какой металл используют в проводах

Виды проводов

Что такое провод

Провод — это изделие радиотехнической промышленности, состоящей из проводящей жилы и изоляции. Жила может быть сделана из меди, алюминия и других металлов, а изоляция из диэлектрических материалов.

Для начала давайте разберемся, почему провода бывают толстыми и тонкими?

Вы никогда не замечали, что у утюга и электрочайника диаметр провода больше, чем у зарядки для сотового телефона? Виноват во всем закон Джоуля-Ленца. Все электронные потребители «кушают» силу тока.

Провод — это как шланг.

Шланг выдерживает только определенный напор воды. Если мы сделаем очень большой напор воды, то шланг разнесет на кусочки! Чтобы этого не происходило, надо взять шланг бОльшего диаметра. С проводами дела обстоят точно также. Чем больше силы тока течет по проводу, тем он должен быть толще. Вот почему у нас утюг и электрочайник имеют толстые провода. По этим проводам будет течь большой ток, а по проводам зарядки — слабенький ток. Поэтому, с целью экономии дорогой меди, провода для зарядки мобильных телефонов делают тоньше.

Вот небольшая табличка, показывающая какую силу тока можно пропускать через медный провод в течение длительного времени:

Виды проводов

Провода бывают также одножильными

Здесь все просто. Одножильные провода используются в неподвижных частях радиоэлектронных устройств. Это может быть проводка в вашем доме или какие-либо перемычки внутри вашей радиоаппаратуры.

Многожильные провода используются там, где они чаще всего гнуться. Здесь правило простое — чем больше и чаще будет гнуться такой кабель, тем больше он имеет жил. В основном такие провода используют для ЧПУ станков, у которых имеются подвижные части, а также используются для питания всей переносной электроники.

Что же такое кабель и чем он отличается от провода? Кабель — это два и более провода, соединенных в один пучок. Внизу на фото всем вам знакомый кабель — витая пара.

Он часто используется в охранных пожарных системах, а также в интернет-провайдинге.

А это уже силовой кабель, который служит для передачи очень большого напряжения и силы тока на большие расстояния. Такой кабель чаще всего можно увидеть в промышленности.

В основном провода и кабели делают из алюминия или меди. Алюминий легче и дешевле меди, поэтому его используют для передачи электрического тока от подстанций к потребителям. Потребителями могут быть заводы, крупные предприятия и, конечно же, мы с вами. Провода из алюминия меньше провисают, благодаря своему маленькому весу.

Минус алюминия в том, что его проводимость хуже, чем проводимость меди, и он сильно окисляется на воздухе. В остальном, где требуется хорошая проводимость и качество сигнала, используют медные провода.

У нас есть прикольная статья про протоны. Глянь.

Источник

Какую проводку лучше использовать – медную или алюминиевую

Перед началом капитального ремонта встает вопрос — какая проводка лучше медная или алюминиевая? Разобраться несложно, достаточно знать характеристики этих металлов и как они правильно используются.

Что учесть при выборе проводки

Медь и алюминий хорошо проводят электрический ток. Большая часть существующей проводки производится из этих металлов. Но между ними существуют отличия. Чтобы решить, какая проводка нужна в вашем случае, необходимо учесть следующие факторы:

Алюминиевый провод, выпущенный несколько десятилетий назад, качественно отличается по механическим свойствам. Даже с учетом пройденного времени, он мягче и удобнее. По этому признаку можно отличить качественную проводку.

Технические характеристики проводов

Характеристики кабелей разнятся между собой. Оба металла имеют сильные и слабые стороны. Эти параметры необходимо знать для правильного выбора, монтажа и обслуживания проводки в квартире. Для их сравнения следует учесть ряд критериев.

Удельное электрическое сопротивление

Эта величина показывает связь между материалом проводника и электрическим сопротивлением. От этого параметра зависит, какой максимальный ток сможет пропустить кабель без перегрева и расплавления изоляции.

Из таблицы следует, что при равных длинах и сечениях сопротивление алюминиевых проводов будет в 1,67 выше. Отсюда более высоким будет и нагрев при равных токах.

У меди меньше сопротивление поэтому можно обойтись кабелем меньшего сечения

Теплопроводность

Данный параметр характеризует возможность проводника рассеивать лишнее тепло. Это свойство важно принять во внимание, ведь на кабеле не должно быть локальных перегревов. Для учета этого параметра применяет коэффициент теплопроводности. Чем он выше, тем лучше металл рассеивает температуру.

