в холодном состоянии, т.е. гибке и штамповке.
Соединения алюминия абсолютно неядовиты, поэтому его активно используют в пищевой промышленности, изготавливая посуду, фольгу, упаковку и т.д.
В электротехнике его активно применяют из-за его высокой электропроводности, почти такой же как у меди, но алюминий заметно дешевле.
Чтобы добавить прочности, алюминий сплавляют с медью и магнием (в малых количествах), получается сплав «дюралюминий».
Аллюминий широко применяется в различных отраслях промышленности.
Латунь.
Сплав меди с цинком. Различное соотношение этих двух составляющих позволяют получать сплавы с различными свойствами. Если цинка от 5 до 20 % - латунь называется красной, и желтой, если содержание цинка 20-36 %
Эти сплавы ковкие и имеют достаточно низкую температуру плавления. Внешне латунь напоминает золото, поэтому часто используется в прикладном искусстве и декоре. Мебельная фурнитура, замки, декоративные элементы. Из латуни делают музыкальные инструменты. Используется она и в военной промышленности.
ВОЗМОЖНО ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО
Да, безусловно, между медью и алюминием существует много различий при применении их в электроустановках, таких как проводимость, вес, и, один из самых важных факторов – стоимость. В прошлом веке алюминий был более распространённым металлом для выполнения таких электротехнических изделий как предохранители, шины, автоматические выключатели, использовался для прокладки внутренних сетей в жилых и промышленных зданиях. Под влиянием современных тенденций многие проектировщики активно заменяли в своих изделиях алюминий на медь, однако в последнее время тенденции снова меняются, и от меди переходят снова к алюминию. Вина этому переходу – высокая стоимость меди.
Материалы
Очень часто заблуждения по поводу меди и алюминия возникают из-за использования различных марок металлов, используемых в электроустановках. В проводах, шинах и другом электрооборудовании используют чистую медь. Чистый алюминий слабо подходит для использования в электроустановках, тут медь имеет большое преимущество. Однако, необходимо учитывать и то, что металлургическая промышленность эволюционирует и создает новые сплавы различных металлов.
Соответственно различные свойства алюминия (Al) также могут изменятся – все зависит от обработки. Например, Al 6101 прочнее, чем Al 1350. Тем не менее, после термообработки Al 6101 затвердевает и прочность его повышается. Различные виды металлов, например Al 6101 и Al 1350, могут иметь различные свойства в сравнении с чистой медью (Cu). Поэтому в процессе проектирования очень важно знать свойства материала для конкретного использования.
Свойства проводников
Масса, сечение, стоимость – три основных фактора при выборе материала проводника. Однако нужно учитывать и другие факторы. Например, факторы нагрева – как изменится проводимость при нагреве, насколько расширится металл и другие. Как известно, при нагреве металлы расширяются, соответственно, если этот фактор не учесть, можно получить деформацию точек контактов. Это свойство особенно актуально при использовании алюминия или его сплавов, так как его коэффициент теплового расширения, в зависимости от сплава, примерно на 42% больше, чем у меди. Но также стоит отметить и то, что коэффициент теплоотдачи у алюминия больше чем у меди.
Решения нашли довольно простое – увеличили поверхность алюминиевых шин, что, в свою очередь, увеличило теплоотдачу, и при нагреве шины не деформировались. При проектировании, независимо от типа проводящего материала, необходимо особое внимание уделить надежным соединениям проводников. Это необходимо для предотвращения ухудшения качества контактов с течением времени, а также предотвратить деформацию при тепловом расширении и ползучести.
Распространенным заблуждением является то, что алюминий мягкий и должен использовать специальные разъемы для сжатия при монтаже. Алюминий может нуждаться в специальном покрытии для уменьшения окисления. Это связано с тем, что окисления может оказывать существенное влияние на качество проводимости материала даже в случае соединения Al – Al. Для предотвращения процесса окисления часто покрывают проводники (это касается и меди и алюминия) оловом или серебром, так как эти материалы имеют хорошую проводимость и не склонны к окислению при атмосферных воздействиях.
