Выбор провода: алюминиевый или медный — «за» и «против». Сопротивление алюминий медь

в чем измеряется величина, формулы расчета, показатели для железа и алюминия

Каждое вещество способно проводить ток в разной степени, на эту величину влияет сопротивление материала. Обозначается удельное сопротивление меди, алюминия, стали и любого другого элемента буквой греческого алфавита ρ. Эта величина не зависит от таких характеристик проводника, как размеры, форма и физическое состояние, обычное же электросопротивление учитывает эти параметры. Измеряется удельное сопротивление в Омах, умноженных на мм² и разделенных на метр.

Категории и их описание

Любой материал способен проявлять два типа сопротивления в зависимости от подаваемого на него электричества. Ток бывает переменным или постоянным, что значительно влияет на технические показатели вещества. Так, существуют такие сопротивления:

Омическое. Проявляется под воздействием постоянного тока. Характеризует трение, которое создается движением электрически заряженных частиц в проводнике.

Активное. Определяется по такому же принципу, но создается уже под действием переменного тока.

В связи с этим определений удельной величины тоже два. Для постоянного тока она равна сопротивлению, которое оказывает единица длины проводящего материала единичной фиксированной площади сечения. Потенциальное электрополе воздействует на все проводники, а также полупроводники и растворы, способные проводить ионы. Эта величина определяет проводящие свойства самого материала. Форма проводника и его размеры не учитываются, поэтому ее можно назвать базовой в электротехнике и материаловедении.

При условии прохождения переменного тока удельная величина рассчитывается с учетом толщины проводящего материала. Здесь уже происходит воздействие не только потенциального, но и вихревого тока, кроме того, принимается во внимание частота электрических полей. Удельное сопротивление этого типа больше, чем при постоянном токе, поскольку здесь идет учет положительной величины сопротивления вихревому полю. Также эта величина зависит от формы и размеров самого проводника. Именно эти параметры и определяют характер вихревого движения заряженных частиц.

Переменный ток вызывает в проводниках определенные электромагнитные явления. Они очень важны для электротехнических характеристик проводящего материала:

Скин-эффект характеризуется ослаблением электромагнитного поля тем больше, чем дальше оно проникает в среду проводника. Это явление также носит название поверхностного эффекта.
Эффект близости снижает плотность тока благодаря близости соседних проводов и их влиянию.

Эти эффекты являются очень важными при расчете оптимальной толщины проводника, так как при использовании провода, у которого радиус больше глубины проникновения тока в материал, остальная его масса останется незадействованной, а следовательно, такой подход будет неэффективным. В соответствии с проведенными расчетами эффективный диаметр проводящего материала в некоторых ситуациях будет следующим:

для тока в 50 Гц — 2,8 мм;
400 Гц — 1 мм;
40 кГц — 0,1 мм.

Ввиду этого для высокочастотных токов активно применяется использование плоских многожильных кабелей, состоящих из множества тонких проводов.

Характеристики металлов

Удельные показатели металлических проводников содержатся в специальных таблицах. По этим данным можно производить необходимые дальнейшие расчеты. Пример такой таблицы удельных сопротивлений можно увидеть на изображении.

На таблице видно, что наибольшей проводимостью обладает серебро — это идеальный проводник среди всех существующих металлов и сплавов. Если рассчитать, сколько потребуется провода из этого материала для получения сопротивления в 1 Ом, то выйдет 62,5 м. Проволоки из железа для такой же величины понадобится целых 7,7 м.

Достоинства меди

Какими бы замечательными свойствами ни обладало серебро, оно является слишком дорогим материалом для массового использования в электросетях, поэтому широкое применение в быту и промышленности нашла медь. По величине удельного показателя она стоит на втором месте после серебра, а по распространенности и простоте добычи намного лучше его. Медь обладает и другими преимуществами, позволившими ей стать самым распространенным проводником. К ним относятся:

высокая стойкость к коррозии;
механическая прочность;
устойчивость к деформациям;
легкость фиксирования путем пайки и сварки;
высокая обрабатываемость (благодаря мягкости медь раскатывают в листы любой толщины, а вытягиваемая из нее проволока может быть настолько тонкой, что ее сечение будет иметь значение тысячных миллиметра).

Для применения в электротехнике используют рафинированную медь, которая после плавки из сульфидной руды проходит процессы обжигания и дутья, а далее обязательно подвергается электролитической очистке. После такой обработки можно получить материал очень высокого качества (марки М1 и М0), который будет содержать от 0,1 до 0,05% примесей. Важным нюансом является присутствие кислорода в крайне малых количествах, так как он негативно влияет на механические характеристики меди.