Очевидно, что превосходство меди сохраняется. Она рассеивает тепло в 1,86 раза эффективнее.

Высокая теплопроводность меди позволяет пропускать ток большей мощности

Температурный коэффициент сопротивления

Температура проводки влияет на электрическое сопротивление. Отсюда будет меняться и падение напряжение в электросети. Связь между нагревом и проводимостью кабеля характеризуется температурным коэффициентом сопротивления.

Таблица показывает, что сопротивления металлов при нагреве ведут себя практически одинаково.

Вес кабелей из алюминия и меди

От этого параметра будет зависеть удобство монтажа и стоимость проводки. Вес вещества первостепенно зависит от плотности.

При равных объемах соотношение масс меди и алюминия составляет 3,3 раза. Для квартирной проводки этот фактор некритичен. Но для монтажа воздушных линий электропередач вес токоведущей жилы играет значимую роль. В данном случае алюминий выигрывает. Его масса ощутимо меньше.

Из-за меньшего веса алюминиевый провод исползуется на воздушных линиях электропередачи

Прочность при растяжении

Это свойство применимо к воздушным линиям. Проводник должен выдерживать свой вес и круглогодичные растяжения из-за летней жары и зимних морозов. Прочность металлов определяется их временным механическим сопротивлением.

Таблица показывает, что медь на разрыв в 2 раза прочнее.

Период эксплуатации

Время эксплуатации кабеля зависит от условий среды. Если говорить о квартирной проводке, то срок службы рассматриваемых кабелей имеет существенные отличия.

В старых домах проводку выполняли из алюминия. Она до сих пор исправно служит. Однако с цифрами не поспоришь. Срок службы медной проводки в 2 раза больше.

Медные провода отличаются больше долговечностью

Какая проводка нужна для квартиры

В советское время для прокладки проводки использовали алюминиевые кабели. Самыми мощными потребителями электроэнергии были стиральные машины и холодильники. Они брали из сети по паре сотен ватт. С такими низкими нагрузками алюминий справлялся на ура.

Сейчас же люди используют электрические чайники (2 кВт), пылесосы (1-2 кВт) и прочие мощные бытовые приборы. Провода из алюминия в таких условиях перегреваются и отгорают. Поэтому в современной квартире можно использовать только медную проводку.

Дополнительная информация. Независимо от того, используется алюминиевая или медная проводка, стоит учитывать и материал изоляции. Должно быть соответствие требованиям пожарной безопасности. Изоляция выполняется из негорючих материалов. Особенно эти нормы контролируются в местах скопления людей.

Плюсы и минусы алюминиевых кабелей

Провода из меди по ряду технических характеристик превосходят алюминиевые. Но кабеля из серебристого металла по-прежнему востребованы и находят свое применение. Объясняется это достоинствами, которыми обладает алюминиевая проводка:

Не обходится и без недостатков:

Важно! Работая с алюминиевыми кабелями, необходимо помнить об их низкой прочности. Если загнуть токоведущую жилу 3-7 раз, то с огромной вероятностью она сломается. Если надлом будет под изоляцией кабеля, то он может остаться незамеченным вплоть до окончания ремонта.

Преимущества и недостатки проводов из меди

Использование меди требует ПУЭ. Такие провода более пригодны для передачи электрического тока. Они обладают следующими достоинствами:

Скрутка из меди с алюминием

Кабеля из алюминия категорически запрещено скручивать с медными. Эти металлы обладают разными электрохимическими свойствами. Полученный контакт перегревается, окисляется и начинает обгорать. Отсюда и все вытекающие последствия вроде дыма и пожара.

Как соединить медь с алюминием

Для правильного соединения можно воспользоваться промежуточным проводником. Подключить медный и алюминиевый провод через железный болт с аналогичными шайбами и гайками.

Болтовое соединение меди и алюминия

Другой распространенный метод — специальные зажимы Wago с токопроводящей смазкой. Соединение выйдет существенно дороже, но проще, быстрее и компактнее.

Нужно ли менять алюминиевую проводку на медную

Если старая алюминиевая проводка справляется с текущими нагрузками, то можно и не менять. Ревизия электросети в квартире — дело нелегкое и пыльное. Придется сверлить, штукатурить и, по сути, сделать капитальный ремонт. Эти мероприятия потратят кучу времени и денег.