Достаточно проблем может принести и коррозия, которая возникает при использовании разнородных металлов в одной системе. Al электрохимически реагирует с медью при повышенной влажности (влага действует как электролит). Проводники из меди и алюминия с кабельными наконечниками располагаются в разъемы, которые после свариваются трением и капсулируются для предотвращения коррозионных процессов в соединении Al – Cu. Правильное соединение позволяет максимально избежать коррозионных процессов. Al и медь совместимые металлы, однако не стоит забывать то, что при неправильном их соединении могут возникать коррозионные процессы.
Вес и электрическая проводимость
Пожалуй, не последним фактором при выборе между алюминиевыми и медными проводниками является их электрическая проводимость. Да, безусловно, медь имеет лучшую проводимость на единицу объема, но алюминий легче, и это его большой плюс. По словам Уве Шенка, менеджера Helukabel – «Необработанный Al примерно на 70% легче Cu. А алюминиевые шины и кабели примерно на 60% легче, чем медные».
Однако главным показателем все же является проводимость. Al марки Al6101 имеет практически половинную проводимость Cu (56%). Различие в соотношениях массы и электрической проводимости выглядит примерно так, на один фунт Al приходится приблизительно 1,85 фунта Cu. Например, сборка медных шин весит 550 фунтов, а алюминиевых 300 фунтов. Такое различие в весе может помочь сэкономить не только на материалах, но и на транспортировке и даже погрузке-разгрузке.
Применение меди и алюминия в различных электроустановках
Алюминий в электроустановках
Практически во всем мире применяется в линиях электропередач ЛЭП и распределительных устройствах. Это вызвано меньшим весом и ценой по сравнению с Cu, что позволяет уменьшать количество опор высоковольтных линий при передаче электрической энергии на значительные расстояния.
В осветительных установках и различных соединителях ранее использовались латунные контакты. Сейчас они активно заменяются алюминиевыми контактами.
Медь в электроустановках
Очень распространена в коммуникационных электроустановках – тут главный ее плюс гибкость, так как позволяет легко вести монтаж на сложных участках и при этом не ломается.
Электрические двигатели и трансформаторы – вызвано тем, что данные устройства должны иметь минимальные габариты и максимальную производительность, а так как проводимость и гибкость меди намного лучше алюминия практически все производители электродвигателей и трансформаторов используют ее в своих изделиях.
Обоюдное применение меди и алюминия
Оба материала могут активно применятся при монтаже проводки в зданиях. В прошлом веке все внутренние сети выполняли алюминиевыми проводами. Это позволяло существенно экономить, так как длина проводки могла достигать нескольких километров. В современных жилых домах для монтажа проводки используют медь. Ее плюсы тоже очевидны – лучше проводимость (меньшее сечение) и лучшая эластичность.
У многих сложился стереотип, что алюминиевые кабели и шины это плохо. Но при правильном их применении можно сэкономить средства и получить хорошую проводимость.
Такие электротехнические устройства как электрические шины, трансформаторы, электрические кабели также используют оба материала.
Представить дом или квартиру без электричества в наш век невозможно, свет поступает во все квартиры и дома. Чтобы определить какая проводка лучше медная или алюминиевая необходимо рассмотреть характеристики двух материалов и провести сравнительный анализ.
Алюминиевая проводка
Данный тип проводки получил широкое распространение в жилых домах и квартирах всей страны еще во времена СССР. Встретить алюминий можно и сейчас, в любом доме старше 15-20 лет. Связано это было с такими параметрами сплава, как:
- малый вес;
- дешевизна.
Так как алюминий весит намного меньше меди, его больше применяют при прокладке линий электропередач, что позволяет уменьшить нагрузку на опоры, соответственно сэкономить на их изготовлении и монтаже. Согласно ПУЭ при монтаже новой сети не применяют алюминиевые кабели сечением менее 16 мм 2 . Не стоит сбрасывать со счетов и дешевизну, так как медь стоит дороже.