Часто этот металл заменяют более дешевыми материалами — алюминием и железом, а также различными бронзами (сплавами с кремнием, бериллием, магнием, оловом, кадмием, хромом и фосфором). Такие составы обладают более высокой прочностью по сравнению с чистой медью, хотя и меньшей проводимостью.

Преимущества алюминия

Хоть алюминий обладает большим сопротивлением и более хрупок, его широкое использование объясняется тем, что он не настолько дефицитен, как медь, а следовательно, стоит дешевле. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,028, а его низкая плотность обеспечивает ему вес в 3,5 раза меньше, чем медь.

Для электрических работ применяют очищенный алюминий марки А1, содержащий не более 0,5% примесей. Более высокую марку АВ00 используют для изготовления электролитических конденсаторов, электродов и алюминиевой фольги. Содержание примесей в этом алюминии составляет не более 0,03%. Существует и чистый металл АВ0000, включающий не более 0,004% добавок. Имеют значение и сами примеси: никель, кремний и цинк незначительно влияют на проводимость алюминия, а содержание в этом металле меди, серебра и магния дает ощутимый эффект. Наиболее сильно уменьшают проводимость таллий и марганец.

Алюминий отличается хорошими антикоррозийными свойствами. При контакте с воздухом он покрывается тонкой пленкой окиси, которая и защищает его от дальнейшего разрушения. Для улучшения механических характеристик металл сплавляют с другими элементами.

Показатели стали и железа

Удельное сопротивление железа по сравнению с медью и алюминием имеет очень высокие показатели, однако благодаря доступности, прочности и устойчивости к деформациям материал широко используют в электротехническом производстве.

Хоть железо и сталь, удельное сопротивление которой еще выше, имеют существенные недостатки, изготовители проводникового материала нашли методы их компенсирования. В частности, низкую стойкость к коррозии преодолевают путем покрытия стальной проволоки цинком или медью.

Свойства натрия

Металлический натрий также очень перспективен в проводниковом производстве. По показателям сопротивления он значительно превышает медь, однако имеет плотность в 9 раз меньше, чем у неё. Это позволяет использовать материал в изготовлении сверхлёгких проводов.

Металлический натрий очень мягкий и совершенно неустойчив к любого рода деформационным воздействиям, что делает его использование проблемным — провод из этого металла должен быть покрыт очень прочной оболочкой с крайне малой гибкостью. Оболочка должна быть герметичной, так как натрий проявляет сильную химическую активность в самых нейтральных условиях. Он моментально окисляется на воздухе и демонстрирует бурную реакцию с водой, в том числе и с содержащейся в воздухе.

Еще одним плюсом использования натрия является его доступность. Его можно получить в процессе электролиза расплавленного хлористого натрия, которого в мире существует неограниченное количество. Другие металлы в этом плане явно проигрывают.

Чтобы рассчитать показатели конкретного проводника, необходимо произведение удельного числа и длины проволоки разделить на площадь ее сечения. В результате получится значение сопротивления в Омах. Например, чтобы определить, чему равно сопротивление 200 м проволоки из железа с номинальным сечением 5 мм², нужно 0,13 умножить на 200 и разделить полученный результат на 5. Ответ — 5,2 Ом.

Правила и особенности вычисления

Для измерения сопротивления металлических сред пользуются микроомметрами. Сегодня их выпускают в цифровом варианте, поэтому проведенные с их помощью измерения отличаются точностью. Объяснить ее можно тем, что металлы обладают высоким уровнем проводимости и имеют крайне маленькое сопротивление. Для примера, нижний порог измерительных приборов имеет значение 10 -7 Ом.

С помощью микроомметров можно быстро определить, насколько качественен контакт и какое сопротивление проявляют обмотки генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также электрические шины. Можно вычислить присутствие включений другого металла в слитке. Например, вольфрамовый кусок, покрытый позолотой, показывает вдвое меньшую проводимость, чем полностью золотой. Тем же способом можно определить внутренние дефекты и полости в проводнике.

Чтобы рассчитать параметры провода — его длину, диаметр и сопротивление — потребуется всего лишь знать величину его удельного значения ρ.

Формула удельного сопротивления выглядит следующим образом: ρ = Ом · мм2/м. Словами ее можно описать как сопротивление 1 метра проводника, имеющего площадь сечения 1 мм². Температура подразумевается стандартная — 20 °C.

