Обычно используемые проводниковые материалы, типы проводников
Наиболее распространенными проводящими материалами для электрических линий являются медь, алюминий, стальной корпус из алюминия, оцинкованная сталь и кадмиевая медь. Выбор конкретного материала будет зависеть от стоимости, требуемых электрических и механических свойств и местных условий. Все проводники, используемые для воздушных линий, предпочтительно скручены, чтобы повысить гибкость. В многожильных проводниках обычно имеется один центральный провод и вокруг этого, последовательные слои проводов, содержащие провода 6, 12, 18, 24 ……. Таким образом, если имеется n слоев, общее количество отдельных проводов составляет 3n (n + 1) + 1. При изготовлении многожильных проводников последовательные слои проводов скручены или спирально в противоположных направлениях, так что слои связаны друг с другом.
1. Медь
Медь является идеальным материалом для воздушных линий из-за его высокой электропроводности и большей прочности на растяжение.
2. Алюминий
Алюминий дешевый и легкий по сравнению с медью, но имеет гораздо меньшую проводимость и прочность на растяжение.
Ниже приведено сравнительное сравнение двух материалов:
- (Проводимость алюминия составляет 60% от содержания меди. Меньшая проводимость алюминия означает, что для любой конкретной эффективности передачи площадь X-сечения проводника должна быть больше в алюминии, чем в меди. При таком же сопротивлении диаметр алюминиевого проводника примерно в 1,26 раза превышает диаметр медного проводника. Увеличенное X-образное сечение алюминия обеспечивает большую поверхность для давления ветра, и поэтому опорные башни должны быть спроектированы для большей поперечной прочности. Это часто требует использования более высоких башен вследствие большего провисания.
- Удельный вес алюминия (2,71 г / см 3) ниже, чем удельный вес меди (8,9 г / см 3). Поэтому алюминиевый проводник имеет почти половину веса эквивалентного медного проводника. По этой причине несущие конструкции для алюминия не должны быть настолько прочными, как несущие медные проводники.
- Алюминиевый проводник является легким, подвержен большим колебаниям и, следовательно, требуется больше поперечных рычагов.
- Из-за более низкой прочности на разрыв и более высокого коэффициента линейного расширения алюминия провисание больше в алюминиевых проводниках. Учитывая комбинированные свойства стоимости, проводимости, прочности на растяжение, массы и т. д., алюминий имеет преимущество над медью. Поэтому он широко используется в качестве материала проводника. Особенно выгодно использовать алюминий для передачи большого тока, где размер проводника большой, а его стоимость составляет значительную долю от общей стоимости полной установки.
3. Стальной корпус из алюминия
Из-за низкой прочности на растяжение алюминиевые проводники дают большое провисание. Это запрещает их использование для больших пролетов и делает их непригодными для передачи на большие расстояния. Чтобы увеличить прочность на растяжение, алюминиевый проводник армирован сердечником из оцинкованной стальной проволоки. Полученный композитный проводник известен как алюминий из стали и сокращенно ACSR (усиленная алюминиевая проводящая сталь).
Стальной алюминиевый проводник состоит из центрального сердечника из оцинкованной стальной проволоки, окруженной множеством алюминиевых нитей. Обычно диаметр обеих стальных и алюминиевых проволок одинаковый. Х-секция двух металлов обычно находится в соотношении 1: 6, но может быть изменена до 1: 4, чтобы получить большую прочность проводника. На рис. показан стальной алюминиевый провод, имеющий одну стальную проволоку, окруженную шестью проводами из алюминия. Результатом этого композитного проводника является то, что стальной сердечник занимает больший процент механической прочности, в то время как алюминиевые нити несут основную часть тока. Стальные алюминиевые проводники имеют следующие
Преимущества:
- Армирование со сталью увеличивает прочность на разрыв, но в то же время сохраняет составной проводник. Таким образом, алюминиевые проводники из стальной породы будут производить меньший прогиб, и, следовательно, могут использоваться более длинные пролеты.
- Из-за меньшего провисания с алюминиевыми проводниками из стального сердечника можно использовать башни меньшей высоты.
