Сравнение меди и алюминия таблица. Какой материал для проводки лучше медь или алюминий? Алюминиевая токопроводящая жила

К материалам этого типа предъявляются следующие требования: минимальное значение удельного электрического сопротивления; достаточно высокие механические свойства (главным образом предел прочности при растяжении и относительное удлинение при разрыве); способность легко обрабатываться, что необходимо для изготовления проводов малых и средних сечений; способность образовывать контакты с малым переходным сопротивлением при пайке, сварке и других методах соединения проводов; коррозионная стойкость.

Медь

Достоинства меди:

1. Малое удельное сопротивление (меньше только у серебра).

2. Достаточно высокая механическая прочность (по сравнению с Aℓ).

3. Стойкость к коррозии (по сравнению с Fe).

4. Хорошо обрабатывает (получают тонкую проволоку и лист).

5. Легко паяется и сваривается.

Недостатки меди:

1. Она редка, поэтому дорога.

2. В ряде случаев недостаточная механическая прочность.

3. Окисляется на воздухе (медные провода на воздухе в условиях близости моря подвергается усиленной коррозии за счёт действия содержащихся в воздухе солей).

Алюминий

Алюминий является вторым по значению (после меди) проводниковым материалом.

Достоинства алюминия:

1. Алюминий в 3,5 раза легче меди. Если из алюминия и меди сделать провода равного сопротивления, то провод из Al хоть и будет иметь сечение в 1,63 раза больше, но всё равно будет в 2 раза легче медного.

2. Широко распространён в природе (его содержание в земной коре не меньше 7,5%).

3. Алюминий покрыт тонкой оксидной плёнкой, которая предохраняет его от дальнейшей коррозии (на него не действует водяной пар, пресная и морская вода).

4. Алюминий хорошо обрабатывается, из него можно получать тонкую фольгу (6÷7 мкм).

Недостатки алюминия:

1. Алюминий имеет низкую механическую прочность (тонкую проволоку из него получить не удаётся).

2. Из-за плотной оксидной плёнки алюминий не паяется обычным способом, для этого нужны специальные припои и ультразвуковые паяльники.

3. Удельное сопротивление алюминия в 1,63 раза больше, чем у меди.

4. В месте контакта Al с другими металлами возникает большое переходное сопротивление и идёт усиленная коррозия, так как возникает гальваническая пара. Электрохимическая коррозия усиливается в присутствии влаги.

Алюминий применяется в следующих изделиях:

− провода ЛЭП (алюминиевые и сталеалюминевые, где механическую нагрузку несёт сталь);

− жилы кабеля;

− оболочки кабеля для замены свинца (защита от влаги);

− обкладки конденсаторов;

− обмотки некоторых трансформаторов и т.д.

Железо (сталь)

Как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий высокой механической прочность, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала.

Достоинства железа:

1. Дешевый и широко распространён.

2. Высокая механическая прочность.

3. Неплохо паяется (хуже меди, но лучше, чем алюминий).

Недостатки железа:

1. Удельное сопротивление в 6-7 раз больше меди.

2. При переменном токе возникает поверхностный эффект, использует лишь часть сечения, поэтому увеличивается сопротивление.

3. При переменном токе возникают потери на гистерезис.

4. Имеют малую стойкость к коррозии, особенно в условиях повышенной влажности (для защиты покрывают цинком).

Железо нашло применение:

− провода ЛЭП на низком напряжении (ток мал, сечение определяется механической прочностью);

− рельсы трамваев, железных дорог, метро;

− сталеалюминевые провода.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Чем медная проводка лучше алюминиевой?

Алюминиевая электропроводка использовалась в Советском Союзе многие десятилетия. Алюминий - относительно дешевый материал, имеющий хорошую проводимость и химическую стойкость. Кроме того, он очень легкий, что значительно облегчает работу рабочих. Такая проводка служит долго и надежно.

Но с увеличением количества электроприборов нагрузка на электропроводку возросла в несколько раз. Алюминиевую проводку стало применять не целесообразно.

Сегодня при электромонтажных работах используют медную электропроводку.

Причин, почему медная проводка лучше алюминиевой . несколько:

Во-первых, медь имеет меньшее, по сравнению с алюминием, удельное сопротивление и способна при меньшем сечении выдерживать большие нагрузки. При современных уровнях потребления электроэнергии, в обычной квартире приходилось бы тянуть алюминиевый провод на 4 или даже 6 мм кв. в то время как для меди достаточно 2,5 или 4 мм кв.

