Metalele precum aluminiul și cuprul sunt folosite în cablarea electrică mult mai des decât alte metale, deoarece sunt conductori foarte buni și ieftini.
Dar ce material specific (cupru sau aluminiu) este mai bun în ceea ce privește proprietățile sale conductoare. În acest articol vom încerca să aflăm.
Să începem mai întâi cu o descriere fizică a acestor materiale. Cuprul este un metal moale și maleabil, cu o nuanță vibrantă de maro auriu. Aluminiul este un metal argintiu care este mai ușor și mai puternic decât cuprul.
Acum să vorbim despre conductivitatea acestor materiale. Cele două metale sunt similare la scara conductibilității, cuprul având caracteristica mai dorită. Conductivitatea cuprului este de aproximativ 0,6 MOhm/cm, iar cea a aluminiului este de aproximativ 0,4 MOhm/cm.
Dar rezistența conductorului? Un fir de un metru lungime cu o secțiune transversală de un milimetru pătrat are o rezistență de 1,7 miliohmi (0,0017 ohmi) dacă este fabricat din cupru și 2,5 miliohmi (0,0025 ohmi) dacă este realizat din sârmă de aluminiu.
Care este utilizarea lor în cablare? Multumesc excelent proprietăți electrice Cuprul este utilizat pe scară largă pentru cablarea electrică. Aluminiul este uneori folosit în locul cuprului în distribuția electrică. Cu toate acestea, prețul aluminiului este puțin mai mare și este de aproximativ o treime din costul cuprului.
Aluminiul din fire are un alt dezavantaj important. Aluminiul a fost odată folosit pe scară largă în cablajul electric la domiciliu, dar s-a corodat ușor, ceea ce ar putea duce la rezistență ridicată și la acumularea de căldură la punctele de conectare. Din cauza acestui pericol, utilizarea firului de aluminiu a fost limitată în anii 1970. Prin urmare, astăzi cuprul poate fi văzut mult mai des în cablajul electric.
.
Dacă doriți ca materiale interesante și utile să fie publicate mai des și cu mai puțină publicitate,
Puteți susține proiectul nostru donând orice sumă pentru dezvoltarea lui.
Oteluri de structura.
Ele sunt clasificate după caracteristici și compoziție chimică aliaje Dacă sunt de înaltă calitate și obișnuite. Ambele sunt oțeluri carbon, deși conținutul de carbon din ele este nesemnificativ.
Scopul aliajelor structurale obișnuite este fabricarea de produse industriale care trebuie supuse unor sarcini mecanice grave: cuie, șuruburi, unghiuri, canale, grinzi etc. Oțelurile structurale de înaltă calitate sunt potrivite pentru fabricarea pieselor utilizate în inginerie mecanică. Desigur, sarcinile lor de rezistență sunt mult mai mici, astfel de calități au devenit mult mai moi, sunt folosite pentru fabricarea pieselor prin ștanțare la rece. În plus, există mărci deosebit de de înaltă calitate, acestea fiind numite criogenice. Ele își păstrează caracteristicile de rezistență la temperaturi extrem de scăzute. Acestea sunt folosite la realizarea containerelor pentru transportul și depozitarea gazelor lichefiate și sunt utilizate și în construcția de instalații în condiții de permafrost.
Este rezistent la coroziune în medii agresive. Aceasta este proprietatea sa principală. Aliajul este supus alierei, principalul element de aliere este cromul și cu cât este mai mult, cu atât oțelul este mai rezistent la efectele corozive ale, de exemplu, acizilor. Conținutul de crom poate fi de la 12 la 20% (dacă cromul este de 17% sau mai mult, aliajul va rezista la expunere, inclusiv acid azotic concentrație de 50%). Pentru a spori această proprietate minunată din oțel inoxidabil, da-i suplimentar caracteristici fizico-chimice, este, de asemenea, aliat cu nichel, titan, niobiu și molibden. Raportul dintre anumite elemente și cantitatea lor determină calitatea oțelului și rezistența acestuia la acizi tari (fosforic, sulfuric etc.)
Cum se explică o astfel de rezistență la coroziune? La interfața aliajului care conține crom și mediu, se formează o peliculă de oxizi și alți compuși insolubili, care protejează suprafața. Multe produse diferite sunt fabricate din oțel inoxidabil. Și nu numai în industrie. Nu este doar un material durabil, ci și plăcut din punct de vedere estetic - este folosit foarte des în arhitectură și în proiectarea articolelor de uz casnic.
