Электропроводность_меди_и_алюминия_таблица

Преимущество Меди над Алюминием

Это не совсем корректный вопрос, поскольку тип проводки должен выбираться в первую очередь по материалу оболочки.

По современным правилам изоляция не должна поддерживать горение, особенно это относится к горючим покрытиям, по которым будет проложен провод. Сюда же относится и степень задымленности, это намного важнее при прокладке провода в жилых и общественных местах.

При использовании кабеля в наружной прокладке и там, где нет постоянного пребывания людей, и есть надзор за ними, этими требованиями можно пренебречь.

Если изоляция оболочки позволяет использовать провод или кабель в жилых помещениях, то какие могут быть предпочтения?

Почему нельзя соединять медный и алюминиевый электрический провод напрямую

Алюминий и медь, подвергаясь воздействию внешней среды, образуют на поверхности оксидную пленку. Это не представляет опасности для меди, а в случае с алюминием способствует повышению сопротивления.

Когда алюминий с медью непрерывно контактируют, запускается электролиз. В его результате ионы алюминия постепенно переходят на медь, отчего первый металл постепенно утрачивает массу, в его структуре появляются пустоты. Поскольку реакция эта происходит непрерывно, в какой-то момент алюминий полностью разрушается и электропроводке требуется ремонт. Самое опасное последствие – перегрев проводки, ее возгорание.

Еще одна причина почему нельзя скручивать медные и алюминиевые провода – несоответствие показателей их электропроводимости. Алюминий мягче, показатели проводимости у него ниже, от чего при контакте он греется больше. В процессе работы и отдыха проводки постоянно будет происходить расширение/сжатие металлов. Постепенно это ослабит скрутку, что усилит нагрев. Это еще одна причина, почему нельзя соединять медь и кабель из алюминия без использования переходников.

Свойства проводников

Масса, сечение, стоимость – три основных фактора при выборе материала проводника. Однако нужно учитывать и другие факторы. Например, факторы нагрева – как изменится проводимость при нагреве, насколько расширится металл и другие. Как известно, при нагреве металлы расширяются, соответственно, если этот фактор не учесть, можно получить деформацию точек контактов. Это свойство особенно актуально при использовании алюминия или его сплавов, так как его коэффициент теплового расширения, в зависимости от сплава, примерно на 42% больше, чем у меди. Но также стоит отметить и то, что коэффициент теплоотдачи у алюминия больше чем у меди.

Решения нашли довольно простое – увеличили поверхность алюминиевых шин, что, в свою очередь, увеличило теплоотдачу, и при нагреве шины не деформировались. При проектировании, независимо от типа проводящего материала, необходимо особое внимание уделить надежным соединениям проводников. Это необходимо для предотвращения ухудшения качества контактов с течением времени, а также предотвратить деформацию при тепловом расширении и ползучести.

Распространенным заблуждением является то, что алюминий мягкий и должен использовать специальные разъемы для сжатия при монтаже.  Алюминий может нуждаться в специальном покрытии для уменьшения окисления. Это связано с тем, что окисления может оказывать существенное влияние на качество проводимости материала даже в случае соединения Al – Al. Для предотвращения процесса окисления часто покрывают проводники (это касается и меди и алюминия) оловом или серебром, так как эти материалы имеют хорошую проводимость и не склонны к окислению при атмосферных воздействиях.

Достаточно проблем может принести и коррозия, которая возникает при использовании разнородных металлов в одной системе. Al электрохимически реагирует с медью при повышенной влажности (влага действует как электролит). Проводники из меди и алюминия с кабельными наконечниками располагаются в разъемы, которые после свариваются трением и капсулируются  для предотвращения коррозионных процессов в соединении  Al – Cu. Правильное соединение позволяет максимально избежать коррозионных процессов. Al и медь совместимые металлы, однако не стоит забывать то, что при неправильном их соединении могут возникать коррозионные процессы.

Коротко об элементе №29

Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.

Главное отличие меди от других металлов – окраска

. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.

Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях

с высокой долей вероятности.

Правила пользования алюминиевыми проводами

Исходя из выше сказанного, проводники из алюминия не считаются самыми оптимальными для прокладывания проводки в жилых домах. Но возможно их использование при условии соблюдения следующих правил:

1. если необходимо соединение алюминиевых проводов, то необходимо применять исключительно механический способ, зажимные контакты и специально предназначенную для этого смазку, которая снизит вероятность окисления контактов;
2. не соединять алюминиевую проводку напрямую с медной;
3. периодически подтягивать винтовые соединения — алюминий в ходе эксплуатации начинает «подтекать» из-под места зажима, а это может привести к уменьшению площади контакта и подгоранию мест, в которых соединяются провода;
4. следить за сроком службы.