Минусы
Однако даже качественный алюминиевый провод имеет больше минусов, чем плюсов. К негативным моментам относят:
- меньшая электрическая проводимость, чем у меди (разница в 2 раза);
- способность окисляться при контакте с воздухом (в результате окисления на поверхности провода образуется слой, который не проводит электрический ток, что уменьшает полезное сечение и увеличивает сопротивление);
- меньший срок службы (составляет 20-25 лет, после чего резко возрастает вероятность пожара из-за окисления и последующего нагревания контактов);
- слабая механическая прочность (после нескольких изгибаний алюминиевый кабель легко ломается);
- сложность монтажа (обеспечить необходимую проводимость придется в этом случае, выбирая кабели большего сечения, с которыми крайне неудобно работать. Такие кабели выпускаются только одножильными).
Совет! Можно проверить качество алюминия на излом, для этого при покупке в магазине попробуйте 4-6 раз согнуть провод, если его поверхность быстро покрывается трещинами, значит провод хрупкий и работать с ним будет тяжело. Понятно, что лучше отказаться от такого товара.
Медная проводка
При покупке или строительстве дома, квартиры желательно использовать этот тип проводки. Однако, имейте ввиду, что, заменив проводку в квартире вы еще не получили надежную и способную выдерживать большие нагрузки сеть. Не забывайте, что вводной кабель от лестничного щитка до квартиры в старых квартирах всегда выполнен из алюминия. Следует заменить этот участок, ведь его проводимость теперь слабое место новой сети.
Достоинства медной проводки
Сравнение параметров, представленных ниже с параметрами алюминия позволит сделать правильный выбор в дальнейшем. Медь, как материал для электропроводки имеет ряд достоинств, к которым относят:
- хорошую проводимость (даже после окисления пленка на поверхности не препятствует прохождению электрического тока);
- срок службы доходит до 50 лет;
- высокую механическая прочность (жила легко выдерживает изгибание и скручивание до 10-15 раз);
- легкость монтажа (промышленностью выпускается несколько видов проводов с различными параметрами и жилами, с которыми удобно работать).
Минус домашней сети из меди, наверное, один – это ее цена, однако, когда необходимо выполнить качественную проводку отдавайте предпочтение этому материалу.
В строительных магазинах можно приобрести провода из сплавов цинка, покрытых медным напылением. Они стоят дешевле, чем медные, однако и характеристики материалов уступают проводам из чистой меди.
При нехватке средств лучше выполнить комбинированную проводку, розеточную группу отдельно запитать медными проводами, рассчитанными на большую силу тока, а цепи освещения – алюминиевыми. Однако имейте в виду, что соединение алюминий и медь выполняют только через специальные зажимы или соединительные колодки, которые препятствуют прямому контакту меди и алюминия, вызывающему сильное окисление последнего. Из-за окисления стыка вырастает удельное сопротивление контакта, происходит нагрев и обгорание в итоге.
Рассмотрев характеристики легко прийти к выводу, что лучше для выполнения монтажных работ использовать медь, однако при необходимости можно выполнить сеть и из алюминия, вот только следить за ней придется тщательнее. Выбирать тот или иной тип проводки необходимо с учетом требований электробезопасности, ведь от этого зависит как долго прослужит сеть без необходимости вмешательства специалистов.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Кабельно-проводниковая номенклатура традиционно поделена на две категории, исходя из критерия состава жилы. Речь о медных и алюминиевых кабелях и проводах. Какая между ними разница, каковы плюсы и минусы использования тех и других проводов? Мы попробуем найти ответ на этот вопрос в этой статье.
Мифы и правда о медных кабелях и проводах
Если вы обратитесь за советом по выбору проводов к специалистам, вероятность получить рекомендацию к покупке изделий из меди довольно высока. Так почему медные провода так популярны, и действительно ли они лучше алюминиевых? Давайте разберемся в правдивости доводов в пользу медных проводов.
- Довод №1: Медный кабель более долговечен.