Во-вторых, медная электропроводка более гибкая .

Медный или алюминиевый провод – какой лучше?

Раньше устанавливали по одной розетке. Сейчас устанавливают даже 5 и больше розеток в одном месте. Связано это с огромным количеством электроприборов в современном доме. В таком случае розетки соединяются шлейфом, что достаточно сложно сделать алюминиевым проводом. Современные люстры также имеют медные вводные

концы, и с алюминием их соединять нельзя.

В-третьих, алюминий склонен окислятся . На его поверхности появляется пленка, имеющая высокое сопротивление. В результате происходит нагрев контактов, возможно, их перегорание. Со временем алюминий становится очень хрупким. Иногда, разобрав старую электрическую коробку для ремонта, и доставая провода, можно увидеть как они просто рассыпаются в руках.

Более того, хотя алюминиевая проводка, проложенная в СССР, служит уже по 30 лет, современный алюминий уже не такой, как был раньше. Сегодняшний алюминиевый провод можно переломать уже при монтаже, особенно китайский. Что будет с ним лет через десять сложно даже представить.

Существует только два случая, когда лучше применять алюминиевую электропроводку:

Алюминиевые провода применяют в том случае, если вы собираетесь частично заменить проводку в квартире, и старая проводка является также алюминиевой. В этом случае прокладывать медные провода нецелесообразно, поскольку медь и алюминий не должен иметь прямого контакта, приходится применять клемные колодки.

Алюминий широко применяется для кабелей, с сечением более 16 мм квадратных. Это сделать электромонтаж электромонтаж дешевле, при этом негативные свойства алюминия при таких сечениях менее заметны.

Во всех остальных случая лучше применять медную электропроводку.

Источник: donelektrik.at.ua

Что это такое ЕСН в бухгалтерии — проводка, начисление на зарплату

Электропроводка в стиле ретро

Электропроводка в квартире.

Проводка в доме, квартире или на даче и как провести электричество своими руками

Электропроводка на даче.

Только два металла — медь и алюминий нашли широкое применение в качестве проводников электрического тока. Их использование в этом качестве обусловливается комплексом физических свойств самих металлов и их ценой.

Физические основы протекания электрического тока в проводниках

Как известно из физики, электрический ток - это упорядоченное движение электрических зарядов в проводнике, под действием сил электрического поля. При перемещении электрических зарядов в проводнике они подвергаются противодействию, которое оценивают величиной электрического сопротивления и которое измеряется в омах (Ом).

Электрическое сопротивление для цилиндрических проводников определяется формулой r=ρ*l/s, где r — электрическое сопротивление проводника, Ом, ρ — удельное электрическое сопротивление материала проводника, Ом*мм2/м, l — длина проводника, м, s — площадь поперечного сечения проводника, мм2

Поэтому, в электротехнике, для изготовления проводов используются материалы с низким удельным сопротивлением (медь, алюминий, сталь).

Например: Удельное сопротивление меди — 0, 0175 ом*мм2/м, удельное сопротивление алюминия — 0, 0294 ом*мм2/м

Иногда вместо электрического сопротивления r употребляют обратную величину - проводимость g=1/r, а вместо удельного сопротивления — удельную проводимость γ=1/ρ. Электрическая проводимость измеряется в сименсах (См).

При перемещении электрических зарядов в проводнике, электрическое сопротивление вызывает нагревание проводника. Это нагревание является вредным и, при эксплуатации проводника, должно быть ограничено, с учётом физических свойств проводника и класса изоляции.

Установившаяся температура проводника с током, зависит от плотности тока, которая определяется по формуле: δ=I/s, где δ — плотность тока, а/мм2, I — величина тока, а s — площадь поперечного сечения проводника, мм2

Что же выгоднее применять в качестве электрических проводов — медь или алюминий?

При сравнительном рассмотрении тенденций роста стоимости алюминия и меди в течение ХХ и начала ХХI веков, очевидно, что стоимость алюминия растёт медленнее, чем меди. Эта разница особенно видна в начале ХХI века.

Статьи на тему — Электрика, проводка

С 2006 года стоимость меди на Лондонской бирже металлов доходила до 8500 долл/тонну, в то время как алюминия — 2500 долл/тонну.

Это связано с усовершенствованием и увеличением производства алюминия, при доступном и недорогом сырье, которое, в стоимости конечного продукта, составляет 25%.