Если вы запланировали сменить медную электропроводку в доме и проложить алюминиевую, но не по всем помещениям, а частично, то знайте, что это можно осуществить, но с соблюдением некоторых нюансов:

• ПУЭ запрещает применять при монтаже алюминиевый провод диаметром менее 16 мм²;
• Сварка алюминиевых проводов не допустима.

Определение магнитом

Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие. Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%. Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).

3. Латуни

Сплавы меди с цинком, называемые латунями, широко используются в электротехнике. Цинк растворяется в меди в пределах до 39%.

В различных марках латуни содержание цинка может доходить до 43%. Латуни, содержащие до 39% цинка, имеют однофазную структуру твердого раствора и называются a-латунями. Эти латуни обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготавливают детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку. Без нагрева из листовой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно изготовить детали сложной конфигурации.

Латуни с содержанием цинка свыше 39% называют a+b-латунями или двухфазными и применяют главным образом для фасонных отливок.

Двухфазные латуни являются более твердыми и хрупкими и обрабатываются давлением только в горячем состоянии.

Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости высокую твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.

· латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. В электромашиностроении широко применяются для различных токоведущих частей;

· латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горячем состоянии; хорошо паяются различными припоями;

· латунь ЛА67-2,5 применяется для литых токоведущих деталей повышенной механической прочности и твердости, не требующих пайки мягкими припоями;

· латуни ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспринимают пайку различными припоями.

Роль электроэнергетики в производстве

При производстве алюминия затрачивается колоссальное количество электроэнергии. Для того чтобы получить одну тонну металла, энергии тратится столько, что её хватило бы на нужды 100-квартирного дома на протяжении целого месяца. А именно 15 МВт*ч. Поэтому большинство алюминиевых заводов располагаются недалеко от гидроэлектростанций, атомных электростанций или имеют собственные тепловые электростанции, а также развитую структуру электроэнергетических систем и сетей.

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:

• малый вес и податливость при монтаже;
• дешевизна;
• устойчивость к окислению.

Электропроводка, выполненная из алюминиевой лапши обойдется дешеле

Не обходится и без недостатков:

• плохая тепло- и электропроводность;
• высокое сопротивление и его зависимость от температуры;
• низкая прочность, ломкость.

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.

к содержанию ↑

Правила эксплуатации проводки из алюминия

Таким образом, можно прийти к заключению, что использование в жилом доме проводки из алюминия не является одним из лучших вариантов. Тем не менее, она вполне приемлема при соблюдении определенных требований:

• Использовать провод поперечное сечение, которого не менее 16 квадратных миллиметров.
• Соединять отдельные части, используя специальные контакты зажимные. Кроме того каждый из них должен быть обработан специальной смазкой исключающей их окисление. Благодаря такой обработке можно снизить уровень сопротивления, что исключит нагрев проводки.

Вес и электрическая проводимость

Пожалуй, не последним фактором при выборе между алюминиевыми и медными проводниками является их электрическая проводимость. Да, безусловно, медь имеет лучшую проводимость на единицу объема, но алюминий легче, и это его большой плюс.  По словам Уве Шенка, менеджера Helukabel – «Необработанный Al примерно на 70% легче Cu. А алюминиевые шины и кабели примерно на 60% легче, чем медные».

Однако главным показателем все же является проводимость. Al марки Al6101 имеет практически половинную проводимость Cu (56%). Различие в соотношениях массы и электрической проводимости выглядит примерно так, на один фунт Al приходится приблизительно 1,85 фунта Cu. Например, сборка медных шин весит 550 фунтов, а алюминиевых 300 фунтов. Такое различие в весе может помочь сэкономить не только на материалах, но и на транспортировке и даже погрузке-разгрузке.

Что лучше проводит ток

Этот показатель определяет такие свойства разводки, как ее предельная мощность, долговечность и пожарная безопасность.

От проводимости зависят такие эксплуатационные характеристики проложенной линии:

• потери на нагревание от потока электронов;
• сохранение параметров тока, что важно для чувствительных приборов;
• степень повышения температуры кабеля во время работы мощных потребителей;
• наличие или отсутствие в помещении запаха от плавящейся и горящей проводки.

Чтобы понять, что лучше проводит ток – медь или алюминий, можно сопоставить степень их сопротивления. Чем этот показатель меньше, тем ниже вероятность возникновения нежелательных явлений.

Данный показатель составляет:

• медь — 0,018 Ом×мм²/м;
• алюминий — 0,028 Ом×мм²/м.

