De ce cuprul domină conductivitatea electrică
Standardul internațional de cupru recoapt fixează 100 % IACS la o rezistivitate echivalentă cu 58,0 MS/m, iar cuprul pur comercial atinge acest nivel, motiv pentru care cuprul rămâne conductorul de referință pentru cabluri, bare colectoare, înfășurarea transformatorului și circuitele motoarelor. Conductibilitatea este extrem de sensibilă la impuritățile dizolvate: o fracțiune de procent de fosfor poate trage un produs de cupru până la aproximativ 85% IACS, în timp ce fierul, arsenul și sulful au un efect la fel disproporționat. Adăugările de aliaj care măresc rezistența, cum ar fi beriliul sau cromul din familiile de cupru-beriliu și cupru-crom, reduc conductivitatea și mai mult, astfel încât proiectarea conductorului este întotdeauna un schimb între capacitatea de purtare a curentului-și rezistența mecanică.
Clase de conductivitate, temperatură și standarde
| Desemnare | Tip | Conductivitate indicativă | Utilizare electrică tipică |
|---|---|---|---|
| C11000 | Cupru rezistent la electrolitic | Aproximativ 100-101 % IACS | Cablu, bare colectoare, conductori de bandă |
| C10100 / C10200 | Cupru-fără oxigen | Aproximativ 101 % IACS | Dispozitive de vid, conductori de-înaltă frecvență |
| C10700 | Argint{0}}cupru | Aproximativ 96-98 % IACS | Comutatoare, înfășurări-de temperatură ridicată |
| C12200 | Cupru-dezoxidat cu fosfor | Aproximativ 85 % IACS | Tub pentru apa si circuite frigorifice |
| C17510 | Cupru-beriliu | Aproximativ 45-60 % IACS | Contacte cu arc, arcuri pentru comutatoare |
Tablele, benzile și plăcile pentru fabricarea electrică sunt comandate conform ASTM B152, barele colectoare ASTM B187, sârmele trase dur și recoapte la ASTM B1 și ASTM B3 și tija pentru desenul conductorului conform ASTM B49 sau EN 13601. Denumirile de grad și limitele chimice pentru cuprul forjat sunt enumerate în metoda de testare a conductorului23/rezistivitatea realizată5 în metoda GB3/T. conform ASTM B193 sau IEC 60468, iar performanța electrică a cablului este verificată de seria GB/T 3048. Temperaturile trec de la recoacere până la jumătate-dură, iar alegerea stabilește echilibrul între formabilitatea în timpul înfășurării bobinei și rezistența la deformare în timpul funcționării.
Transmisia și distribuția energiei electrice
Cuprul de-conductivitate ridicată este consumat în conductorii cablurilor de alimentare, barele colectoare, înfășurările transformatorului, căile de curent ale aparatului de comutare, mufe și conectori. Dimensionarea conductorului echilibrează primul cost cu pierderea rezistivă pe durata de viață, iar în circuitele încărcate continuu, secțiunea transversală optimă din punct de vedere economic este adesea mai mare decât dimensiunea minimă care satisface doar creșterea temperaturii, deoarece energia economisită pe durata de viață depășește metalul suplimentar. Cuprul continuă să fie preferat în rutele subterane aglomerate, unde conductivitatea sa permite o anvelopă instalată mai mică decât un echivalent din aluminiu cu același curent nominal.
Motoare, Generatoare și Transformatoare
Motoarele electrice și sistemele pe care le conduc reprezintă aproximativ 60 % din consumul de energie electrică în economiile industriale, ceea ce face ca creșterile mici de eficiență în proiectarea mașinilor să fie semnificative din punct de vedere comercial. Statoarele, rotoarele și componentele arborelui folosesc cupru și aliaje de cupru cu conductivitate-înaltă,-de înaltă rezistență, iar mașinile mari folosesc conductoare goale din cupru răcite intern cu apă sau hidrogen. Creșterea secțiunii transversale-de cupru a unei înfășurări este una dintre căile stabilite către o clasă de eficiență superioară, iar rotoarele din cupru turnat au fost adoptate în producția de volum din același motiv. Fabricarea transformatoarelor este dominată de înfășurarea din cupru sau aluminiu; în cazul în care este selectat cuprul, clasa de conductivitate, temperatură și starea marginilor benzii sunt specificate pentru a menține sub control pierderile curenți-paraziți și paraziți.