Влияние температуры на измерение

Нагревание или охлаждение некоторых проводников оказывает значительное влияние на показатели измерительных приборов. В качестве примера можно привести следующий опыт: необходимо подключить к аккумулятору спирально намотанную проволоку и подключить в цепь амперметр.

Чем сильнее нагревается проводник, тем меньше становятся показания прибора. Сила тока имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. Следовательно, можно сделать вывод, что в результате нагрева проводимость металла уменьшается. В большей или меньшей степени так ведут себя все металлы, однако изменения проводимости у некоторых сплавов практически не наблюдается.

Примечательно, что жидкие проводники и некоторые твердые неметаллы имеют тенденцию уменьшать свое сопротивление с повышением температуры. Но и эту способность металлов ученые обратили себе на пользу. Зная температурный коэффициент сопротивления (α) при нагреве некоторых материалов, можно определять внешнюю температуру. Например, проволоку из платины, размещенную на каркасе из слюды, помещают в печь, после чего проводят измерение сопротивления. В зависимости от того, насколько оно изменилось, делают вывод о температуре в печи. Такая конструкция называется термометром сопротивления.

Если при температуре t0 сопротивление проводника равно r0, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления равен

Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200 °C).

220v.guru

Удельное сопротивление алюминия

Одной из физических величин, используемых в электротехнике, является удельное электрическое сопротивление. Рассматривая удельное сопротивление алюминия, следует помнить, что данная величина характеризует способность какого-либо вещества, препятствовать прохождению через него электрического тока.

Понятия, связанные с удельным сопротивлением

Величина, противоположная удельному сопротивлению, носит наименование удельной проводимости или электропроводности. Обычное электрическое сопротивление свойственно лишь проводнику, а удельное электрическое сопротивление характерно только для того или иного вещества.

Как правило, эта величина рассчитывается для проводника, имеющего однородную структуру. Для определения электрического сопротивления однородных проводников используется формула:

Физический смысл этой величины заключается в определенном сопротивлении однородного проводника с определенной единичной длиной и площадью поперечного сечения. Единицей измерения служит единица системы СИ Ом•м или внесистемная единица Ом•мм2/м. Последняя единица означает, что проводник из однородного вещества, длиной 1 м, имеющий площадь поперечного сечения 1 мм2, будет иметь сопротивление в 1 Ом. Таким образом, удельное сопротивление любого вещества можно вычислить, используя участок электрической цепи, длиной 1 м, поперечное сечение которого будет составлять 1 мм2.

Удельное сопротивление разных металлов

Каждый металл имеет собственные индивидуальные характеристики. Если сравнивать удельное сопротивление алюминия, например с медью, можно отметить, что у меди это значение составляет 0,0175 Ом•мм2/м, а у алюминия – 0,0271Ом•мм2/м. Таким образом, удельное сопротивление алюминия значительно выше, чем у меди. Отсюда следует вывод, что электропроводность меди значительно выше, нежели из алюминия.

На значение удельного сопротивления металлов влияют определенные факторы. Например, при деформациях, нарушается структура кристаллической решетки. Из-за полученных дефектов возрастает сопротивление прохождению электронов внутри проводника. Поэтому, происходит рост удельного сопротивления металла.

Также свое влияние оказывает и температура. При нагревании узлы кристаллической решетки начинают колебаться сильнее, тем самым увеличивая удельное сопротивление. В настоящее время, из-за высокого удельного сопротивления, алюминиевые провода повсеместно заменяются медными, обладающими более высокой проводимостью.

electric-220.ru

Выбор провода: алюминиевый или медный — «за» и «против»

Размышляя о чем-то высоком и сбивая с помощью молотка и зубила старую штукатурку на кухне, я наткнулся на электропроводку. Сразу же вспомнился почтенный возраст дома и, как следствие, возникло непреодолимое желание сорвать все открывшиеся старые электрические алюминиевые провода и заменить их, проложив провод с медной жилой. Я уже было выдвинул холодильник snaige, чтобы осуществить задуманное… Однако мое желание сразу улетучилось, как только я посчитал, во сколько обойдётся мне купить медный провод. В условиях ограниченного бюджета на ремонт, цена медного провода оказалась, мягко говоря, высоковатой.

Тогда я решил сравнить алюминиевый и медный провод и разобраться: почему в прежние времена такой популярностью у строителей пользовалась алюминиевая проводка, при прокладке которой уже с соединения алюминиевых проводов начинались проблемы…

Итак, какой провод лучше: медный или алюминиевый?