Cupru.
Acesta este cel mai comun metal neferos. Rezistent la coroziune în aer (numai dioxid de carbon continut in aer, formeaza un invelis verzui - patina), in apa dulce si sarata, cu solutii alcaline, dar se dizolva in acizi tari(azot, sulfuric). Este ușor de prelucrat prin lipire și presiune, dar proprietățile sale de turnare nu sunt foarte mari. Cuprul dezoxidat și fără oxigen este folosit în electronică.
Aliajele de cupru sunt rezistente la uzură, la fel cum cuprul pur este anticoroziv.
Pe baza interacțiunii cuprului cu impuritățile, se disting 3 grupe:
- Soluții solide: cu aluminiu, zinc, antimoniu, nichel, staniu, fier (conductivitatea electrică și termică scade);
- Impurități insolubile: bismut, plumb (conductivitatea electrică nu se modifică, dar tratamentul sub presiune este dificil);
- fragil compuși chimici: sulf și oxigen (oxigenul reduce rezistența, iar sulful promovează o tăiere mai bună).
Cuprul și aliajele de cupru au fost folosite de mult până astăzi la fabricarea de vase, articole de uz casnic și sunt folosite în artă și arhitectură.
Aluminiu
Este un metal cu conductivitate electrică ridicată, rezistență la coroziune(în aer devine rapid acoperit cu o „peliculă” subțire de oxid de aluminiu și nu se oxidează în continuare) și, poate, una dintre principalele sale proprietăți este că are densitate scăzută, prin urmare, ușurință, moliciune și lucrabilitate excelentă în stare rece , adică îndoire și ștanțare.
Compușii de aluminiu sunt absolut netoxici, prin urmare sunt utilizați activ în Industria alimentară, realizarea de vase, folie, ambalaje etc.
Este utilizat în mod activ în inginerie electrică datorită conductivității sale electrice ridicate, aproape la fel ca cuprul, dar aluminiul este vizibil mai ieftin.
Pentru a adăuga rezistență, aluminiul este aliat cu cupru și magneziu (în cantități mici) pentru a forma aliajul „duralumin”.
Aluminiul este utilizat pe scară largă în diverse industrii industrie.
Alamă.
Aliaj de cupru și zinc. Raporturi diferite ale acestor două componente fac posibilă obținerea de aliaje cu proprietăți diferite. Dacă conținutul de zinc este de la 5 la 20%, alama se numește roșu și galben dacă conținutul de zinc este de 20-36%
Aceste aliaje sunt maleabile și au suficiente temperatura scazuta topire. În exterior, alama seamănă cu aurul, așa că este adesea folosită în Arte Aplicate si decor. Accesorii pentru mobilier, încuietori, elemente decorative. Fabricat din alama instrumente muzicale. Este folosit și în industria militară.
POATE FI INTERESAT
Da, desigur, există multe diferențe între cupru și aluminiu atunci când sunt utilizate în instalații electrice, cum ar fi conductivitate, greutate și, una dintre cele mai factori importanți- Preț. În ultimul secol, aluminiul a fost un metal mai comun pentru fabricarea produselor electrice, cum ar fi siguranțe, bare colectoare, întrerupătoare și a fost folosit pentru așezarea rețelelor interne în clădiri rezidențiale și industriale. Influențat tendinte moderne mulți designeri au înlocuit în mod activ aluminiul cu cupru în produsele lor, dar în În ultima vreme Tendințele se schimbă din nou și se întorc de la cupru la aluminiu. Motivul acestei tranziții este costul ridicat al cuprului.
Materiale
Foarte des, concepții greșite despre cupru și aluminiu apar din cauza diferitelor grade de metale utilizate în instalațiile electrice. Cuprul pur este folosit în fire, autobuze și alte echipamente electrice. Aluminiul pur este prost potrivit pentru utilizarea în instalațiile electrice; aici cuprul are mare avantaj. Totuși, este necesar să se țină cont și de faptul că industria metalurgică evoluează și creează noi aliaje de diferite metale.