4. Оцинкованная сталь
Сталь имеет очень высокую прочность на растяжение. Поэтому оцинкованные стальные проводники могут использоваться для чрезвычайно длинных пролетов или для коротких участков, подверженных аномально высоким напряжениям из-за климатических условий. Они были признаны очень подходящими в сельских районах, где основное внимание уделяется дешевизне. Из-за плохой проводимости и высокой стойкости стали такие проводники не подходят для передачи большой мощности на большие расстояния. Однако они могут быть использованы для передачи небольшой мощности на небольшом расстоянии, где размер медного проводника, желательный по экономическим соображениям, будет слишком мал и, следовательно, непригоден для использования из-за плохой механической прочности.
5. Кадмиевая медь
В настоящее время проводящий материал используется в некоторых случаях из меди, легированного кадмием.
Опубликовано
Проводниковые металлы и сплавы
Проводниковые металлы и сплавы должны обладать высокой электропроводностью, достаточно высокими механическими свойствами, сопротивляемостью к атмосферной коррозии, способностью поддаваться обработке давлением в горячем и холодном состоянии.
После серебра наиболее высокой электропроводностью обладают медь и алюминий.
Они и являются наиболее распространенными проводниковыми материалами. Проводимость отожженного проводникового алюминия составляет приблизительно 62% проводимости стандартной меди. Но плотность алюминия мала, поэтому проводимость 1 кг алюминия составляет 214% проводимости 1 кг меди. Следовательно, алюминий экономически более выгоден для использования в качестве проводникового материала.
Применяемые в настоящее время проводниковые материалы можно разделить на следующие группы: проводниковая медь, проводниковый алюминий, проводниковые сплавы, проводниковое железо, сверхпроводники.
Проводниковая медь. При наличии в меди даже небольшого количества примесей ее электропроводность быстро уменьшается (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Влияние примесей на электропроводность меди
Для изготовления электрических проводов применяют электролитическую (катодную) медь, с суммарным содержанием примесей не более 0,05%.
Проводниковая медь имеет в отожженном состоянии имеет предел прочности 270 МПа. Предел прочности меди может быть повышен до 480 МПа путем холодной деформации, но при этом ее удельное сопротивление увеличивается (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 – Зависимость механических свойств и удельного электрического сопротивления меди марки М1 от степени деформации
Проводниковый алюминий. Недостатком алюминия является его срав-нительно низкая прочность. Отожженный алюминий почти в три раза менее прочен на разрыв, чем медь. Поэтому при изготовлении проводов его упрочняют путем холодной деформации.
В этом случае предел прочности составляет 250 МПа, что является недостаточным для сопротивления сильному натяжению, которое испытывают провода в линиях электропередач. Поэтому для линий электропередач применяют провода со стальной сердцевиной.
Для кабельных и токопроводящих изделий применяют алюминий марок А00, А0, Al, A2. Проводниковый алюминий обычно содержит десятые доли процента примесей, из которых основными являются железо и кремний (таблица 3.1).
Термическая обработка проводникового алюминия для снижения его сопротивления обычно не применяется, так как холодная обработка алюминия мало снижает его электропроводность. Так при обжатии до 95 – 98% электропроводность уменьшается не более чем на 1,2% электропроводности стандартной меди.
Проводниковые сплавы. В тех случаях, когда требуется повышенная прочность или специальные свойства (например, повышенное сопротивление истиранию), применяют сплавы на алюминиевой и медной основе.
Композицию сплавов подбирают таким образом, чтобы легирующий металл не растворялся в основном металле, а упрочнение сплавов достигалось за счет интерметаллических фаз.
Проводниковое железо. Удельное электрическое сопротивление железа в 7 – 8 раз выше, чем у меди. Тем не менее, железо применяют в промышленности, т.к. оно является недефицитным материалом и имеет повышенную механическую прочность. При использовании железа в качестве проводникового материала оно должно быть достаточно чистым. Обычно для этих целей применяют армко-железо.
Железо используют при изготовлении биметаллических проводов, в этом случае сердцевину провода изготовляют из железа, а поверхностный слой из материала, имеющего более высокую электрическую проводимость (медь, алюминий).
- ← Раздел 2.5
- Раздел 3.2.1 →
против медной проволоки: что лучше?
21 декабря 2022 г.