1. Медный провод долговечнее. Это заблуждение. Согласно данных любого справочника сроки службы провода из обоих материалов одинаковы: 15 лет для проводов с одинарной и 30 лет – для проводов с двойной изоляцией.

2. Алюминий быстро окисляется. Да, это правда. Из школьного курса химии можно вспомнить, что алюминий очень активный химический элемент, он мгновенно реагирует с кислородом, образуя пленку окисла, которая его изолирует от окружающей среды и предотвращает от дальнейшего распада. Таким образом, окисление ниже этой пленки не происходит и токопроводящие свойства алюминия, как и меди, будут радовать вас еще долгие годы. А для тех, кто хочет добиться хорошего контакта на алюминии, выпускаются клеммники со специальной токопроводящей пастой, которая при соединении «сдирает» пленку окисла и герметизирует место от проникновения воздуха.

3. Медь более прочная при многократных сгибаниях. Нельзя не согласиться! Согласно ГОСТа медный одножильный провод должен выдерживать 80 сгибаний, а алюминиевый только 12, но… Эта разница не имеет значения для провода, уложенного в стробу или по стене под штукатуркой!

4. Цена медного провода. По моим расчетам, алюминиевый провод сечением 4,0 мм2. по нагрузочной способности (32 А) можно приравнять к медному проводу сечением 2,5 мм2. (30 А). Сечение провода – это площадь среза токопроводящей жилы. Если срез круглый и состоит из одного провода, то площадь сечения определяется по формуле площади круга: Пи (3,14) умножить на радиус в квадрате. Если провод многожильный, то площадь сечения находят как сумму сечений всех жил. Двухжильный медный провод указанного сечения в ПВХ-изоляции стоит 8,10 грн. за метр, тогда как цена алюминиевого провода, рассчитанного на такую же нагрузку – 2,45 грн. за метр. Разница в 3,3 раза!

5. Сопротивление медного провода меньше, чем сопротивление провода алюминиевого. Не спорю, но давайте посчитаем, как говорил герой одного детского мультфильма. Удельное сопротивление меди равно 0,0175 Ом*мм2/м, а удельное сопротивление алюминия 0,028 Ом*мм2/м. Сопротивление проводника с удельным сопротивлением p, длиной l и площадью сечения S может быть рассчитано по формуле: R=p*l/S. Таким образом, медный провод сечением 2,5 мм2 и длиной 1 м будет обладать сопротивлением 0,007 Ом. Провод из алюминия с такой же нагрузочной способностью должен быть сечением 4,0 мм2 и тогда сопротивление 1 метра такого провода будет… также 0,007 Ом. Разницы нет. А если серьезно, то потери в квартирной проводке на сопротивлении проводов будут меньше, чем на какой-нибудь окислившейся контактной группе розеток.

6.Соединить алюминиевые провода сложнее, чем медные. Могу поспорить. При сегодняшнем уровне электротехнических приспособлений (клеммники, оконцеватели, токопроводящие и герметизирующие пасты, пайка и сварка, наконец) это не проблема. Больше хотелось бы заострить внимание на том, что ни в коем случае не допускается прямое соединение медных и алюминиевых проводов! Соединять алюминиевые и медные жилы необходимо только через клеммник, причем так, чтобы не было контакта меди и алюминия.

Связано это с тем, что из-за определенных физических процессов в месте контакта меди с алюминием со временем значительно возрастает сопротивление. Как результат, имеет место сильный нагрев соединения, который разрушает изоляцию медных и алюминиевых проводов, что может привести к пожару. Кстати, таким эффектом обладают все материалы с разным сопротивлением. Поэтому, даже если вы используете провода из одного и того же, на ваш взгляд, материала, желательно скручивать между собой провода одного и того же производителя кабельной продукции. Это связано с тем, что заводы могут использовать в качестве сырья не только медь или алюминий, но и различные сплавы, похожие на них, но стоящие дешевле. То есть, при необходимости соединить кабели из различных материалов лучше всего использовать все-таки клеммники или пайку/сварку.