Для меди — ситуация иная. Медные рудные запасы ухудшаются, содержание меди руде падает, новые месторождения бедны металлом и сложнее в его извлечении. Кроме того, эти месторождения географически более труднодоступны. Поэтому, затраты на сырьё в стоимости конечного продукта, составляют более 50 % и ещё растут.

Эти тенденции не изменяются, так же, как и сравнительная динамика цен, а изменения не предвидятся. Всё это говорит в пользу использования алюминия.

Научное открытие сверхпроводимости и её промышленное применение пока ещё недостижимы для мировой практики. В свете того, что электрическая проводимость алюминия ниже, чем у меди, сечение алюминиевого провода и, следовательно его объём, должны быть больше чем у медного, причём диаметр алюминиевого провода, для той же плотности тока, должен быть больше чем медного на 25 %.

Однако, увеличение объёма, а следовательно массы алюминиевого провода, нивелируется невысокой плотностью металла (2,7 т/м3 — алюминий, 8,9 т/м3 — медь). Поэтому масса алюминиевого провода, для той же плотности тока, в три раза меньше чем медного.

Однако выигрыша по массе, при применении алюминиевого провода вместо медного, из-за требований СНИПа, нет. Например, масса меди в проложенных проводах и кабелях, в панелях современной трёхкомнатной квартиры, составляет 10 кг. Масса трехжильного кабеля длиной в 1000 метров кабеля ВВГ (медь) сечением 1,5 мм2 составляет 93 кг, а масса эквивалентного ему кабеля АВВГ (алюминий) сечением 2,5 мм2 составляет 101 кг. Выгода от применения алюминиевых проводов получается из-за гораздо меньших цен на алюминий.

При существующих на сегодня ценах, применение алюминиевых проводов в несколько раз выгоднее, чем медных!

Для высоковольтных линий и для подвесных кабельных систем алюминий используется уже давно. Но в изолированных проводах увеличение диаметра жилы требует увеличения расхода кабельного ПВХ пластиката, цена которого (1800 долл/тонну) приближается к цене алюминия. Чем тоньше жила провода, тем больше сравнительные затраты на электроизоляцию, а выгоды от перехода с меди на алюминий - ниже. Однако, при текущих ценах, экономия всё равно получается значительной!

Проектировщики, архитекторы, электрики должны преодолеть предвзятость по отношению к применению алюминиевых проводов при новом строительстве. Это позволит применять выгодный, но трудоёмкий алюминий при разводках в панелях и в подводах к точкам внешней нагрузки (розетки и выключатели), что даст значительную экономию.

Алюминиевые обмоточные провода, могут с заметной выгодой, применяться в производстве маломощных трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин.

Всё это определит огромный спрос на алюминий на мировом рынке и использование «крылатого металла» на земле.

Все новости

Почему медный кабель лучше алюминиевого?

Существует несколько факторов, которые заставляют выбирать медный кабель силовой вместо алюминиевого кабеля:

1. Медный кабель имеет лучшую проводимость по сравнению с алюминиевым. При такой же площади поперечного сечения жилы кабеля, медь может выдержать нагрузки значительно больше, чем алюминий.

   Какой материал для проводки лучше медь или алюминий?

   Например, при площади сечения 10 мм2, алюминиевая жила может вынести электрический ток до 50А, а медная жила того же сечения выдерживает ток до 70А. То есть, если требуется заменить алюминиевый кабель по уже готовой магистрали и толщина кабеля ограничена, а предположительная нагрузка возросла, то прокладка медного кабеля вместо алюминиевого позволит, при тех же размерах кабеля, увеличить допустимую нагрузку.

2. Медный кабель по сравнению с алюминиевым имеет большую химическую стойкость. Медь относится к благородным (инертным) металлам и не вступает в химическую реакцию с большинством веществ. А алюминий подвергается химическому воздействию, вследствие чего разрушается.
3. Медный кабель имеет большую механическую прочность по сравнению с алюминиевым. Это можно наблюдать в местах присоединения алюминиевого кабеля в домашней проводке. В районе клемм, алюминиевая жила всегда очень примята и часто разрушена, что с медной жилой никогда не происходит.

Существует еще несколько факторов, которые делают медный кабель более предпочтительным, но всех их очень долго перечислять и описывать, так как они уже не так очевидны. А единственным положительным моментом алюминиевого кабеля служит его низкая цена по сравнению с медью.

Алюминиевая проводка

Нам часто задают вопрос: «Что делать если в квартире алюминиевая проводка?». В данной статье я постараюсь ответить на этот вопрос.

Алюминиевая проводка или медная?

