Aplicații în industria electrică
Transmisia de putere: O cantitate mare de cupru foarte conductiv este consumată în transmisia de putere, utilizat în principal în cabluri de alimentare, magistrale, transformatoare, comutatoare, componente plug-in și conectori. În procesul de transmitere a puterii firelor și cablurilor, energia electrică este irosită din cauza încălzirii prin rezistență. Din perspectiva economisirii energiei și a economiei, standardul „secțiune transversală optimă a cablului” este în prezent promovat în lume. În trecut, standardele populare se bazau pur și simplu pe reducerea investiției în prima instalație și, pentru a minimiza secțiunea transversală a cablului, dimensiunea minimă admisă a cablului a fost determinată pentru a preveni supraîncălzirea periculoasă sub curentul nominal cerut de proiecta. Deși taxa de instalare a cablului așezat conform acestui standard este scăzută, consumul de energie de rezistență este relativ mare în timpul utilizării pe termen lung. Standardul „secțiunea transversală optimă a cablului” ia în considerare atât primul cost de instalare, cât și consumul de energie și mărește în mod corespunzător dimensiunea cablului pentru a obține economii de energie și cele mai bune beneficii economice cuprinzătoare. Conform noului standard, secțiunea transversală a cablului este adesea mai mult decât dublată decât vechiul standard, ceea ce poate obține un efect de economisire a energiei de aproximativ 50%. În perioada trecută, din cauza penuriei de oțel din țara mea, aluminiul a fost folosit pentru a înlocui cuprul în liniile aeriene de transport de înaltă tensiune în speranța reducerii greutății, având în vedere că greutatea specifică a aluminiului este de doar 30% din aceasta. de cupru. În prezent, din perspectiva protecției mediului, liniile aeriene de transport vor fi transformate în pozarea cablurilor subterane. În acest caz, aluminiul palidează în comparație cu cuprul din cauza conductivității sale slabe și a dimensiunii mari a cablului.
Fabricarea motoarelor: în fabricarea motoarelor, aliajele de cupru de înaltă conductivitate și de înaltă rezistență sunt utilizate pe scară largă. Principalele părți din cupru sunt statoarele, rotoarele și capetele arborelui. La motoarele mari, înfășurările sunt răcite cu apă sau hidrogen, ceea ce se numește răcire internă cu apă dublă sau motoare de răcire cu hidrogen, ceea ce necesită o lungime mare de sârmă tubulară. Motoarele sunt mari utilizatori de energie electrică, reprezentând aproximativ 60% din totalul furnizării de energie electrică. Factura de energie electrică cumulată pentru funcționarea unui motor este foarte mare, atingând în general costul motorului în sine în primele 500 de ore de funcționare, echivalent cu de 4 până la 16 ori costul într-un an și de până la 200 de ori costul în timpul întreaga viaţă de muncă. O mică creștere a eficienței motorului nu poate doar economisi energie; dar să obţină şi beneficii economice semnificative. Dezvoltarea și aplicarea motoarelor de înaltă eficiență este un subiect fierbinte în lumea de astăzi. Deoarece consumul de energie din interiorul motorului provine în principal din pierderea rezistenței înfășurării, creșterea secțiunii transversale a firului de cupru este o măsură cheie pentru dezvoltarea motoarelor de înaltă eficiență. În ultimii ani, unele motoare de înaltă eficiență care au fost dezvoltate mai întâi au crescut utilizarea înfășurărilor de cupru cu 25% până la 100% în comparație cu motoarele tradiționale. În prezent, Departamentul de Energie al SUA finanțează un proiect de dezvoltare pentru a produce rotoare de motoare folosind tehnologia cuprului turnat.
Cabluri de comunicație: Începând cu anii 1980, datorită avantajelor capacității mari de transport de curent ale cablurilor de fibră optică, acestea au înlocuit cablurile de cupru pe liniile trunchiului de comunicații și au fost promovate și aplicate rapid. Cu toate acestea, este încă necesară o cantitate mare de cupru pentru a converti energia electrică în energie luminoasă și linii de intrare către utilizatori. Odată cu dezvoltarea industriei comunicațiilor, oamenii sunt din ce în ce mai dependenți de comunicare, iar cererea de cabluri de fibră optică și fire de cupru va continua să crească.