Таким образом, для потребителя имеет значение разница в цене в первую очередь, и то, что со временем при замене люстр медные провода не так быстро обламываются. Раздумывая, использовать алюминиевый провод или медный и рассмотрев все «за» и «против», я решил-таки остановиться до поры до времени на проводе алюминиевом.

www.polezno.com

Сопротивление - алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Сопротивление - алюминий

Cтраница 1

Сопротивление алюминия выше, чем меди, однако он часто используется в тех случаях, когде важное значение имеет его малый вес. В линиях электропередачи, которые служат для передачи электрической энергии на большие расстояния, иногда используются алюминиевые провода, что позволяет уменьшить вес подвешиваемого к опорам провода. [1]

Стыковая сварка сопротивлением алюминия вполне возможна, но лучшие результаты получаются при сварке оплавлением. В связи с очень большой склонностью алюминия к окислению оплавление должно протекать очень интенсивно, сопровождаясь быстрой осадкой. [2]

В отличие от меди сопротивление алюминия выходит на насыщение в сравнительно слабых магнитных полях и при дальнейшем увеличении поля растет довольно медленно. Таким образом, при использовании в обмотке магнитов алюминия высокой чистоты необходимо проводить контролируемый отжиг после ее намотки и стремиться уменьшить в ней механические напряжения, возникающие при охлаждении и под действием электромагнитных сил. [4]

Особенно неблагоприятное влияние на сопротивление алюминия коррозии оказывают добавки железа и меди. [5]

На изменение температурного коэффициента сопротивления алюминия влияет не только температура, а также отжиг, чистота и степень нагартовки. [6]

Сравнивая электрическое сопротивление и вес меди и алюминия, видим, что сопротивление алюминия больше сопротивления меди в 1 6 - 1 62 раза, а удельный вес меньше в 3 29 раза. [7]

Замена медного обмоточного провода в обмотках силовых трансформаторов алюминиевым проводом затрудняется прежде всего тем, что удельное электрическе сопротивление алюминия существенно ( примерно в 1 6 раза) больше удельного сопротивления меди. [8]

Высокая твердость анодных пленок ( 7 - 9 единиц по шкале Мооса) в сочетании с большой толщиной резко повышает сопротивление алюминия износу и эрозии, а также создает хорошие термо - и электроизоляционные слои на поверхности металла. [9]

В отличие от меди отжиг практически не изменяет удельного сопротивления алюминия. Температурный коэффициент сопротивления алюминия а примерно такой же, как у меди. [10]

Стык после сварки имеет значительное местное утолщение в виде грата ( фиг. Плотность тока при сварке сопротивлением алюминия примерно в 2 раза выше, чем при сварке стали ( при той же длительности про - Фиг. При сопоставлении плотности тока при при сварке алюминиевых сварке стали и цветных металлов необходимо стержней. [11]

Зависимости удельной проводимости алюминия от содержания примесей показаны на рис. 11.23. Из рисунка видно, что никель, кремний, цинк и железо в меньшей степени понижают удельную проводимость, чем магний, титан, ванадий и марганец. Удельное сопротивление алюминия в широком диапазоне температуры приведено на рис. 11.24 и рис. 11.14. Сопротивление Ra алюминия было показано на рис. 11.15, основные электромагнитные параметры приведены в табл. 11.4. При нормальной температуре ( - 20 С) и одинаковых сечениях и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода больше, чем медного в 1 63 раза. [13]

При погружении этого мотка проволоки в тающий лед мост оказывается уравновешенным ( через гальванометр не идет ток), если /, / 250 см. При погружении же алюминиевой проволоки в кипящую воду надо для уравновешивания моста переместить контакты так, чтобы / i 58 см, / 2 42 см. Вычислить по этим данным температурный коэффициент сопротивления алюминия. [14]

Даже повышенное по сравнению с медью сопротивление алюминия является положительным фактором, увеличивая пусковой момент двигателя и снижая пусковой ток. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Что лучше проводит ток алюминий или медь – чем медный кабель лучше алюминиевого

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.

Автор: electrik.info

stroyvolga.ru

Расчет сопротивления медных проводов и выбор сечения кабеля

При проектировании электросхем важно правильно выбрать материал и сечение проводов. Чаще всего для этих целей применяется медь, обладающая меньшим сопротивлением.

Медные провода

От чего зависит сопротивление металла

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это свободные электроны. Они двигаются между атомами кристаллической решётки. Сопротивление их движению зависит от металла или сплава, а также его температуры – при её повышении сопротивление провода электрическому току растёт.

Исключение составляют специальные сплавы, применяемые в измерительных приборах. Из них изготавливаются резисторы, не меняющие своих параметров при изменении температуры. Кроме того, для подключения термопар применяются двухжильные провода, сопротивление одного из которых при повышении температуры растёт, а другого – уменьшается. В результате параметры кабеля не меняется.