Правда ли это? Действительности это не соответствует. Если вы откроете любой из кабельных справочников, то прочтете там реальные данные: срок службы медных кабелей идентичен сроку службы алюминиевых, а именно - 15 лет в том случае, если на кабеле одинарная изоляция, и 30 лет, если использовать двойную.
- Довод №2: Медные кабели более устойчивы к изгибам.
Правда ли это? Да, так на самом деле и есть. Согласно ГОСТу, медный кабель способен выдержать до 80 изгибов, тогда как кабель из алюминия переживет лишь 12. Но стоит учитывать, что при выборе кабеля для закладки в стену это не играет никакой роли.
- Довод №3: Медь окисляется в разы медленнее алюминия.
Правда ли это? Взглянем на алюминий. Сверху на его только что зачищенном слое моментально появляется ухудшающий контакт слой окисла. Однако процесс этот и быстро заканчивается лишь на поверхности. То есть по факту свои токопроводящие способности алюминий не утрачивает в течение долгих лет, как и медь. Кроме того, если использовать клемники с особой токопроводящей пастой, которая сдирает слой с окислом, создавая герметичную защиту от воздуха и воды, то это будет более надежным решением, чем качественная медная скрутка.
Достоинства и недостатки алюминиевого кабеля
Алюминий считается наиболее распространенным металлом, который люди используют практически во всех сферах жизни. Его вес относительно невелик, есть запас прочности, но в то же время этот металл довольно мягкий. Если сравнивать медный и алюминиевый провода, при одинаковых параметрах электропроводности вес алюминиевого кабеля будет вдвое меньше, чем вес медного. Благодаря этому, к примеру, можно делать более толстые алюминиевые проволоки.
Как уже было упомянуто ранее, одним из существенных минусов алюминия является его низкая способность к сгибанию. Если вы перегнете проволоку из алюминия пару раз в одном и том же месте, она попросту сломается. По этой причине использовать алюминиевые провода можно лишь в стационарных прокладках, где нет острых углов надлома.
Другой недостаток - моментальное окисление - уже упоминался выше. Оксидная пленка в значительной мере ухудшает химическую активность металла, ведь оксид - это полный диэлектрик. Везде, где образуется эта пленка, электрический ток почти не проходит. Но, как вы помните, токопроводящая паста позволяет обойти этот недостаток.
Необходимо учитывать и величину жилы. Электропроводимость увеличивается с увеличением размера жилы. При большой силе тока и маленьком сечении сопротивление увеличится. При этом будет нагреваться кабель. Учитывая, что алюминий имеет сопротивление в 1,5 раза большее, чем медь, легко догадаться о еще одном недостатке алюминия. Чтобы провести такое же количество тока, что и c медной жилой, придется использовать в несколько раз большую по размеру алюминиевую. Кроме того, алюминиевые кабели довольно быстро нагреваются, поскольку теплопроводность данного металла высока.
Однако основным достоинством алюминиевых кабелей и проводов является их стоимость, которая подчас может быть втрое ниже, чем цена на медные изделия с аналогичной электрической проводимостью.
Какой же кабель выбрать: медный или алюминиевый
При принятии решения следует руководствоваться в первую очередь вашими потребностями и бюджетом. В качестве итогов можно резюмировать, когда какой кабель лучше:
- Кабель из алюминия. Низкая цена, относительно небольшой вес, ломается при многократных сгибаниях, лучше проводит ток в сочетании со специальной пастой.
- Кабель из меди. Высокая электропроводность, низкое сопротивление (возможность использовать меньшее сечение), отличная прочность, но при этом высокая цена.
Полезный совет
При соединении медного кабеля с алюминиевым всегда используйте клемник в качестве посредника, чтобы не допустить соприкосновения металлов. Необходимость обусловлена тем, что в местах их соприкосновения сопротивление будет возрастать со временем, нагреваться, что может привести к разрушению кабеля, коротким замыканиям и даже пожарам. Этим знанием следует руководствоваться при соединении любых материалов разного рода с разным сопротивлением.