Медь проводит ток более, чем в 1,5 раза лучше. Компенсация сопротивления достигается за счет увеличения сечения жил в кабеле.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r, то проводимость определяется как 1/r. Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8. Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r = 20 Ом, то

Пример 9. Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r = 1 / 0,1 = 10 (Ом)

Марки алюминиевых кабелей

ВВГ – один из наиболее распространенных видов кабелей для электропроводки в квартирах, на производстве. Используется для стационарного подключения к питающей сети любого электрооборудования. Номинальное напряжение и частота 0,66 кВ 50 Гц. Состоит из однопроволочной медной жилы покрытой двойной виниловой изоляцией – индивидуально на каждой жиле и общей оболочки. Количество жил может быть от 1 до 5, в диапазоне сечений от 1,5 до 300 кв. мм. Подходит для использования квартирах и частных домах во внутренней и наружной прокладке. Устанавливают на силовую проводку, розеточные группы и осветительные цепи. Эта марка кабеля может быть использована для ввода в дом, а также для уличных линий. В деревянном доме используют усовершенствованный вариант (негорючий) — ВВГнг.

NYM – считается зарубежным аналогом марки ВВГ. Количество жил от 2 до 5. Изолирующий слой – ПВХ, заполнение из негорючего материала – невулканизированной резиновой смесью, оболочка тоже из ПВХ. Жилы в кабеле скручены в повив. Предназначен для работы в сетях с напряжением до 0,66 кВ. Под воздействием прямых солнечных лучей эксплуатация не рекомендуется, в таком случае нужно использовать гофротрубы, металлические трубы, либо кабель-каналы.

КГ – кабель гибкий. Эта марка используется для подключения электрододержателя к сварочному аппарату, благодаря его гибкости сварщику удобно работать. Также используется как гибкая подвесная линия на грузоподъёмных кранах и кран-балках. Количество жил от 1 до 5. Производится в диапазоне сечений от 1 до 240 кв. мм.

ПвПг – высоковольтный медный кабель с изоляцией жил из сшитого полиэтилена, поверх которой расположен экран, оболочка также из полиэтилена. Возможна его прокладка под землей, на дне водоемов. Используется в сетях 6 кВ и 10 кВ. Количество жил – 1, её сечение от 50 до 800 кв. мм.

ЦСПГ в зависимости от индекса может предназначаться для 6, 10 кВ сетей. Это медный кабель в бумажной изоляции. Жилы могут быть однопроволочными в диапазоне сечений от 25 до 50 кв. мм, тогда в названии есть пометка «ОЖ». В диапазоне сечений 25-240 кв. мм жилы многопроволочные. Бумажная изоляция пропитана вязким или нестекающим составом, что позволяет использовать кабель на вертикальных участках трассы. Поясная изоляция также бумажная. Присутствует свинцовая оболочка, битумная подушка, стальная проволочная броня.

ПВВНГ(A)-LS – в конце названия присутствует индекс 10, 20, 35, что соответствует количеству кВ в сети, для которой он предназначен. Медный кабель с изоляцией из полиэтилена. Количество жил – 1 или 3. Поверх жил экран из проводящего материала на основе полиэтелена, следом электропроводящая бумага или проводящая полимерная лента, поверх которой, повив из медной проволоки. В трёхжильных кабелях межфазное расстояние заполнено слоем ПВХ пониженной пожароопасности, оболочка выполнена из этого же материала. Также подходит для прокладки в земле и на дне водоемов. Может использоваться, например, для распределительных сетей.

Медные провода и кабели бывают различных марок. Каждая из них предназначена для определенных задач. Объединяет их материал, из которого они выполнены и его особенности. А к вопросам выбора кабельной продукции при ремонте и строительстве стоит подходить ответственно. Ведь от этого зависит не только надежность энергоснабжения, но и безопасность жизнедеятельности.

Похожие материалы:

• Медная электропроводка в квартире
• Лучшие производители кабеля в России
• Как соединить алюминиевый провод с медным
• Преимущества и недостатки алюминиевой проводки

Нравится

0)Не нравится

0)

Связь с коэффициентом теплопроводности

Удельная электропроводность меди — 59 500 000 См/м. Этот показатель, как уже упоминалось, верен, однако только при температуре +20 оС. Между коэффициентом теплопроводности любого металла и удельной проводимостью существует определенная связь. Устанавливает его закон Видемана — Франца. Выполняется он для металлов при высоких температурах и выражается в такой формуле: K/γ = π2 / 3 (k/e)2T, где y — удельная проводимость, k — постоянная Больцмана, e — элементарный заряд.

Разумеется, существует подобная связь и у такого металла, как медь. Теплопроводность и электропроводность у нее очень высокие. На втором месте после серебра она находится по обоим этим показателям.