Удельное сопротивление различных металлов

Разные металлы обладают различными свойствами и используются для разных целей.

Медь и алюминий

Самыми распространёнными проводами являются медные и алюминиевые. У меди ниже электросопротивление, чем сопротивление алюминиевого провода, кабеля из неё имеют меньшее сечение. Она прочнее, это позволяет сделать кабеля тоньше, а также гибкими и многожильными. Кроме того, медь паяется оловянными припоями.

Но у алюминия есть одно преимущество: он намного дешевле. Поэтому его используют для намотки трансформаторов и прокладки проводки, при эксплуатации которой отсутствуют изгибы, движение или вибрация.

Другие металлы

Золото. Имеет самое малое электросопротивление, но из-за его цены используется только в отдельных местах в военной и космической технике;
Серебро. Обладает лучшим соотношением цена/качество, чем золото, но также применяется ограниченно, в основном для изготовления контактов и разъёмов – оно не окисляется;
Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Обладают высокой температурой плавления. Сопротивление нихрома и нихромовой проволоки достаточно большое для изготовления нагревателей и проволочных сопротивлений;
Вольфрам. Имеет высокое удельное сопротивление и очень тугоплавкий – 3422 градуса. Из него изготавливаются нити накала в электролампочках;
Константан. Сплав из меди, никеля и марганца, не меняющий своих свойств при изменениях температуры. Применяется для изготовления резисторов в измерительных приборах;
Компенсационные. Из этих сплавов изготавливаются кабеля для подключения термопар и других датчиков. При повышении температуры электросопротивление одного проводника увеличивается, а другого – уменьшается. В результате общее значение остаётся неизменным.

Интересно. В 50-е годы проектировались трансформаторы для высоковольтных подстанций с серебряными обмотками. С учётом пониженных потерь это было выгодно. Но из-за повышения цены на серебро на мировом рынке эти проекты не были реализованы.

Выбор сечения кабелей

При расчёте сечения токопроводящей жилы учитываются нагрев и падение напряжения в кабелях большой длины. Выполнить расчет сопротивления провода можно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькуляторов.

Сечение, рассчитанное по потерям, может быть больше или меньше рассчитанного по нагреву. Это зависит от длины кабеля. Для прокладки выбирается большее значение.

Выбор сечения проводника по допустимому нагреву

При протекании электрического тока по кабелю он греется. Этот нагрев может расплавить изоляцию, что приведёт к её разрушению и замыканию рядом расположенных проводов между собой или на заземлённые детали конструкций.

Важно! Разрушение изоляции и К.З. (короткое замыкание) могут привести к пожару.

Расплавленная изоляция

Для того чтобы предотвратить подобную ситуацию, сечение кабеля должно соответствовать току нагрузки, типу изоляции и условиям прокладки. По проводам, проложенным открыто, или с термостойкой изоляцией можно пропускать больший ток, чем по кабелю, проложенному по трубам в виниловой или резиновой оболочке.

Выбор сечения по нагреву

Выбор сечения по потерям напряжения

При протекании электрического тока по кабелю происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Это связано с тем, что, хотя и сопротивление небольшого куска провода, и падение напряжения на нём невелико, на большой длине оно может достичь значительной величины.

Например, удельное сопротивление медного провода – 0,017 Ом•мм²/м. Но в одножильном кабеле длиной 100 м сечением 10 мм² оно составит 0,17Ом. При токе 80А (допустимому по нагреву) падение напряжения в сети 220В составит 27В (100 м фазного провода и 100 м нулевого с падением 13В в каждом проводнике). Поэтому при допустимом падении напряжения 2% или 5В сечение кабеля должно быть не меньше, чем 66 мм², или ближайшее большее стандартное значение – 75 мм².

Если расчет сечения по нагреву производится по рабочему току электродвигателя и на участке от вводного автомата до устройства, то расчёт по потерям необходимо производить по пусковому току с учётом всей длины кабелей: от магистрали до электромашины.

Выбор сечения провода по допустимому падению напряжения

Сопротивление медного провода – это величина, влияющая на выбор кабелей и проводов для намотки катушек при проектировании электросхем, а также электродвигателей и трансформаторов. Знание того, как выполняется расчет сопротивления проводника, и необходимых формул поможет правильно спроектировать электропроводку и избежать аварийных ситуаций.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Какая проводка лучше медная или алюминиевая

Что лучше — медная или алюминиевая проводка? Этот вопрос часто поднимается в среде специалистов и обычных людей, планирующих поменять старые провода в доме, квартире или офисе. Но чтобы принять правильное решение, важно знать преимущества и недостатки, правила эксплуатации, а также основные отличия между медной и алюминиевой коммутацией.