Согласно «Правилам устройства электроустановок» алюминиевая проводка может использоваться во временных зданиях и сооружениях, срок эксплуатации не превышает двух лет. В остальных случаях электропроводка должна выполняться медными проводами.

Если обратиться к статистическим данным, то пожары возникающие из-за неисправностей в электропроводке в электроустановках в которых использованы алюминиевые провода случаются на 60% чаще, чем в электроустановках с использованием медных проводов.

Дополнительно хотелось бы отметить такой момент, как расчётная нагрузка. Появление в быту мощной бытовой техники, вызывает перегрузки проводов электропроводки. Если провода в квартире выполнены алюминием с сечением 2.5 кв.мм, то данная проводка рассчитана на общее потребление групповой линии не более 2.5 кВт. Поэтому, если Вы включаете чайник мощностью 2.7 кВт, а ещё горит свет, включён телевизор и пр., то однозначно можно сказать, что проводка перегружается. А это ведёт к её укоренному износу.

Срок службы алюминиевой и медной проводки

Что касается службы проводов, то для алюминиевых проводов срок службы составляет примерно 10-15 лет, медных — 20-30. Но следует так же обращать внимание на условия эксплуатации проводов. Если провода систематически перегружаются, если на изоляцию воздействуют агрессивные условия внешней среды (дождь, жара, мороз, ультрафиолетовые лучи) то срок службы сокращается.

Соединение медной и алюминиевой проводки

Основной проблемой соединения алюминиевых и медных проводов — образование данными металлами гальванической пары. Что приводит к окислению места соединения проводов. Поэтому необходимо исключать непосредственный контакт этих металлов между собой. Соединение медных и алюминиевых проводов может осуществляется тремя способами:

1. с помощью специальных клемм Wago для соединения алюминиевых проводов. Соединения в данных клеммах закрыты от окисления специальной пастой, что исключает контакт алюминия с воздухом. Так же исключен контакт непосредственно меди с алюминием.
2. винтовым соединением. Обязательно необходимо исключить непосредственный контакт меди и алюминия, а так же ставить специальные шайбы Гровера, т.к. данная шайба обеспечивает постоянный прижим проводов иначе со временем винтовое соединение может ухудшится.
3. гильзами для соединения меди с алюминием, данный способ требует наличия специального оборудования, да и гильзы для такого соединения можно купить не в каждом магазине.

Как перенести розетки алюминиевой проводки

При переносе розеток можно использовать как алюминиевые, так и медные провода.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

Технология проведения работ аналогичная, как в статье перенос розеток и выключателей. Если провод идёт не от распредкорбки, то в местах соединения проводов ставить распределительные коробки, которые позволят иметь доступ к соединениям для осмотра или ремонта. Соединения производить специальными соединителями, описанными выше.

Надеюсь, в данной статье мне удалось ответить на все интересующие Вас вопросы. Если Вам необходима устная консультация, а так же по вопросам связанным с заменой алюминиевой проводки, Вы можете обратиться ко мне или моим напарникам по телефону в СПб +7 (921) 883 — 75 — 46.

Алюминий, свойства, марки, применение

АЛЮМИНИЙ, СВОЙСТВА, МАРКИ, ПРИМЕНЕНИЕ. Алюминий относится к группе легких металлов. Плотность его равна 2,7г/см3. Доступность, большая проводимость, а также стойкость к атмосферной коррозии позволили широко применять алюминий в электротехнике. Недостатками алюминия являются невысокая механическая прочность при растяжении и повышенная мягкость даже у твердотянутого алюминия. Алюминий - металл серебристого цвета, или серебристо-белого. Температура плавления его 658-660є, а температурный коэффициент расширения равен 24*10-6/єС. Алюминий быстро покрывается тонкой пленкой окисла, которая надежно защищает металл от проникновения кислорода, поэтому голые (неизолированные) провода алюминия могут длительно работать на открытом воздухе. Оксидная пленка на алюминиевых проводах обладает значительным электрическим сопротивлением, поэтому в местах соединения алюминиевых проводов могут образовываться большие переходные сопротивления. Зачистку мест соединения проводов обычно производят под слоем вазелина во избежание окисления алюминия на воздухе. При увлажнении мест соединения алюминиевых проводов, с другими проводами из других металлов (медных, железных) полученных механическим способом (болтовые соединения) могут образоваться гальванические пары с заметной электродвижущей силой. При этом алюминиевый провод будет разрушаться местными токами. Чтобы избежать образования гальванических паров во влажной атмосфере, места соединения о другими проводами из других металлов должны быть тщательно защищены от влаги лакированием и другими способами. Непосредственную коррозию алюминия вызывают оксиды азота (NO), хлор (CI), сернистый газ (SO2), соляная и серные кислоты и другие агенты. Надежные соединения проводов друг с другом, а также с проводами из других металлов осуществляется с помощью холодной или горячей сварки. Чем выше химическая чистота алюминия, тем он лучше сопротивляется коррозии. Поэтому наиболее чисть сорта алюминия с содержанием чистого металла 99,5% идут для изготовления электродов в электрических конденсаторах, для изготовления алюминиевой фольги и обмоточных проводов малых диаметров 0,05 -0,08 мм. Применяют проводниковый алюминий содержащий чистого металла не менее 99,7%. Для изготовления проволоки применяют алюминий с содержанием чистого металла не менее 99,5%. Алюминиевую проволоку изготовляют путем волочения и прокатки. Проволока из алюминия бывает трех видов марок: АМ (мягкая отожженная), АПТ (полутвердая) и АТ (твердая не отожженная). Проволоку выпускают диаметром от 0,08 до 10 мм.