Respectiv proprietăți diverse aluminiul (Al) se poate schimba și el - totul depinde de procesare. De exemplu, Al 6101 este mai puternic decât Al 1350. Cu toate acestea, după tratamentul termic, Al 6101 se întărește și rezistența sa crește. Tipuri diferite metale precum Al 6101 și Al 1350 pot avea proprietăți diferite în comparație cu cuprul pur (Cu). Prin urmare, în timpul procesului de proiectare este foarte important să se cunoască proprietățile materialului pentru o anumită utilizare.
Proprietățile conductoarelor
Greutatea, secțiunea transversală, costul sunt cei trei factori principali atunci când alegeți un material conductor. Cu toate acestea, alți factori trebuie luați în considerare. De exemplu, factori de încălzire - cum se va schimba conductivitatea atunci când este încălzit, cât de mult se va extinde metalul și altele. După cum se știe, metalele se extind atunci când sunt încălzite; în consecință, dacă acest factor nu este luat în considerare, poate apărea deformarea punctelor de contact. Această proprietate este deosebit de importantă atunci când se utilizează aluminiu sau aliajele sale, deoarece coeficientul său de dilatare termică, în funcție de aliaj, este cu aproximativ 42% mai mare decât cel al cuprului. Dar este de remarcat și faptul că coeficientul de transfer de căldură al aluminiului este mai mare decât cel al cuprului.
Soluția s-a dovedit a fi destul de simplă - au crescut suprafața anvelopelor din aluminiu, ceea ce, la rândul său, a crescut transferul de căldură, iar anvelopele nu s-au deformat la încălzire. La proiectare, indiferent de tipul de material conductor, este necesar Atentie speciala acordați atenție conexiunilor fiabile ale conductorilor. Acest lucru este necesar pentru a preveni deteriorarea calității contactelor în timp, precum și pentru a preveni deformarea când dilatare termicăși târâi.
O concepție greșită comună este că aluminiul este moale și trebuie să folosească conectori speciali de compresie în timpul instalării. Aluminiul poate necesita un strat special pentru a reduce oxidarea. Acest lucru se datorează faptului că oxidarea poate avea influenta semnificativa asupra calității conductivității materialului chiar și în cazul unui compus Al – Al. Pentru a preveni procesul de oxidare, conductorii (acest lucru se aplică și cuprului și aluminiului) sunt adesea acoperiți cu staniu sau argint, deoarece aceste materiale au o conductivitate bună și nu sunt predispuse la oxidare sub influențele atmosferice.
Coroziunea, care apare atunci când metale diferite sunt utilizate într-un sistem, poate cauza, de asemenea, destul de multe probleme. Al reacționează electrochimic cu cuprul la umiditate ridicată (umiditatea acționează ca un electrolit). Conductorii din cupru și aluminiu cu urechi de cablu sunt plasați în conectori, care sunt apoi sudați prin frecare și încapsulați pentru a preveni procesele de coroziune în conexiunea Al - Cu. Conectarea corectă vă permite să evitați pe cât posibil procesele de coroziune. Al și cuprul sunt metale compatibile, dar nu uitați că dacă sunt conectate incorect, pot apărea procese de coroziune.
Greutate și conductivitate electrică
Poate că nu ultimul factor atunci când alegeți între conductorii din aluminiu și cupru este al lor conductivitate electrică. Da, desigur, cuprul are o conductivitate mai bună pe unitate de volum, dar aluminiul este mai ușor, iar acesta este marele său avantaj. Potrivit lui Uwe Schenk, managerul Helukabel, „Al brut este cu aproximativ 70% mai ușor decât Cu. Și barele și cablurile din aluminiu sunt cu aproximativ 60% mai ușoare decât cuprul.”
Cu toate acestea, indicatorul principal este încă conductivitatea. Calitatea Al Al6101 are aproape jumătate din conductibilitatea Cu (56%). Diferența dintre raporturile de masă și conductivitate electrică arată cam așa: pentru o liră de Al există aproximativ 1,85 de lire de Cu. De exemplu, un ansamblu de bară de cupru cântărește 550 de lire sterline, iar un ansamblu de bară de aluminiu cântărește 300 de lire sterline. Această diferență de greutate poate ajuta la economisirea nu numai la materiale, ci și la transport și chiar la încărcare și descărcare.