Плюсы и минусы

Алюминиевая проводка имеет следующие преимущества:

Небольшая масса. Эта особенность важна при монтаже линий электропередач, длина которых может достигать десятков, а то и сотен километров.
Доступность по цене. При выборе материала для проводки многие ориентируются на стоимость металла. Алюминий имеет меньшую соответственно, что объясняет более низкую цену изделий из этого металла.
Стойкость к окислительным процессам (актуальна при отсутствии контакта с открытым воздухом).
Наличие защитной пленки. В процессе эксплуатации на проводке из алюминия формируется тонкий налет, уберегающий металл от окислительных процессов.

Алюминий имеет и ряд недостатков, о которых необходимо знать:

Высокое удельное сопротивление металла и склонность к нагреву. По этой причине не допускается применение провода меньше 16 кв.мм (с учетом требований ПУЭ, 7-я редакция).
Ослабление контактных соединений из-за частых нагревов при прохождении большой нагрузки и последующего остывания.
Пленка, которая появляется на алюминиевом проводе при контакте с воздухом, имеет плохую проводимость тока, что создает дополнительные проблемы в местах соединения кабельной продукции
Хрупкость. Алюминиевые провода легко переламываются, что особенно актуально при частом перегреве металла. На практике ресурс алюминиевой проводки не превышает 30 лет, после чего ее необходимо менять.

Правила соединения меди и алюминия

Бывают ситуации, когда требуется заменить только часть проводки или добавить (перенести) несколько розеток в квартире. В такой ситуации возникает вопрос, как правильно соединить провода, выполненные из различного металла. Чтобы избежать повышенного прогрева в местах объединения медной и алюминиевой проводки, стоит использовать следующие способы коммутации:

Соединение типа «орешек». В этом варианте провода зажимаются между специальными пластинами (всего их три). Сначала откручиваются пластины сверху и снизу, после чего между средним и верхним зажимом вставляется провод. На последнем этапе происходит затяжка изделия. Такая же манипуляция проделывается с другой стороны.
Соединение с помощью болта. Такое крепление похоже на «орех» с той лишь разницей, что два провода объединяются и насаживаются на один болт с установкой шайбы между ними. Далее фиксация производится с помощью гайки.
Пружинные клеммы. Если проводка меняется полностью, лучше использовать клеммники типа WAGO. Их особенность заключается в легкости монтажа и удобстве крепления проводов, благодаря пружинному типу зажимов. Перед применением таких клемм важно предварительно зачистить кабель на расстоянии 13-15 мм по краям. После этого провод вставляется в отверстие и крепится небольшими рычагами. В средней части клемм предусмотрена специальная смазка, предотвращающая окисление металлов.
Применение пружинных клемм допустимо только в осветительной сети. Протекание большой нагрузки приводит к нагреву пружин клеммника, ухудшению качества контакта и, соответственно, снижению проводимости.
Клеммные колодки — один из лучших вариантов для объединения проводов из меди или алюминия. Изделие представляет собой планку из диэлектрического материала с металлической планкой и клеммниками для зажима. При монтаже требуется зачистить края кабеля, вставить его в отверстия и хорошо прожать.

Рассмотренные способы соединения могут применяться для объединения проводов, выполненных из различных металлов (не только меди и алюминия). Такое исполнение гарантирует высокий уровень безопасности и возможность ухода от потенциально опасного скручивания. Но стоит помнить о важности периодической проверки и протяжки болтовых соединений и клеммников, ведь они имеют свойство ослабляться.

Какой материал для проводки лучше?

