Cabo com núcleo de cobre versus cabo com núcleo de alumínio: o que é melhor?

I. Quais são as diferenças entre cabos com núcleo de cobre e cabos com núcleo de alumínio?

(1) Baixa resistividade: A resistividade dos cabos com núcleo de alumínio é cerca de 1,68 vezes maior que a dos cabos com núcleo de cobre.

(2) Boa ductilidade: As ligas de cobre têm ductilidade de 20-40%, enquanto o cobre elétrico é superior a 30%, mas a liga de alumínio tem apenas 18%.

(3) Alta resistência: Sob temperaturas normais, a tensão admissível do cobre é 7-28% maior que a do alumínio. Esta diferença é particularmente significativa em altas temperaturas.

(4) Resistente à fadiga: O alumínio tende a fraturar após flexões repetidas, enquanto o cobre não. Em termos de índice de elasticidade, o cobre é cerca de 1,7-1,8 vezes maior que o alumínio.

(5) Boa estabilidade e resistência à corrosão: Os núcleos de cobre são resistentes à oxidação e corrosão, enquanto os núcleos de alumínio são propensos à oxidação e corrosão.

(6) Grande capacidade de transporte de corrente: Devido à baixa resistividade, a capacidade de transporte de corrente (corrente máxima que pode transportar) de cabos com núcleo de cobre da mesma seção transversal é cerca de 30% maior do que a dos cabos com núcleo de alumínio.

(7) Baixa geração de calor: Sob a mesma corrente, o calor gerado pelos cabos com núcleo de cobre da mesma seção transversal é significativamente menor do que o dos cabos com núcleo de alumínio, tornando a operação mais segura.

(8) Baixo consumo de energia: Devido à baixa resistividade do cobre, a perda de potência nos cabos de cobre é menor do que nos cabos de alumínio. Isto é óbvio e benéfico para melhorar a utilização da geração de energia e proteger o meio ambiente.

(9) Resistente à oxidação, resistente à corrosão: As conexões dos cabos com núcleo de cobre são estáveis ​​e não causam acidentes devido à oxidação. As conexões dos cabos com núcleo de alumínio são instáveis ​​e o aumento da resistência de contato devido à oxidação pode muitas vezes causar aquecimento e acidentes. Portanto, a taxa de acidentes é muito maior do que a dos cabos com núcleo de cobre.

(10) Conveniente para construção: Os núcleos de cobre são flexíveis com um pequeno raio de curvatura permitido, facilitando a dobra e o rosqueamento; os núcleos de cobre são resistentes à fadiga e não se quebram facilmente após dobras repetidas, facilitando a fiação; a resistência mecânica dos núcleos de cobre é alta, capaz de suportar maiores tensões mecânicas, o que facilita muito a construção e o assentamento e cria condições para a construção mecanizada.

(11) Pequena perda de tensão: Devido à baixa resistividade dos cabos com núcleo de cobre, quando a mesma corrente flui através da mesma seção transversal, a queda de tensão dos cabos com núcleo de cobre é pequena. A mesma distância de transmissão pode garantir maior qualidade de tensão; sob queda de tensão permitida, os cabos com núcleo de cobre podem atingir grandes distâncias, ou seja, a área de cobertura da fonte de alimentação é grande, o que favorece o planejamento da rede e reduz o número de pontos de alimentação.

Concluindo, os cabos com núcleo de cobre têm as vantagens de baixa resistividade, boa ductilidade, alta resistência, resistência à fadiga, boa estabilidade e grande capacidade de transporte de corrente. Eles têm vantagens notáveis ​​​​no campo do fornecimento de energia por cabo, especialmente no fornecimento de energia por cabo subterrâneo.

Os cabos com núcleo de alumínio são mais baratos que os cabos com núcleo de cobre, mais leves e fáceis de transportar, o que os torna materiais essenciais para alta tensão, seção transversal grande e transmissão aérea de longo alcance.

Portanto, quero lembrá-lo de escolher o cabo adequado de acordo com as diferentes aplicações e características dos produtos feitos de diferentes materiais.

II. Quais são as vantagens dos cabos com núcleo de cobre em comparação com os cabos com núcleo de alumínio?

Freqüentemente usamos cabos com núcleo de cobre e cabos com núcleo de alumínio, mas muitos usuários não sabem se devem escolher cabos com núcleo de cobre ou cabos com núcleo de alumínio.

Para fazer um julgamento claro entre os dois, apresentarei as vantagens dos cabos com núcleo de cobre sobre os cabos com núcleo de alumínio.

(1) Forte condutividade: A resistividade dos cabos com núcleo de alumínio é cerca de 1,68 vezes maior que a dos cabos com núcleo de cobre. Devido à menor resistividade dos cabos com núcleo de cobre, os cabos com núcleo de cobre da mesma seção transversal têm uma capacidade de transporte de corrente maior do que os cabos com núcleo de alumínio, portanto, a condutividade dos cabos com núcleo de cobre é geralmente maior do que a dos cabos com núcleo de alumínio.