Если же проводка не справляется, то она подлежит замене. Делать это следует как можно скорее. Признаки того, что провод не выдерживает нагрузку, таковы:

Дополнительная информация. Трещина может быть и незаметной. Если стена или окружающий воздух отсыреют, то через поврежденную изоляцию возможно протекание токов утечки. Они будут приводить к постоянным ложным срабатываниям противопожарного УЗО.

Другое дело, если вы делаете ремонт. В таком случае желательно заодно заменить и проводку на более мощную медную. Того же рекомендует и ПУЭ.

Материал проводки — самый важный ее параметр. От него зависят максимальные нагрузки, которые можно передать по кабелям. Влияет материал и на пожарную безопасность, срок службы и надежность электрической системы.

Медные кабели более пригодны для передачи электричества, чем алюминиевые. Об этом говорят их технические параметры и ПУЭ. Поэтому ответственную проводку выполняют из меди. Неответственные и временные электрические сети прокладываются алюминием.

Источник

Материалы, используемые в кабельной промышленности (медь)

Подписка на рассылку

Соединения меди

Производство меди

Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных рудвыплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержатмного пустой породы. Поэтому для получения меди используется процессобогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных руд.Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования,огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большаячасть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесьбольшинства медных руд пирит FeS₂ превращается в Fe₂O₃. Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO₂,который используется для получения серной кислоты. Получающиеся впроцессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются ввиде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu₂S с примесьюFeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходеконвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сыраямедь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредныхпримесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затемэлектролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкаямедь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальтаокисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы.Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.

Сплавы меди

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

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

Применение меди

Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

В электротехнике медь используется в чистом виде: в производствекабельных изделий, шин голого и контактного проводов,электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования ирадиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты,трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы. Сплавы меди с другимиметаллами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторнойпромышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химическойаппаратуры.

Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь дляизготовления разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока изкрасной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой ипластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры ивыгибать самые сложные элементы орнамента. Кроме того, проволока измеди легко спаивается сканым серебряным припоем, хорошо серебрится изолотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом припроизводстве филигранных изделий.

Источник

Металлы в энергетике – применение металлов для изготовления кабельной продукции

Содержание:

Как известно, металлы являются проводниками в состав которых входят положительные ионы и свободные электроны. Металлы в энергетике – очень востребованный материал, благодаря таким своим характеристикам, как:

Именно эти свойства определяют использование металлов при изготовлении большого количества устройств и комплектующих изделий, которые нашли свое применение в электроэнергетике. Из металлов изготавливают кабели и провода – как силовые, так и специальные и радиочастотные, арматуру для прокладки кабельных линий, детали для электрических установок и машин, трансформаторов и радиаторов, а также для бытовых электроприборов.

Что касается использования металлов для производства кабельной продукции, то лидерами в настоящее время являются медь, алюминий и свинец.

Свинец.

Главная характеристика такого металла, как свинец – это его высокая устойчивость к коррозии. Именно эта черта, которой обладают практически все металлы в энергетике, и обусловила сферу применения свинца в этой отрасли. Как правило, свинец используется для производства аккумуляторов, а также из него изготавливают оболочки для кабельной продукции.

Оболочка кабеля из свинца имеет вид сплошной трубы, в состав которой помимо самого свинца входит:

К достоинствам свинца, применяемого для изготовления кабельных оболочек, относится:

Но есть у свинцовых оболочек и свои недостатки, среди которых:

Именно из-за этих недостатков инженеры стали искать другие металлы, которые могут использоваться для изготовления кабельных оболочек. И одним из лучших «заместителей» свинца стал алюминий.

Алюминий.

При изготовлении оболочек для кабельной продукции алюминий проявил целый ряд преимуществ по сравнению со свинцом:

Таким образом, кабельная оболочка, изготовленная из алюминия, обладает меньшим диаметром и весом, что позволяет увеличить длину самого кабеля. Кроме того, высокая механическая устойчивость алюминия позволяет избежать применения при изготовлении кабеля специальной бронирующей оболочки. Но имеется у алюминиевой оболочки и свой недостаток – он плохо сопротивляется электромеханической и почвенной коррозии. Именно поэтому при изготовлении кабеля в алюминиевой оболочке применяют дополнительную защиту из битума, ПВХ лент или шланга, прорезиненной ткани или бумаги. Кабель с такой защитой способен прослужить не один десяток лет.