Теперь разберемся более подробно, какой провод лучше медный или алюминиевый. В этом отношении появилось множество стереотипов и заблуждений, о которых поговорим ниже:

Долговечность. Считается что срок жизни медного провода больше, чем алюминиевого. Это ошибочное мнение. Если заглянуть в специальный справочник, можно убедиться, что ресурс кабелей из обоих видов металла идентичен. Для изделий с одинарной изоляцией он составляет 15 лет, а с двойной — 30.
Склонность к окислению. Применяя кабель из алюминия, стоит помнить о его склонности к окислительным процессам. Еще в школе нам рассказывали что Al (алюминий) — металл, который активно взаимодействует с кислородом, из-за чего на его поверхности появляется тонкая пленка. Последняя защищает металл от дальнейшего распада, но ухудшает его проводимость. Если изолировать провод от окружающей среды, риск окислительных процессов сводится к минимуму. Оптимальный вариант — применение специальных клеммников с токопроводящей пастой. Особенность последней заключается в улучшении качества контактного соединения между двумя проводами и снятие пленки окисла с металла. Кроме того, специальная смазка исключает контакт алюминия с окружающим воздухом.
Прочность. Медная проводка считается более прочной и способна выдерживать многоразовые сгибания. В ГОСТе прописано, что провод, выполненный из меди, должен выдержать 80 перегибов, а из алюминия — 12. Если проводка проходит в стене, полу или спрятана под потолком, такая особенность не так важна.
Стоимость. Цена провода из алюминия ниже в 3-4 раза. Но при выборе важно помнить, что медный провод сечением 2,5 кв.мм рассчитан на ток 27 Ампер. Если отдавать предпочтение алюминиевой проводке, толщина провода должна составлять 4 кв. мм (номинальный ток 28 Ампер).
Сопротивление. Определяясь, что выбрать — алюминиевые или медные провода, стоит учесть разное удельное сопротивление. Для меди этот параметр составляет около 0,018 Ом*кв.мм/м, а для алюминия — 0,028. Но стоит учесть, что общее сопротивление (R) проводника зависит не только от упомянутого параметра, но и от длины и площади проводника. Если учесть, что для той же нагрузки применяются алюминиевые провода большего сечения, итоговое R изделий из меди и алюминия будет приблизительно идентичным. Наибольшее сопротивление возникает в местах соединения, но при следовании рассмотренным выше советам этого можно не бояться.
Легкость монтажа. Считается, что соединение проводов из алюминия — более сложная задача. Это актуально лишь при обычном объединении проводки, путем скрутки. В случае применения оконцевателей, клеммников или болтов такая проблема отпадает.

Отдельного внимания заслуживает ситуация, подразумевающая контакт двух различных металлов. При объединении меди и алюминия в месте контакта происходят различные процессы, из-за протекания которых увеличивается сопротивление. В результате место стыка двух проводов перегревается, изоляция разрушается и возрастает риск воспламенения.

Рассмотренная выше особенность характерна для всех металлов, имеющих различное удельное сопротивление. Кроме того, многие производители используют не «чистые» металлы, а их сплавы, что также приводит к изменению параметра сопротивления. Чтобы избежать проблем в будущем, лучше правильно соединять провода и отказаться от их скручивания.

Полезные рекомендации

В завершение приведем несколько советов, которые должны быть учтены при организации проводки:

В случае самостоятельного проектирования проводки в доме или квартире, лучше выбирать медные провода. При меньшем сечении они выдерживают большее токи и более стойки к частым сгибаниям. Не менее важный момент — объем. Медные провода компактны, что упрощает процесс создания штробы. Например, при подключении приемника мощностью 7-8 кВт алюминиевый провод должен иметь сечение около 8 мм. В кабеле три жилы и плюс оплетка. В итоге общий диаметр составляет около 1,5 сантиметров. Для сравнения медь может иметь сечение 4 кв.мм, а общий диаметр — не более сантиметра.
При установке розетки должен использоваться трехжильный кабель, с заземляющим проводом. Расстояние розетки от пола — 30 см. При организации осветительной цепи допускается применение кабелей с двумя жилами (заземление здесь не нужно).
Запрещено вешать всю нагрузку на одну пару проводов (тем более, если они алюминиевые). Оптимальный вариант — разделение цепи на несколько линий. Например, через один автомат питается ванная, через другой — освещение, через третий — кухня и так далее. Сечение провода для кухни и ванной должно быть 4 или 6 кв.мм, а для цепи освещения — 1,5 или 2,5 мм.

Сложнее всего обстоят дела в старых квартирах, где смонтированы алюминиевые провода, которые отжили свой ресурс и требует замены. Проводка сечением 2,5 кв.мм выдерживают нагрузку не более 20 Ампер, чего недостаточно для современных электроприемников. Кроме того, изоляция проводов со временем теряет эластичность и постепенно разрушается. В такой ситуации единственным решением является полная замена проводки на медные провода.

Подробнее, почему стоит заменить алюминиевую проводку на медную в старом доме, смотрите в этом видео:

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.

yaelectrik.ru