Utilizarea cuprului și aluminiului în diverse instalații electrice
Aluminiu in instalatii electrice
Aproape peste tot în lume este folosit în liniile de transmisie a energiei electrice și în aparatele de comutare. Acest lucru se datorează greutății și prețului mai mic în comparație cu Cu, ceea ce permite reducerea numărului de suporturi de linie de înaltă tensiune în timpul transmisiei. energie electrica pe distante considerabile.
Contactele din alamă erau folosite anterior în instalațiile de iluminat și diverse conectori. Acum sunt înlocuite în mod activ cu contacte din aluminiu.
Cuprul in instalatii electrice
Este foarte frecventă în instalațiile electrice de comunicații - principalul său avantaj aici este flexibilitatea, deoarece îl face ușor de instalat în zone dificile și nu se rupe.
Motoare electrice și transformatoare - datorită faptului că aceste dispozitive trebuie să aibă dimensiuni minime și performanțe maxime, iar conductivitatea și flexibilitatea cuprului sunt mult mai bune decât aluminiul, aproape toți producătorii de motoare și transformatoare electrice îl folosesc în produsele lor.
Utilizarea reciprocă a cuprului și aluminiului
Ambele materiale pot fi utilizate în mod activ la instalarea cablurilor în clădiri. În ultimul secol, toate rețelele interne au fost realizate cu fire de aluminiu. Acest lucru a permis economii semnificative, deoarece lungimea cablajului putea ajunge la câțiva kilometri. În modern Cladiri rezidentiale Cuprul este folosit pentru cablare. Avantajele sale sunt, de asemenea, evidente - o conductivitate mai bună (secțiune transversală mai mică) și o elasticitate mai bună.
Mulți oameni au un stereotip că cablurile și autobuzele din aluminiu sunt proaste. Dar dacă este folosit corect, puteți economisi bani și puteți obține o conductivitate bună.
Dispozitivele electrice, cum ar fi barele colectoare, transformatoarele și cablurile electrice folosesc, de asemenea, ambele materiale.
Este imposibil să ne imaginăm o casă sau un apartament fără electricitate în epoca noastră; lumina vine în toate apartamentele și casele. Pentru a determina care cablare este mai bună, cupru sau aluminiu, este necesar să se ia în considerare caracteristicile celor două materiale și să se efectueze o analiză comparativă.
Cablaj din aluminiu
Acest tip de cablare a devenit larg răspândit în clădirile rezidențiale și apartamentele din toată țara încă din vremea sovietică. Aluminiu se mai gaseste si astazi, in orice casa mai veche de 15-20 de ani. Acest lucru s-a datorat unor parametri de aliaj precum:
- greutate redusă;
- ieftinătate.
Deoarece aluminiul cântărește mult mai puțin decât cuprul, este mai des folosit la așezarea liniilor electrice, ceea ce reduce sarcina pe suporturi și, în consecință, economisește fabricarea și instalarea acestora. Conform PUE, la instalarea unei rețele noi, cablurile de aluminiu cu o secțiune transversală mai mică de 16 mm 2 nu sunt utilizate. Nu reduceți nici prețul ieftin, deoarece cuprul este mai scump.
Minusuri
Cu toate acestea, chiar și firul de aluminiu de înaltă calitate are mai multe dezavantaje decât avantaje. Punctele negative includ:
- conductivitate electrică mai mică decât cuprul (diferență de 2 ori);
- capacitatea de a se oxida la contactul cu aerul (ca urmare a oxidării, pe suprafața firului se formează un strat care nu conduce electricitate, care reduce secțiunea transversală utilă și crește rezistența);
- durată de viață mai scurtă (20-25 de ani, după care probabilitatea de incendiu crește brusc din cauza oxidării și încălzirii ulterioare a contactelor);
- rezistență mecanică slabă (după mai multe îndoiri, cablul de aluminiu se rupe ușor);
- complexitatea instalării (în acest caz, va trebui să vă asigurați conductivitatea necesară alegând cabluri cu o secțiune transversală mai mare, cu care sunt extrem de incomod de lucrat. Astfel de cabluri sunt produse doar ca cabluri cu un singur conductor).