Linii electrice rezidențiale: În ultimii ani, odată cu îmbunătățirea nivelului de viață al oamenilor din țara mea, aparatele electrocasnice au fost popularizate rapid, iar sarcina de electricitate rezidențială a crescut rapid. În 1987, consumul rezidențial de energie electrică a fost de 26,96 miliarde kWh (1 kWh=1 kilowatt-oră), iar zece ani mai târziu, în 1996, a crescut la 113,1 miliarde kWh, o creștere de 3,2 ori. În ciuda acestui fapt, există încă un decalaj mare în comparație cu țările dezvoltate. De exemplu, în 1995, consumul de energie electrică pe cap de locuitor în Statele Unite a fost de 14,6 ori mai mare decât al țării mele, iar Japonia a fost de 8,6 ori mai mare decât al țării mele. consumul de energie electrică rezidențială al țării mele va avea în continuare o mare dezvoltare în viitor. Este de așteptat să crească de 1,4 ori din 1996 până în 2005.
Aplicație în industria de mașini și metalurgie: Piesele de cupru pot fi găsite în aproape toate mașinile. Pe lângă cantitatea mare de oțel folosită în motoare, circuite, sisteme hidraulice, sisteme pneumatice și sisteme de control, există multe tipuri de piese de transmisie și piese de fixare din alamă și bronz, cum ar fi roți dințate, roți melcate, melcuri, cuplaje, elemente de fixare, piese de răsucire, șuruburi, piulițe etc., care sunt peste tot. Rulmenți sau manșoane din aliaje de cupru anti-fricțiune sunt utilizate între aproape toate piesele care fac mișcare relativă mecanică, în special manșoanele cilindrilor și glisierele extruderelor mari și presele de forjare de 10,000 tone sunt aproape toate realizate din bronz, iar greutatea pieselor turnate poate ajunge la câteva tone. Multe elemente elastice aproape toate folosesc bronz de siliciu și bronz de staniu ca materiale. Uneltele de sudură, matrițele de turnare sub presiune etc. sunt și mai inseparabile de aliajele de cupru și așa mai departe.
Echipamente metalurgice: Industria metalurgică este un consumator major de energie electrică și este cunoscută drept „tigrul electric”. În construcția unei fabrici metalurgice, este de obicei necesar să existe un sistem uriaș de transport și distribuție și echipamente de operare a energiei care se bazează pe cupru pentru a funcționa. În plus, în pirometalurgie, tehnologia de turnare continuă a dominat, iar componenta cheie, cristalizatorul, este realizată în mare parte din aliaje de cupru de înaltă rezistență și conductivitate termică ridicată, cum ar fi cuprul crom și cuprul argint. Crezetele răcite cu apă ale cuptoarelor cu arc cu vid și ale cuptoarelor electrice cu zgură în electrometalurgie sunt realizate din țevi de oțel, iar bobinele de inducție ale diferitelor încălziri prin inducție sunt înfășurate cu țevi de cupru sau țevi de cupru cu formă specială, iar apa este trecută prin interior pentru răcire. .
Aditivi pentru aliaje: cuprul este un element aditiv important în aliaje precum oțelul și aluminiul. O cantitate mică de cupru (0.2-0,5%) adăugată oțelului de structură slab aliat poate îmbunătăți rezistența oțelului și rezistența acestuia la coroziunea atmosferică și marină. Adăugarea de cupru la fonta rezistentă la coroziune și la oțel inoxidabil poate îmbunătăți și mai mult rezistența la coroziune. Aliajele cu conținut ridicat de nichel care conțin aproximativ 30% cupru sunt celebrele „aliaje monel” de înaltă rezistență și rezistente la coroziune, care sunt utilizate pe scară largă în industria nucleară. Cuprul este conținut în multe aliaje de aluminiu de înaltă rezistență. Prin tratarea termică de călire și îmbătrânire, particulele fine dispersate sunt precipitate în aliaj, ceea ce îi îmbunătățește semnificativ rezistența și este numit aliaj de aluminiu întărit în vârstă. Dintre acestea, cel mai faimos este duraluminiul sau aluminiul dur, care este un aliaj de aluminiu care contine cupru, mangan si magneziu, si este un material structural important pentru fabricarea avioanelor si rachetelor.