21 декабря 2022 г.
| 13:33
Возможно, вы слышали, что стальные и медные провода очень похожи, но вам может быть интересно, какой из них лучше. Сталь или медь более прочный проводник? Один длится дольше другого? В этом сообщении блога мы будем сравнивать стальные и медные провода, чтобы помочь вам решить, какой из них лучше подходит для ваших нужд
Стальная проволока
Стальная проволока — невероятно прочный материал, который используется в самых разных продуктах и приложениях. Его изготавливают путем плавления при очень высоких температурах, нагревания и сплавления различных элементов железа и углерода. Поскольку он способен выдерживать огромное напряжение и давление, он часто используется в производстве строительных материалов, инженерных компонентов и строительных работ. Стальная проволока также находит применение в повседневной жизни. К таким примерам относятся тросы, лебедки, велосипедные спицы, шнурки и изготовление ювелирных изделий.
Он играет важную роль в соединении предметов повседневного обихода, таких как железнодорожные пути и мосты; беря на себя огромную ответственность за обеспечение безопасности пассажиров во время поездок на большие расстояния. Хотя стальная проволока может быть небольшой по сравнению с другими материалами, доступными на рынке, ее универсальность нельзя недооценивать.
Медная проволока
Медная проволока — удивительное изобретение, появившееся в современной жизни более двух тысяч лет назад. Его беспрецедентная электропроводность и способность изгибаться в различные формы делают его одним из самых универсальных веществ, которые можно найти в наших домах, на предприятиях и в промышленности. Каждый день он используется во многих приложениях, таких как кабельная проводка, компьютеры и электроника, телефонные линии и кабели аудиосигнала. Медь так широко распространена в нашей жизни из-за своей огромной ценности — она надежно служит нам, не требуя при этом минимального обслуживания или замены.
Мы не смогли бы обеспечить уровень комфорта и удобства, которым мы сейчас наслаждаемся, без медного провода!
Разница между стальной проволокой и медной проволокой
Электропроводность
Когда дело доходит до электропроводности, медная проволока оказывается лучшим вариантом. Медная проволока имеет гораздо более высокую электропроводность на уровне 100%, по сравнению с 7% у стальной проволоки. Это означает, что медь может передавать электричество более эффективно, чем сталь, что делает ее лучшим выбором при рассмотрении материала проводника.
Долговечность
По долговечности стальная проволока превосходит медную. Стальная проволока имеет гораздо более высокую прочность на растяжение, чем медь, а также более устойчива к коррозии от влаги или других элементов в окружающей среде. Это означает, что стальная проволока может выдерживать большее давление без разрушения и прослужит значительно дольше, чем медная проволока, в большинстве промышленных применений.
Стоимость
Стоимость каждого типа проволоки зависит от нескольких факторов, включая размер и длину, но в целом вы обнаружите, что сталь дешевле меди. Это делает его привлекательным вариантом при составлении бюджета для крупномасштабных проектов, где важна экономия средств. Однако, если вы хотите получить от своей проводки максимальную производительность, то инвестиции в более качественные материалы, такие как чистая медь, могут стоить дополнительных затрат.
Заключение
Выбирая между двумя совершенно одинаковыми проводами из стали и меди, необходимо учитывать некоторые ключевые различия, прежде чем принимать решение. Медь обеспечивает превосходную электропроводность, а сталь обеспечивает большую долговечность при меньших затратах. В конечном счете, лучший материал для вашего проекта будет зависеть от вашего бюджета и желаемых результатов, поэтому внимательно рассмотрите эти факторы, прежде чем решить, какой из них подходит именно вам!
суровый джайн
Pipingmart — это портал B2B, специализирующийся на металлических, промышленных и трубопроводных изделиях.
Кроме того, мы делимся последней информацией и информацией о материалах, продуктах и различных типах марок, чтобы помочь предприятиям, которые занимаются этим бизнесом.
Сталь плакированная медью (40%) | Fisk Alloy
Сталь с медным покрытием (CCS) представляет собой композитный проводящий материал, содержащий сердечник из низкоуглеродистой стали, окруженный медью. Медь обеспечивает электропроводность, а сталь придает проводнику прочность. Наиболее распространенный сорт CCS, используемый для электрических проводников, имеет номинальную электропроводность 40% по IACS. CCS подходит для применений, где требуется высокая прочность и средняя проводимость. Сталь, плакированная медью, также подходит для приложений с высокочастотными сигналами, поскольку токи высокой частоты проходят в основном по внешней оболочке проводника.