Характеристика свойств меди и алюминия

Плотность алюминия - 2,7г/см3, меди - 8,90г/см3.

Температура плавления алюминия - 658 - 660°С, меди - 1083°С.

Температурный коэффициент расширения:

Алюминия - 24*10-6/°С; меди - 17*10-61/ єС.

Температурный коэффициент эл. сопротивления:

алюминия - a= +0,00423 1/°С, медь а= +0,00400 1/°С.

Предел прочности при растяжении:

АМ:Gв = 7,5 ч 8,0 кг/м2 АТ:Gв = 10 ч 18 кг/мм2

ММ:Gв = 2,0 ч 2,5 кг/мм2 МТ:Gв = 35 ч 40 кг/мм2

Относительное удлинение

АТ дn = 0,5 ч 2,5% ММ дn = 15 ч 40%

МТ дn = 0,5 ч 2,2% AМ дn = 10 ч 26%

Удельное сопротивление

АТ с = 0,0282 ч 0,0283 ом*мм2 /м

МТ с = 0,0177 ч 0,0180ом*мм2/м

AM с = 0,0279 ч 0,280 ом*мм2/м

ММ с = 0,01750 ч 0,01755 ом*мм2/м

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.

Токопроводящая жила (ТПЖ) из алюминия и меди, применяемые добавки, сравнительные табличные характеристики, другие материалы для кабельно-проводниковой продукции (КПП)

Для сокращения применяется аббревиатура ТПЖ - т окоп роводящая ж ила.

Токопроводящая жила для кабеля либо провода - это проволока (или скрутка проволок) изготовленная из материала с низким электрическим сопротивлением, способная свободно пропускать электрический ток и выдерживающая заданные механические нагрузки и температурные режимы.

Жёсткий проводник - это кабель либо провод выполненный на базе моножилы (одной проволоки), такие проводники применяются для стационарной (неподвижной) прокладки на долгосрочный период.

Гибкий проводник - это провод или кабель изготовленный на базе нескольких проволок, свитых в общий пучок, применяется для обеспечения подвижных присоединений различных энергопотребителей.

Требования к жилам:

• низкое электрическое сопротивление;
• умеренная цена и доступность добычи металла;
• стойкость к коррозии и механическим нагрузкам (особенно к знакопеременным);
• технологичность.

Понятно, что наиболее важными характеристиками являются низкая стоимость и высокая электропроводность. Чем меньше электрическое сопротивление, тем меньше нагревается жила при протекании номинального тока (именно нагрев имеет решающее значение для вычисления токовой нагрузки). Весь смысл в том, что диэлектрические свойства изоляции быстро теряются при высоких температурах. Например, изоляционный поливинилхлоридный пластикат выдерживает нагрев до +70°С; резиновая изоляция функциональная до +80°С; кремнийорганическая изоляция (специальный материал) работоспособна до +180°С. Неизолированные высоковольтные провода и электротехнические шины допускается нагревать до +90°С (изоляции нет, а ограничение присутствует).
Для примера, поливинилхлоридный пластикат имеет электрическое сопротивление около 10 мОм / км при температуре +20°С и всего 5 кОм / км при нагреве до +70°С (не спутать мегаомы с килоомами).