Sfat! Puteți verifica calitatea aluminiului pentru rupere; pentru a face acest lucru, atunci când cumpărați într-un magazin, încercați să îndoiți firul de 4-6 ori; dacă suprafața sa devine rapid acoperită cu crăpături, atunci firul este fragil și va fi dificil de lucrat. . Este clar că este mai bine să refuzi un astfel de produs.
Cablaj de cupru
Când cumpărați sau construiți o casă sau un apartament, este indicat să folosiți acest tip de cablare. Cu toate acestea, rețineți că prin înlocuirea cablajului din apartament nu ați primit încă o rețea fiabilă, care să reziste la sarcini mari. Nu uitați că cablul de intrare de la panoul scării la apartamentul din apartamentele vechi este întotdeauna din aluminiu. Această secțiune ar trebui înlocuită, deoarece conductivitatea sa este acum slăbiciune rețea nouă.
Avantajele cablurilor din cupru
Compararea parametrilor prezentați mai jos cu parametrii aluminiului vă va permite să faceți alegerea potrivita mai departe. Cuprul, ca material pentru cablarea electrică, are o serie de avantaje, care includ:
- conductivitate bună (chiar și după oxidare, filmul de pe suprafață nu interferează cu trecerea curentului electric);
- durata de viață ajunge la 50 de ani;
- rezistență mecanică ridicată (miezul poate rezista cu ușurință la îndoire și răsucire de până la 10-15 ori);
- ușurință de instalare (industria produce mai multe tipuri de fire cu parametri și miezuri diferiți cu care este convenabil să lucrați).
Probabil că există un singur dezavantaj pentru o rețea de domiciliu din cupru - prețul acesteia, totuși, atunci când este necesar să se realizeze cablaje de înaltă calitate, acordați preferință acestui material.
În magazinele de construcții puteți achiziționa fire din aliaje de zinc acoperite cu placare cu cupru. Sunt mai ieftine decât cele din cupru, cu toate acestea, caracteristicile materialului sunt inferioare firelor de cupru pur.
Dacă există o lipsă de fonduri, este mai bine să efectuați cablarea combinată, să alimentați grupul de prize separat cu fire de cupru proiectate pentru curent ridicat și circuitele de iluminat cu aluminiu. Totuși, rețineți că legătura dintre aluminiu și cupru se realizează numai prin cleme speciale sau blocuri de legătură, care împiedică contactul direct între cupru și aluminiu, ceea ce determină oxidarea severă a acestuia din urmă. Datorită oxidării articulației, aceasta crește rezistivitate ca urmare apare contactul, încălzirea și arderea.
Luând în considerare caracteristicile, este ușor să ajungeți la concluzia că este mai bine să faceți munca de instalare utilizați cupru, dar dacă este necesar, puteți face rețeaua din aluminiu, dar va trebui să o monitorizați mai atent. Este necesar să alegeți unul sau altul tip de cablare ținând cont de cerințele de siguranță electrică, deoarece aceasta determină cât de mult va dura rețeaua fără a fi necesară intervenția unui specialist.
Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.
Nomenclatura cablurilor și sârmelor este împărțită în mod tradițional în două categorii, pe baza criteriului compoziției miezului. Vorbim despre cabluri și fire de cupru și aluminiu. Care este diferența dintre ele, care sunt avantajele și dezavantajele utilizării unuia sau celuilalt fir? Vom încerca să găsim răspunsul la această întrebare în acest articol.
Mituri și adevăruri despre cablurile și firele de cupru
Dacă cereți sfaturi cu privire la alegerea firelor de la specialiști, probabilitatea de a primi o recomandare pentru achiziționarea produselor din cupru este destul de mare. Deci de ce fire de cupru atât de populare și sunt cu adevărat mai bune decât cele din aluminiu? Să ne uităm la veridicitatea argumentelor în favoarea firelor de cupru.
- Argumentul #1: Cablul de cupru este mai durabil.
Este adevarat? Acest lucru nu corespunde realității. Dacă deschideți oricare dintre cărțile de referință ale cablurilor, veți citi acolo date reale: durata de viață a cablurilor de cupru este identică cu durata de viață a cablurilor de aluminiu, și anume 15 ani dacă cablul are o singură izolație și 30 de ani dacă este dublă izolație. folosit.
- Argumentul #2: Cablurile de cupru sunt mai rezistente la îndoire.