CCS доступен без покрытия или с покрытием из серебра, никеля или олова.
Английские единицы Метрические единицы
Физические свойства
| Жестко нарисованный | Мягкий | |
| Растяжение | 110 тыс. фунтов/кв.дюйм | 45 тысяч фунтов на квадратный дюйм |
| Удлинение | 1% | 10% |
| Электропроводность | 39% IACS* при 68°F | 39% IACS* при 68°F |
| Удельное электрическое сопротивление | 26,45 мил Ом/фут при 68°F | 26,45 мил Ом/фут при 68°F |
| Точка плавления | — | — |
| Плотность | 0,294 фунта/дюйм³ | 0,294 фунта/дюйм³ |
| Тепловой коэффициент сопротивления | 0,00210 на °F | 0,00210 на °F |
19-рядные концентрические конструкции
| Углеродистый углерод без покрытия (40%) — закалка | ||||||
| AWG | Константа | Диаметр (дюйм) | Сопротивление (Ом/м·фут) | Вес (фунт/метр) | Разрыв СТРГ (фунт) | |
Мин. | Максимум | Максимум | Максимум | Мин. | ||
| 18 | 19/30 | 0,0495 | 0,0505 | 14,5 | 5,47 | 160,9 |
| 20 | 19/32 | 0,0395 | 0,0405 | 22,7 | 3,51 | 102,4 |
| 22 | 19/34 | 0,0310 | 0,0320 | 37,0 | 2,20 | 63,1 |
| 24 | 19/36 | 0,0245 | 0,0255 | 58,8 | 1,39 | 39,4 |
| 26 | 19/38 | 0,0195 | 0,0205 | 92,9 | 0,899 | 25,0 |
| 28 | 19/40 | 0,0150 | 0,0160 | 157,1 | 0,548 | 14,8 |
| Углерод без покрытия (40%) — Мягкий закал | ||||||
| AWG | Константа | Диаметр (дюйм) | Сопротивление (Ом/м·фут) | Вес (фунт/метр) | Перерыв StrG (фунт) | |
Мин. | Максимум | Максимум | Максимум | Мин. | ||
| 18 | 19/30 | 0,0495 | 0,0505 | 14,5 | 5,47 | 65,8 |
| 20 | 19/32 | 0,0395 | 0,0405 | 22,7 | 3,51 | 41,9 |
| 22 | 19/34 | 0,0310 | 0,0320 | 37,0 | 2,20 | 25,8 |
| 24 | 19/36 | 0,0245 | 0,0255 | 58,8 | 1,39 | 16,1 |
| 26 | 19/38 | 0,0195 | 0,0205 | 92,9 | 0,899 | 10,2 |
| 28 | 19/40 | 0,0150 | 0,0160 | 157,1 | 0,548 | 6.04 |
7-рядные конструкции
| Углеродистый углерод без покрытия (40%) — закалка | ||||||
| AWG | Константа | Диаметр (дюйм) | Сопротивление (Ом/м·фут) | Вес (фунт/метр) | Перерыв StrG (фунт) | |
Мин. | Максимум | Максимум | Максимум | Мин. | ||
| 22 | 30.07 | 0,0297 | 0,0303 | 39,1 | 2,01 | 59,2 |
| 24 | 7/32 | 0,0237 | 0,0243 | 61,1 | 1,28 | 37,7 |
| 26 | 7/34 | 0,0186 | 0,0192 | 99,3 | 0,803 | 23,2 |
| 28 | 7/36 | 0,0147 | 0,0153 | 159,0 | 0,510 | 14,5 |
| 30 | 7/38 | 0,0117 | 0,0123 | 250,1 | 0,328 | 9,20 |
| 32 | 7/40 | 0,0090 | 0,0096 | 424,1 | 0,201 | 5,44 |
| CCS (40%) — МЯГКИЙ ЗАКАЛ | ||||||