Теперь немного о цене: мировая цена 1 тонны меди более чем в 3.5 раза дороже 1 тонны алюминия. Электрическое сопротивление алюминия уступает меди в 1.64 раза, то есть именно на это значение возрастёт сечение алюминиевой жилы для проведения той же силы тока (экономический выигрыш налицо).
Механические свойства алюминия оставляют желать лучшего. Имеет низкую стойкость к постоянным изгибам (быстро ломается), поэтому проводники с такими жилами применяются только для стационарной прокладки. Алюминиевые жилы возможно изготовить с минимальным сечением 2.5 мм 2 (технологическое оборудование развивает усилия, сравнимые с механической прочностью алюминиевой проволоки малого диаметра). При контакте с атмосферным кислородом или озоном на алюминии образуется оксидная плёнка, которая имеет высокое электрическое сопротивление.
Медь имеет самое низкое сопротивление (не учитывая серебро и другие дорогие материалы), довольно технологична (поддаётся волочению и прокатке).

Материалы для токопроводящих жил

Основными материалами для создания токопроводящих жил служат медь (Cu) и алюминий (Al). Такой выбор определяется низким электрическим сопротивлением, умеренной стоимостью (по сравнению с серебром) и достаточными прочностными характеристиками.

Медная токопроводящая жила

Жилы кабелей и проводов производятся из электролитической меди М0 и М1, которая отличается определённой чистотой - 99,95% и 99,9% доля меди соответственно.
Различные добавки к меди могут снижать её проводящую способность, увеличивать прочность либо придавать определённый комплекс изменения свойств.

Кислород (O) одна из вредных примесей в меди, который приводит к ухудшению механических характеристик и способности к обработке, вызывает затруднения при сваривании или пайке. Медь, не содержащая кислорода, имеет лучшую пластичность по сравнению с марками М1 и М0. Для борьбы с негативным влиянием кислорода добавляют мышьяк, но он снижает электрическую проводимость.

Водород (H) приводит к увеличению прочности, но при наличии кислорода делает металл хрупким.
Содержание сурьмы вызывает падение теплопроводности, электропроводимости и пластичности.
Серебро защищает медь от окисления, но отличается высокой стоимостью.

Медные токоведущие жилы могут быть мягкими и твёрдыми - отожжённые и неотожжённые соответственно. Маркируются согласно с аббревиатурой ММ и МТ.
Ввиду влияния коррозии медные жилы следует обязательно покрывать слоем олова толщиной 1,5 - 4 мкм. Олово защищает медь от окисления, а также улучшает пайку. Причём предпочтительней использовать методику горячего лужения, а не гальваническую. При горячем лужении образуется переходной сплав меди с оловом, который надёжно привязывает нанесённый слой олова. Во время пайки верхняя часть олова надёжно связывается с припоем. Для тропического исполнения лужение ещё более необходимо, так как влияние высоких температур и влажности сказывается на скорости окисления.

Для получения более толстого и неравномерного защитного слоя используется свинцово-оловянистый сплав (ПОС) с различным содержанием свинца.
Для получения нагревостойкости 200⁰С применяют серебрение гальваническим путём с дальнейшим волочением и отжигом. Получаемая толщина слоя серебра 6 - 12 мкм скрывает медь от воздействия факторов приводящих к окислению при t ≤ 250⁰C.

Алюминиевая токопроводящая жила

Для электрических проводников применяют алюминий (Al) марок А1 и А2, в котором подмешаны десятые доли процента железа и кремния. Эти примеси ухудшают проводимость, к другим нежелательным элементам относят: титан, ванадий, марганец и магний.

Если первым недостатком алюминия считают низкую электропроводность, то второй - это определённая хрупкость, которая усугубляется в температурных условиях свыше 150⁰C. При упрочнении алюминиевой проволоки (например, волочением) единовременно понижается её проводимость (всё взаимосвязано).

По механическим параметрам различают несколько видов проволоки:

• АТ (алюминий твёрдый неотожжённый);
• АПТ (алюминий полутвёрдый с частичным отжигом);
• АМ (алюминий мягкий отожжённый).

Характеристики алюминия АПТ занимают промежуточное положение в сравнении с АТ и АМ.
Если алюминиевый проводник сравнивать с медным, той же проводимости, то окажется, что его сечение выше на +60%, а масса меньше на -48%.
Повышенным пределом прочности при разрыве обладает алюминиевый сплав алдрей. В алюминий добавляют менее половины процента магния, до 0,7% кремния и менее 0,3% железа. Соединение Mg 2 Si упрочняет материал, но растворяется в ограниченном количестве.