Какой материал для проводки лучше

При всех достоинствах алюминия не стоит забывать о его недостатках. Главным из них, не считая механических характеристик, является низкая проводимость. Бесконечно увеличивать диаметр кабеля нельзя, так как бытовые приборы и проложенные в стенах каналы на такое не рассчитаны. Не следует забывать о таком факторе, как хрупкость металла. После нескольких лет эксплуатации он может лопнуть при замене розетки или счетчика. Делать в подрозетнике скрутку нежелательно, так как она долго не прослужит. Выбор в пользу алюминия даст хорошую экономию на закупке материалов, но последующие затраты на ремонт могут свести ее на нет.

Медь тоже имеет свои минусы, но они компенсируются большим количеством преимуществ. Даже процесс протягивания кабеля по каналу происходит легче, так как он хорошо изгибается без каких-либо склонностей к поломке или разрыву. Стоит помнить и о низком сопротивлении. Установив линию с жилами 2,5 мм², можно использовать в быту настолько мощные потребители, насколько это позволяет общая домовая линия.

Подводя итог, можно рекомендовать мастерам делать свой выбор в пользу изделий из меди. Если бюджет ограничен, можно комбинировать материалы, используя современные средства коммутации.

Где применяют сплав

Применение конструкций из алюминиево-медных сплавов:

• пищевая промышленность;
• автомобиле-, корабле- и самолётостроение;
• отделочные декоративные материалы;
• для защиты металлических изделий от коррозии;
• в электротехнике — радиоэлементы, высоковольтные линии передач, кабеля;
• в качестве отражателей света в лампах;
• для изготовления дорожных знаков, указателей, таблиц.

Изделия из сплава

Прочие случаи испытания огнем, кислотой

Воздействие пламени, используют не только для идентификации металла относительно алюминия. Под эти цели достаточно наличия газовой плиты, зажигалки или костра. Нагревание меди приводи к образованию ее оксида, что сказывается на изменении цвета. Поверхность металла постепенно тускнеет, пока не приобретает совсем темный оттенок.

Читать также: Чем затачивать керамические ножи

Азотная кислота – еще один идентификатор меди в домашних условиях. Тут также важно проявлять осторожность. Лучше просто капнуть жидкостью на металл. Чистая медь в месте контакта приобретет сине-зеленый цвет.

Видео — как отличить алюминий от меди:

Как отличить медь от других металлов

У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно. Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом. Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.

Итоги

Какой же провод лучше? С позиции эксплуатационных качеств более предпочтительной является медь. Если исходить из стоимости, алюминиевые провода обходятся дешевле. И здесь важно принять решение — экономить на своей безопасности или нет.

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.

Превосходство алюминия над медью для ЛЭП

Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!

Вес

Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.

Применение электропроводности материалов

Наличие отмеченных свойств используют не только в инженерных энергетических сетях. Хорошая электропроводность позволяет передавать на большие расстояния информационные сигналы без искажений. Сохранение высокой амплитуды уменьшает требования к усилительным трактам, снижает общую себестоимость систем. Минимизация потерь пригодится в электролизных установках, при создании контактных групп и обмоток двигателей.

Важно! Во всех перечисленных примерах, кроме общего повышения эффективности, можно рассчитывать на предотвращение перегрева.

Определение по цвету

Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.

В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.

Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.

Достоинства и недостатки

Основные преимущества:

• высокая прочность, пластичность;
• хорошая обрабатываемость —резание, штамповка, ковка, вытяжка, литьё;
• сохранение механических свойств до температуры +1750С;
• сверхпроводимость, позволяющая использовать образцы в научных исследованиях или применять в инновационных разработках;
• высокая коррозионная стойкость;
• возможность эксплуатации в деталях конструкций с повышенной взрывоопасностью;
• химическая нейтральность;
• простота сварки.

Основным недостатком является низкая коррозионная стойкость.

После закалки некоторое время сплав имеет отличную пластичность и ему можно придавать необходимую форму. Чтобы избежать чрезмерного образования дислокаций, требуется прогрев до +3500С с последующим остыванием в воздушной среде.

Определение посредством химических экспериментов

Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.

Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.

Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки).

Для тех, кто знаком с электротехникой

Очень часто в качестве лома цветных металлов сдаются медные жилы от электрических кабелей, и нередки случаи, когда при производстве электротехнической продукции используется медненый алюминий. Этот материал имеет значительно меньшую плотность, но из-за неправильной геометрической формы определить объем для расчета плотности довольно сложно. В этом случае определить медь можно по электрическому сопротивлению (естественно, при наличии соответствующих приборов – вольтметра, амперметра, реостата). Измеряем сечение и длину жилы, снимаем показания приборов, и – закон Ома вам в помощь. Удельное сопротивление – достаточно точная характеристика, по которой можно с высокой долей достоверности идентифицировать любой металл.