Este adevarat? Da, asta este de fapt adevărat. Potrivit GOST, un cablu de cupru poate rezista până la 80 de coturi, în timp ce un cablu de aluminiu va supraviețui doar la 12. Dar merită să luați în considerare faptul că atunci când alegeți un cablu pentru așezarea într-un perete, acesta nu joacă niciun rol.
- Argumentul nr. 3: cuprul se oxidează mult mai lent decât aluminiul.
Este adevarat? Să ne uităm la aluminiu. Pe deasupra stratului său proaspăt curățat, apare imediat un strat de oxid care agravează contactul. Cu toate acestea, acest proces se termină rapid doar la suprafață. Adică, de fapt, aluminiul nu își pierde capacitatea de conducție timp de mulți ani, la fel ca cuprul. În plus, dacă utilizați blocuri terminale cu o pastă conductivă specială, care îndepărtează stratul de oxid, creând o protecție etanșă împotriva aerului și a apei, atunci aceasta va fi o soluție mai fiabilă decât răsucirea de cupru de înaltă calitate.
Avantajele și dezavantajele cablului de aluminiu
Aluminiul este considerat cel mai comun metal pe care oamenii îl folosesc în aproape toate domeniile vieții. Greutatea sa este relativ ușoară, există o marjă de siguranță, dar în același timp acest metal este destul de moale. Dacă comparăm fire de cupru și aluminiu, cu aceiași parametri de conductivitate electrică, greutatea unui cablu de aluminiu va fi jumătate din cea a unuia din cupru. Datorită acestui fapt, de exemplu, este posibil să se facă fire de aluminiu mai groase.
După cum am menționat mai devreme, unul dintre dezavantajele semnificative ale aluminiului este capacitatea sa scăzută de îndoire. Dacă îndoiți firul de aluminiu de câteva ori în același loc, pur și simplu se va rupe. Din acest motiv, firele de aluminiu pot fi folosite numai în instalații staționare unde nu există colțuri ascuțite spart.
Un alt dezavantaj - oxidarea instantanee - a fost deja menționat mai sus. Filmul de oxid afectează semnificativ activitatea chimică a metalului, deoarece oxidul este un dielectric complet. Oriunde se formează acest film, aproape nu trece curent electric. Dar, după cum vă amintiți, pasta conductivă vă permite să ocoliți acest dezavantaj.
De asemenea, este necesar să se țină cont de dimensiunea miezului. Conductivitatea electrică crește odată cu creșterea dimensiunii miezului. Cu un curent mare și o secțiune transversală mică, rezistența va crește. Acest lucru va încălzi cablul. Având în vedere că aluminiul are o rezistență de 1,5 ori mai mare decât cuprul, este ușor de ghicit despre un alt dezavantaj al aluminiului. Pentru a transporta aceeași cantitate de curent ca și cu un conductor de cupru, va trebui să utilizați un conductor de aluminiu de câteva ori mai mare. În plus, cablurile de aluminiu se încălzesc destul de repede, deoarece conductivitatea termică a acestui metal este ridicată.
Cu toate acestea, principalul avantaj al cablurilor și firelor de aluminiu este costul acestora, care poate fi uneori de trei ori mai mic decât prețul produselor din cupru cu conductivitate electrică similară.
Ce cablu să alegi: cupru sau aluminiu
Decizia ta ar trebui să se bazeze în primul rând pe nevoile și bugetul tău. Ca rezumat, putem rezuma când ce cablu este mai bun:
- Cablu din aluminiu. Preț scăzut, relativ ușoară, se rupe cu îndoiri repetate, conduce mai bine curentul în combinație cu o pastă specială.
- Cablu de cupru. Conductivitate electrică ridicată, rezistență scăzută (capacitatea de a utiliza o secțiune transversală mai mică), rezistență excelentă, dar în același timp un preț ridicat.
Sfaturi utile
Când conectați un cablu de cupru la un cablu de aluminiu, utilizați întotdeauna un bloc de borne ca intermediar pentru a preveni atingerea metalelor. Necesitatea se datorează faptului că în locurile de contact rezistența va crește în timp și se va încălzi, ceea ce poate duce la distrugerea cablului, scurtcircuiteși chiar incendii. Aceste cunoștințe ar trebui să vă ghideze atunci când îmbinați orice materiale. diferite feluri cu rezistență diferită.