| AWG | Константа | Диаметр (дюйм) | Сопротивление (Ом/м·фут) | Вес (фунт/метр) | Перерыв StrG (фунт) | |
Мин. | Максимум | Максимум | Максимум | Мин. | ||
| 22 | 30.07 | 0,0297 | 0,0303 | 39.1 | 2,01 | 24,2 |
| 24 | 7/32 | 0,0237 | 0,0243 | 61,1 | 1,28 | 15,4 |
| 26 | 7/34 | 0,0186 | 0,0192 | 99,3 | 0,803 | 9,50 |
| 28 | 7/36 | 0,0147 | 0,0153 | 159,0 | 0,510 | 5,94 |
| 30 | 7/38 | 0,0117 | 0,0123 | 250,1 | 0,328 | 3,76 |
| 32 | 7/40 | 0,0090 | 0,0096 | 424,1 | 0,201 | 2,23 |
Односторонние конструкции
| CCS с никелированным покрытием (40%) — твердый/мягкий | ||||||||
| AWG | СТД Пластина % | Диаметр (дюйм) | Сопротивление (Ом/м·фут) | Вес (фунт/метр) | Перерыв StrG Жесткий (фунт) | Усил. разрыва Мягкий (фунт) | ||
| № | Мин. | Максимум | Максимум | Максимум | Мин. | Мин. | ||
| 30 | 2 | 0,0101 | 0,0099 | 0,0103 | 281,1 | 0,298 | 8,47 | 3,46 |
| 31 | 4 | 0,0090 | 0,0088 | 0,0092 | 363,4 | 0,238 | 6,69 | 2,74 |
| 32 | 4 | 0,0081 | 0,0079 | 0,0083 | 450,9 | 0,194 | 5,39 | 2,21 |
| 33 | 4 | 0,0071 | 0,0069 | 0,0073 | 574,2 | 0,154 | 4,23 | 1,73 |
| 34 | 4 | 0,0064 | 0,0062 | 0,0066 | 732,0 | 0,121 | 3,32 | 1,36 |
| 35 | 4 | 0,0057 | 0,0055 | 0,0059 | 930,2 | 0,0966 | 2,61 | 1,07 |
| 36 | 4 | 0,0051 | 0,0049 | 0,0053 | 1 172 | 0,0779 | 2,07 | 0,849 |
| 37 | 7 | 0,0046 | 0,0044 | 0,0048 | 1 501 | 0,0639 | 1,67 | 0,684 |
| 38 | 7 | 0,0041 | 0,0039 | 0,0043 | 1 911 | 0,0513 | 1,31 | 0,538 |
| 39 | 7 | 0,0036 | 0,0034 | 0,0038 | 2 514 | 0,0401 | 0,999 | 0,409 |
| 40 | 7 | 0,0032 | 0,0030 | 0,0034 | 3 230 | 0,0321 | 0,778 | 0,318 |
| CCS с серебряным покрытием (40%) | ||||||||
| AWG | СТД Пластина % | Диаметр (дюйм) | Сопротивление (Ом/м·фут) | Вес (фунт/метр) | Перерыв StrG Жесткий (фунт) | Усил. разрыва Мягкий (фунт) | ||
| № | Мин. | Максимум | Максимум | Максимум | Мин. | Мин. | ||
| 30 | 3 | 0,0100 | 0,0099 | 0,0101 | 269.9 | 0,288 | 8,47 | 3,46 |
| 31 | 3 | 0,0089 | 0,0088 | 0,0090 | 341,6 | 0,229 | 6,69 | 2,74 |
| 32 | 4 | 0,0080 | 0,0079 | 0,0081 | 423,8 | 0,185 | 5,39 | 2,21 |
| 33 | 4 | 0,0071 | 0,0070 | 0,0072 | 539,8 | 0,147 | 4,23 | 1,73 |
| 34 | 4 | 0,0063 | 0,0062 | 0,0064 | 688,1 | 0,116 | 3,32 | 1,36 |
| 35 | 5 | 0,0056 | 0,0055 | 0,0057 | 874,4 | 0,0921 | 2,61 | 1,07 |
| 36 | 5 | 0,0050 | 0,0049 | 0,0051 | 1 102 | 0,0739 | 2,07 | 0,849 |
| 37 | 6.  | |||||||