Кроме изготовления оболочек для кабельной продукции, алюминий применяется и для изготовления самих кабелей – из него делаются жилы кабелей с центральным каналом. Правда изготовление такого кабеля связано с некоторыми технологическими сложностями, обусловленными качественными характеристиками алюминия, такими как необходимость удаления с поверхности алюминиевой проволоки оксидной пленки и проблемы, появляющиеся при сварке алюминиевой проволоки. Кроме того, кабель с алюминиевыми жилами, как правило, имеет достаточно большой диаметр, что не позволяет прокладывать длинные кабельные линии без применения соединяющих муфт.

А для того чтобы избежать этих трудностей, для изготовления кабельных жил применяют другой металл – медь.

Достаточно часто токопроводящие жилы кабелей, применяемых для изготовления кабельных линий, изготавливаются из меди. Применение меди в данном случае связано с такими характеристиками этого металла, как:

К недостаткам меди можно отнести ее высокую стоимость, что и объясняет довольно частую замену кабелей с медными жилами на алюминиевые.

Конечно может показаться, что использование при монтаже кабельной линии кабеля с алюминиевыми жилами способно привести к значительной экономии. Но не все здесь так однозначно. Когда речь идет о низковольтных и средневольтных кабелях, экономия действительно может достигать больших размеров. Но вот в случаях с высоковольтными кабелями следует помнить о том, что электропроводность алюминия почти в 2 раза ниже, чем электропроводность меди, а значит, и кабель из алюминия должен быть в два раза большим по диаметру по сравнению с медным. А изготовление такого кабеля требует применения большего количества материалов, в том числе изолирующих и защитных, а это сводит экономию к минимальным значениям.

Источник

Полезная информация

Материалы, используемые в кабельной промышленности

Алюминий

Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействуют с водой, вытесняя из нее водород:

Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи имеет следующий вид:

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_oC.

Алюминий применяется в авиации, строительстве, преимущественно в виде сплавов алюминия с другими металлами, электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и т.д.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), алюмотермии и т.д.

Характеристики алюминия

Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона

Модуль сдвига, кГ/мм2

Алюминиевая бронза, литье

Алюминиевая проволока тянутая

Алюминий катаный

Отражение света алюминием (числа, приведенные в таблице, показывают, какая доля света в %, падающего перпендикулярно к поверхности, отражается от нее)

Ультрафиолетовые

Видимые

Инфракрасные

Оксид алюминия Al₂O₃

Производство алюминия

Алюминий получают из оксида алюминия Al₂O₃ электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al₂O₃ получают переработкой природного боксита.

Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в Волхове.

Сплавы алюминия

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства алюминия, 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). Сплав 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.

Основные достоинства всех сплавов алюминия состоит в их малой плотностью (2,5-2,8 г/см3), высокая прочность (в расчете на единицу веса), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии, сравнительная дешевизна и простота получения и обработка.

Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в производстве посуды, спорттоваров, мебели, рекламе и других отраслях промышленности.

Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона

Модуль сдвига, кГ/мм2

Медь, литье

Мель прокатанная

Медь холоднотянутая

Соединения меди

Производство меди

Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных руд выплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержат много пустой породы. Поэтому для получения меди используется процесс обогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных руд. Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования, огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большая часть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесь большинства медных руд пирит FeS₂превращается в Fe₂O₃. Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO₂, который используется для получения серной кислоты. Получающиеся в процессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu₂S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.

1. Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют значительно более отрицательные электродные потенциалы, чем медь. Поэтому они анодно растворяются вместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются в электролите в виде сульфатов. Поэтому электролит необходимо периодически заменять.

2. Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) не претерпевают анодного растворения, а в ходе процесса оседают у анода, образуя вместе с другими примесями анодный шлам, который периодически извлекается. Олово же и свинец растворяются вместе с медью, но в электролите образуют малорастворимые соединения, выпадающие в осадок и также удаляемые.

Сплавы меди

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

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.

Применение меди

Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

В электротехнике медь используется в чистом виде: в производстве кабельных изделий, шин голого и контактного проводов, электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы. Сплавы меди с другими металлами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторной промышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химической аппаратуры.

Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь для изготовления разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока из красной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой и пластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры и выгибать самые сложные элементы орнамента. Кроме того, проволока из меди легко спаивается сканым серебряным припоем, хорошо серебрится и золотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом при производстве филигранных изделий.

Источник