Токопроводящие жилы из других материалов

В кабельно-проводниковой продукции могут применяться другие материалы, которые берут за основу из-за меньшей стоимости или соответствия другим необходимым свойствам. Для получения общего видения приведём таблицу, в которой электропроводность Cu (меди) принимается равной 100%, а остальные характеристики указаны в числовых значениях.

Одними из интересных направлений могут стать натрий, малоуглеродистая сталь, комбинирование нескольких материалов в одной жиле.

Список использованной литературы
Белоруссов Н. И. Электрические кабели и провода. - М.: Энергия, 1971 - 512с.

Без проводников - никуда

Медь (лат. Cuprum) - один из семи металлов, известных с глубокой древности. Значительные запасы медных руд находятся в США, Чили, России (Урал), Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире.

Медь входит в состав более 150 минералов, промышленное применение нашли 17 из них, в том числе: борнит (Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан - CuFeS2), халькозин (медный блеск - Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2). Переработка сульфидных руд дает около 80% от всей добываемой меди.

В природе Встречается и самородная медь.

Чистая медь - ковкий и мягкий металл в изломе розоватого цвета, достаточно тяжелый, отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди в электротехнике - в настоящее время более 70% всей производимой меди идет на выпуск электротехнических изделия. Для изделий с максимальной электропроводностью, используют так называемую «безкислородную» медь. В иных случаях годна и технически чистая медь, содержащая 0,02-0,04% кислорода.

Основные характеристики меди: удельный вес - 8,93 г/cм3, температура плавления - 1083°С, меди при 20°С 0,0167 Ом*мм2/м. Чистая медь обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте после серебра). Именно это качество меди используют в промышленности для изготовления электротехнических шин из меди.

Медные шины изготавливаются по ГОСТ 434-78. Состояния в котором поставляются медные шины потребителю: не отожженная (маркировка - Т-твердое), отожженным (М-мягкое) и ТВ-твердые шины, изготовленные из бескислородной меди.

В деформированном состоянии прочность меди выше, чем у отожженного металла, а значения электропроводности понижены.

Сплавы, повышающие прочность и улучшающие другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни - сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) - прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.

Бронзы . Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.

Свинцовые бронзы , содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

Кремниевые бронзы , содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.

Бериллиевые бронзы , содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.

Кадмиевые бронзы - сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) - используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Припои - сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное - цинк).

В России медные шины изготавливают нескольких заводов: Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ, Кировский ОЦМ.

Мировое производство меди в 2007 году выросло на 2,5% по сравнению с 2006 г. и составило 17,76 млн. тонн. Потребление меди в 2007 году выросло на 4%, при этом медное потребление Китая взлетело на 25% за год, в то время как медное потребление в США резко упало на 20%.

Алюминий и ряд сплавов на его основе находят применение в электротехнике, благодаря хорошей электропроводности, коррозионной стойкости, небольшому удельному весу, и, что немаловажно, меньшей стоимостью, по сравнению с медью и ее проводниковыми сплавами.

В зависимости от величины удельного электросопротивления, алюминиевые сплавы подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электрическим сопротивлением.

Удельная электрическая проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е составляет порядка 60% от проводимости отожженной меди по международному стандарту. Технический алюминий АД0 и электротехнический А5Е используют для изготовления проводов, кабелей и шин. Применение в электротехнической промышленности получили низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.

В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый - среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия - боксит содержит 28-60% глинозема - оксида алюминия Al2O3.

В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.

Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950°C.

Основные характеристики алюминия: плотность - 2,7×103 кг/м3, удельная теплоемкость алюминия при 20°C - 0,21 кал/град, температура плавления - 658,7°C, температура кипения алюминия - 2000°C, коэффициент линейного расширения алюминия (при температуре около 20°C) : - 22,9 × 106(1/град)

Сплавы алюминия, повышающие его прочность и улучшающие другие свойства, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.

Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава) - плав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.

Силумин - легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Из него изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.

Магналии - сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).

По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.

Несколько интересных фактов про алюминий:

в теле взрослого человека присутствует до 140 мг алюминия,

1 кг алюминия в автомобиле экономит более 10 л бензина на каждые 200 тысяч километров,

алюминий содержится даже в яблоках - до 150 мг/кг,

каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты - это атом алюминия,

суточная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45 мг.