Utilaje, Metalurgie și Uzina Electrochimică
În afara pieței conductoarelor, angrenajele din bronz, roțile melcate, cuplajele, elementele de fixare, rulmenții și manșoanele transportă sarcini în mișcare, în timp ce bronzul siliconic și bronzul staniu servesc elemente elastice și piese rezistente la coroziune{0}}. Electrometalurgia consumă cupru în bobinele de inducție răcite cu apă-, în barele colectoare către liniile celulare și în matrițe de turnare continuă din cupru-crom-zirconiu sau argint-cupru, unde conductivitate termică ridicată trebuie combinată cu rezistența la înmuiere. Cuprul este, de asemenea, utilizat ca adiție de aliere: adaosurile în intervalul de la 0,2 % până la 0,5 % îmbunătățesc rezistența și rezistența la coroziune atmosferică și marină a oțelului de structură slab aliat, iar aliajele de aluminiu cu întărire prin precipitare-cupru sunt utilizate în structurile de transport.
Specificațiile și inspecția cuprului electric
Cuprul electric este comandat cu denumirea, temperatura, dimensiunile și toleranța, starea marginilor și cerințele de conductivitate menționate în comanda de achiziție. Verificarea acoperă rezistivitatea conform ASTM B193 sau IEC 60468, rezistența la tracțiune și alungirea, dimensiunea granulelor în cazul în care este implicată îndoire sau formare și verificări dimensionale față de toleranțele ASTM B152 sau EN 13601. Benzile și barele colectoare sunt furnizate cu un certificat de testare la frei la EN 10204 3.1 care indică numărul de căldură, analiza chimică și rezultatele electrice, iar greutățile bobinei sau mănunchiului sunt convenite astfel încât liniile automate de înfășurare și perforare să nu fie întrerupte. Curățenia contează la fel de mult ca și compoziția: depunerile de oxid, așchiile și bavurile de margine degradează rezistența la contact și pot deteriora izolația în timpul înfășurării, astfel încât starea suprafeței este inspectată înainte de expediere.
Întrebări frecvente
Î: Ce înseamnă 100 % IACS?
R: Este standardul internațional de cupru recoapt, care definește o rezistivitate de volum de 0,017241 ohm milimetru pătrat pe metru, echivalent cu 58,0 MS/m. Conductibilitatea produselor din cupru este indicată ca procent din acea valoare de referință.
Î: Ce cupru este folosit pentru aplicații electrice?
R: Cupru electrolitic dur C11000 este materialul conductor de uz general-. C10100 și C10200 fără oxigen-sînt aleși pentru funcționare în vid și-frecvență înaltă, purtători de argint-C10700, unde este necesară rezistența la înmuiere la temperatură, și C12200-dezoxidat cu fosfor pentru conducte de conducte, mai degrabă decât conductoare de curent{{1}.
Î: De ce fosforul reduce atât de puternic conductivitatea electrică?
R: Fosforul rămâne în soluție solidă în cupru și împrăștie electronii de conducere. Chiar și un nivel rezidual de câteva sutimi de procente este suficient pentru a reduce conductivitatea la aproximativ 85 % IACS, motiv pentru care cuprul dezoxidat este utilizat pentru transferul de căldură și nu pentru conductori.
Î: Cum se verifică conductivitatea conductorului?
R: Prin măsurarea rezistivității pe un eșantion prelucrat sau desenat folosind metoda ASTM B193 sau IEC 60468 și conversia rezultatului într-un procent din referința IACS. Rezultatele sunt raportate alături de datele de întindere și alungire pe certificatul de testare al morii.
Î: Cupru este încă cel mai bun conductor pentru cabluri mari?
R: Cuprul oferă cea mai mare conductivitate dintre metalele conductor disponibile în comerț, astfel încât permite cea mai mică secțiune transversală-pentru un anumit curent. Aluminiul este mai ușor și mai mic în ceea ce privește costul pe unitate de masă și rămâne competitiv pe distanțe lungi deasupra capului, unde greutatea guvernează.
Î: Ce cauzează creșterea eficienței motorului din conținutul de cupru?
R: Pierderile de cupru sunt proporționale cu densitatea curentului. Mărirea secțiunii transversale-înfășurării reduce rezistența și, prin urmare, energia pierdută sub formă de căldură, motiv pentru care se folosesc rotoare de umplere crescută de cupru și rotoare din cupru turnat pentru a atinge clase de eficiență mai ridicate.
