Струмопровідні жили (ТПЖ) провідників, характеристики міді та алюмінію

Струмопровідна жила (ТПЖ) з алюмінію і міді, що застосовуються добавки, порівняльні табличні характеристики, інші матеріали для кабельно-провідникової продукції (КПП)

Для скорочення застосовується абревіатура ТПЖ - т око п роводящая ж мулу.

Струмопровідна жила для кабелю або проводу - це дріт (або скручування дротів) виготовлена з матеріалу з низьким електричним опором, здатна вільно пропускати електричний струм і витримує задані механічні навантаження і температурні режими.

Жорсткий провідник - це кабель або провід виконаний на базі моножіли (однієї дроту), такі провідники застосовуються для стаціонарної (нерухомою) прокладки на довгостроковий період.

Гнучкий провідник - це провід або кабель виготовлений на базі декількох дротів, звитих в загальний пучок, застосовується для забезпечення рухомих приєднань різних енергоспоживачів.

низький електричний опір;
помірна ціна і доступність видобутку металу;
стійкість до корозії і механічних навантажень (особливо до знакозмінних);
технологічність.

Зрозуміло, що найбільш важливими характеристиками є низька вартість і висока електропровідність. Чим менше електричний опір, тим менше нагрівається жила при протіканні номінального струму (саме нагрів має вирішальне значення для обчислення струмового навантаження). Весь сенс у тому, що діелектричні властивості ізоляції швидко втрачаються при високих температурах. Наприклад, ізоляційний полівінілхлоридний пластикат витримує нагрівання до + 70 ° С; гумова ізоляція функціональна до + 80 ° С; кремнийорганическая ізоляція (спеціальний матеріал) працездатна до + 180 ° С. Неізольовані високовольтні дроти і електротехнічні шини допускається нагрівати до + 90 ° С (ізоляції немає, а обмеження присутній).
Для прикладу, полівінілхлоридний пластикат має електричний опір близько 10 мОм / км при температурі + 20 ° С і лише 5 кОм / км при нагріванні до + 70 ° С (не сплутати мегаомах з кілоомах).

Тепер трохи про ціну: світова ціна 1 тонни міді більш ніж в 3.5 рази дорожче 1 тонни алюмінію. Електричний опір алюмінію поступається міді в 1.64 рази, тобто саме на це значення зросте перетин алюмінієвої жили для проведення тієї ж сили струму (економічний виграш у наявності).
Механічні властивості алюмінію залишають бажати кращого. Має низьку стійкість до постійних вигинів (швидко ламається), тому провідники з такими жилами застосовуються тільки для стаціонарної прокладки. Алюмінієві жили можливо виготовити з мінімальним перетином 2.5 мм 2 (технологічне обладнання розвиває зусилля, які можна порівняти з механічною міцністю алюмінієвого дроту малого діаметра). При контакті з атмосферним киснем або озоном на алюмінії утворюється оксидна плівка, яка має високий електричний опір.
Мідь має найнижчий опір (не враховуючи срібло і інші дорогі матеріали), досить технологічна (піддається волочіння та прокатки).

Матеріали для струмопровідних жил

Основними матеріалами для створення струмопровідних жил служать мідь (Cu) і алюміній (Al). Такий вибір визначається низьким електричним опором, помірною вартістю (в порівнянні з сріблом) і достатніми характеристиками міцності.

Мідна струмопровідна жила

Жили кабелів і проводів виробляються з електролітичної міді М0 і М1, яка відрізняється певною чистотою - 99,95% і 99,9% частка міді відповідно.
Різні добавки до міді можуть знижувати її провідну здатність, збільшувати міцність або надавати певний комплекс зміни властивостей.

Кисень (O) одна з шкідливих домішок в міді, який призводить до погіршення механічних характеристик і здатності до обробки, викликає труднощі при зварюванні або пайку. Мідь, яка не містить кисню, має кращу пластичність у порівнянні з марками М1 і М0. Для боротьби з негативним впливом кисню додають миш'як, але він знижує електричну провідність.

Мідні струмопровідні жили можуть бути м'якими і твердими - відпалюють і неотожжённие відповідно. Маркуються згідно з абревіатурою ММ і МТ.
З огляду на впливу корозії мідні жили слід обов'язково покривати шаром олова завтовшки 1,5 - 4 мкм. Олово захищає мідь від окислення, а також покращує пайку. Причому краще використовувати методику гарячого лудіння, а не гальванічну. При гарячому лудінні утворюється перехідною сплав міді з оловом, який надійно прив'язує нанесений шар олова. Під час пайки верхня частина олова надійно зв'язується з припоєм. Для тропічного виконання лудіння ще більш необхідно, так як вплив високих температур і вологості позначається на швидкості окислення.

Алюмінієва струмопровідна жила

Для електричних провідників застосовують алюміній (Al) марок А1 і А2, у якому підмішані десяті частки відсотка заліза і кремнію. Ці домішки погіршують провідність, до інших небажаних елементів відносять: титан, ванадій, марганець і магній.

Якщо першим недоліком алюмінію вважають низьку електропровідність, то другий - це певна крихкість, яка посилюється в температурних умовах понад 150 # 8304; C. При зміцненні алюмінієвого дроту (наприклад, волочінням) одноразово знижується її провідність (все взаємопов'язано).

За механічними параметрами розрізняють кілька видів дроту:

АТ (алюміній твердий неотожжённий);
АПТ (алюміній напівтвердий з частковим відпалом);
АМ (алюміній м'який відпаленого).

Характеристики алюмінію АПТ займають проміжне положення в порівнянні з АТ і АМ.
Якщо алюмінієвий провідник порівнювати з мідним, тієї ж провідності, то виявиться, що його перетин вище на + 60%, а маса менше на -48%.
Підвищеним межею міцності при розриві має алюмінієвий сплав алдрей. У алюміній додають менше половини відсотка магнію, до 0,7% кремнію і менш 0,3% заліза. З'єднання Mg2 Si зміцнює матеріал, але розчиняється в обмеженій кількості.

Порівняльні характеристики міді та алюмінію

Фізико-технічні властивості металів

Струмопровідні жили з інших матеріалів

В кабельно-провідникової продукції можуть застосовуватися інші матеріали, які беруть за основу з-за меншої вартості або відповідності іншим необхідним властивостям. Для отримання загального бачення наведемо таблицю, в якій електропровідність Cu (міді) приймається рівною 100%, а інші параметри вказані в числових значеннях.

Параметри металів для порівняння

Температура плавлення,
° С

Густина,
г / см 3