При более низкой удельной проводимости (около 56% от отожженной меди), алюминиевые проводниковые сплавы имеют то же назначение, что и электротехнический алюминий. Такие сплавы используют для обеспечения требований высокой прочности, ползучести и др. специальных требований. Алюминиевые шины изготавливают по ГОСТ 15176-89 из сплавов АД31 и АД31Т, реже АД0.

Мировое потребление первичного алюминия в 2007 г. составило 37,52 млн. тонн, что на 3,184 млн. тонн (или на 9,3%) больше, чем в 2006 г. Мировое производство первичного алюминия выросло в 2007 г. на 4,024 млн. тонн по сравнению с 2006 г. и достигло 38,02 млн. тонн.

Производители медной продукции

Крупнейший производитель меди на российском рынке - ГМК «Норильский никель»

Второй по величине производитель меди в нашей стране - холдинг УГМК.

Третий крупный игрок российского рынка - «Русская медная компания». В состав ЗАО «Русская медная компания» входят 11 предприятий, действующих в четырех областях России, а также на территории Казахстана

На рынке присутствуют медные шины нескольких заводов: Каменск-Уральского ОЦМ, Кольчугинского ОЦМ, Артемовского ОЦМ, Кировского ОЦМ. Кировский и Кольчугинский ОЦМ входят в состав ОАО «УГМК».

Технологии и цены

Так, как технология изготовления медных шин известна, и на всех заводах практически одинакова, для потребителя на первый план выступает соотношение цена/качество. Отечественные предприятия - лидеры отрасли в настоящее время выпускают качественную продукцию и соревнуются между собой, в основном, по цене. Но, говоря о качестве медных шин, стоит отметить, что примеси даже в очень незначительных количествах существенно снижают электропроводность меди. Поэтому браку здесь не место.

В то же время зарубежными и отечественными предприятиями предлагаются новаторские решения, позволяющие выпускать продукцию с четко заданными параметрами качества. Более того, в особо ответственных моментах изготовление медных шин происходит по собственным, иногда оригинальным, решениям.

Например, ОАО «КУЗОЦМ» выпускает коллекторные полосы из сплава меди с серебром. Такой сплав превосходит медь по эксплуатационным характеристикам, а в отличие от сплава меди с кадмием является экологически чистым. Завод производит и целый ряд электротехнических профилей ответственного назначения. В частности это - медные прямоугольные электротехнические профили, такие, как полутвердые шины, твердые шины с повышенной чистотой поверхности: шины с полным закруглением малых сторон сечения различной твердости и др.

Шины полутвердые выпускаются для удовлетворения требований ВS1432 британских стандартов по качеству поверхности и получения механических свойств, отвечающих полутвердому состоянию. Шины изготавливаются из прессованной заготовки за два прохода волочения с промежуточным отжигом, а чистовое волочение проводится с пониженной степенью деформации по сравнению с традиционной схемой изготовления твердых шин.

Шины с повышенной чистотой поверхности, предназначенные для последующего электролитического покрытия их серебром, обеспечивающего наибольшую электропроводность в месте контакта, и это диктует особые требования к шероховатости их поверхности (Rz≤0,63 мкм по ГОСТ 2789-73). Требуемый заказчиком показатель шероховатости достигнут на КУЗОЦМ целым рядом технологических приемов - применением повышенных суммарных обжатий при волочении, дополнительной подготовкой поверхности протяжки перед чистовым волочением, соответствующей обработкой канала специальной формы составных и монолитных волок. Указанный выше гарантированный уровень шероховатости (Rz≤0,63 мкм) позволяет обеспечить нанесение покрытий заданной, однородной по поверхности шины толщины. Тем самым удается создать контактные поверхности, обладающие малым переходным сопротивлением и высокой электропроводностью.

Шины с полным закруглением малых сторон сечения, то есть с радиусом закругления, равным половине толщины шины обладают определенными преимуществами по сравнению с традиционными: повышается износостойкость изоляционного покрытия вследствие отсутствия его изгибов в углах профиля, достигается существенная экономия меди, улучшаются показатели распределения токовой нагрузки по сечению шины.

Через несколько месяцев отношения российских производителей электротехнической продукции и их зарубежных конкурентов должны перейти в новую стадию. Это связано со вступлением в ВТО. С одной стороны, вступление в ВТО открывает перед российскими производителями внешний рынокС другой стороны, вступление в ВТО означает обязательное снижение ввозных экспортных пошлин, которые должны уменьшиться за 3-4 года чуть ли не в полтора раза. И главная конкуренция будет в качестве продукции.

Н. Александров. Металлы и цены