(2) Boa ductilidade: Os metais têm boa ductilidade, como ouro, platina, cobre, prata, tungstênio e alumínio, que são ricos em ductilidade. Entre eles, a ductilidade das ligas de cobre é de 20 a 40% e a ductilidade do cobre elétrico é superior a 30%.

(3) Boa elasticidade: Os cabos de cobre não se quebram facilmente quando dobrados repetidamente à mão e têm forte resistência à fadiga, enquanto o alumínio é muito propenso a quebrar. Em termos de índice de elasticidade, o cobre é cerca de 1,7-1,8 vezes maior que o alumínio.

(4) Boa antioxidação: A junta do cabo do núcleo de alumínio é instável e reagirá com a oxidação do ar, causando aumento na resistência do condutor do cabo, causando aquecimento do condutor e acidentes. Porém, a junta do cabo do núcleo de cobre é mais estável e não causará acidentes por oxidação. Portanto, a estabilidade dos cabos com núcleo de cobre é muito maior do que a dos cabos com núcleo de alumínio.

(5) Perda de baixa tensão: Devido à menor resistividade dos cabos com núcleo de cobre, quando a mesma corrente flui através da mesma seção transversal, a queda de tensão dos cabos com núcleo de cobre é menor. Na mesma distância de transmissão, os cabos com núcleo de cobre podem garantir uma qualidade de tensão mais alta.

Sob condições permitidas de queda de tensão, a transmissão do cabo com núcleo de cobre pode atingir uma distância maior, o que significa uma maior área de cobertura da fonte de alimentação, o que beneficia o planejamento da rede e reduz o número de pontos de fonte de alimentação. A resistividade dos cabos com núcleo de alumínio é maior e seu desempenho é muito inferior ao dos cabos com núcleo de cobre.

(6) Fácil construção: Como a elasticidade dos cabos com núcleo de cobre é muito maior do que a dos cabos com núcleo de alumínio, eles não são facilmente quebrados com dobras repetidas e sua flexibilidade é melhor, com um raio de curvatura permitido menor.

Portanto, é mais fácil dobrar durante o processo de assentamento e mais conveniente para enfiar. Além disso, a resistência mecânica dos cabos com núcleo de cobre é alta e pode suportar mais danos por forças externas, proporcionando maior comodidade durante a construção.

Do exposto, os cabos com núcleo de cobre têm as vantagens de baixa resistividade, boa ductilidade, alta elasticidade, boa antioxidação e grande capacidade de transporte de corrente. Eles têm vantagens notáveis ​​na fonte de alimentação por cabo.

III. As diferenças, vantagens e desvantagens dos cabos com núcleo de alumínio e cabos com núcleo de cobre

Muitas pessoas muitas vezes não conseguem distinguir as vantagens dos cabos com núcleo de alumínio e dos cabos com núcleo de cobre, ou onde eles são aplicados. Portanto, compilei as diferenças, vantagens e desvantagens dos dois.

1) As diferenças básicas entre fio de alumínio e fio de cobre:

1. A capacidade de carga de corrente do fio de cobre e do fio de alumínio é diferente.

2. O fio de alumínio é relativamente mais barato.

3. O fio de alumínio é mais leve.

4. O fio de alumínio tem menor resistência mecânica.

5. O fio de alumínio é propenso à oxidação no ponto de conexão e, após a oxidação do ponto de conexão, ocorrerá um aumento de temperatura.

6. O fio de cobre tem menor resistência interna. Embora o fio de alumínio tenha maior resistência interna do que o fio de cobre, ele dissipa o calor mais rapidamente. As principais diferenças são as diferentes capacidades de condução de corrente e resistência mecânica.

A resistividade do cobre é 0,017 e do alumínio é 0,029. Portanto, a capacidade de condução de corrente do alumínio é de cerca de 80% da do cobre. A resistência mecânica do cobre também é muito melhor.

2) Comparação das vantagens e desvantagens dos cabos com núcleo de cobre e cabos de alumínio:

1. O cabo com núcleo de cobre tem menor resistividade: a resistividade dos cabos com núcleo de alumínio é cerca de 1,68 vezes maior do que a dos cabos com núcleo de cobre.

2. O cabo com núcleo de cobre tem boa ductilidade.

3. O cabo com núcleo de cobre tem alta resistência: a tensão permitida à temperatura ambiente pode chegar a 20 para o cobre, enquanto o alumínio é de 15,6kgt/mm².

4. O cabo com núcleo de cobre é resistente à fadiga: o material de alumínio é propenso a quebrar com dobras repetidas, enquanto o cobre não.

5. O cabo com núcleo de cobre é estável e resistente à corrosão: os núcleos de cobre são resistentes à oxidação e corrosão, enquanto os núcleos de alumínio são propensos à oxidação e corrosão.

4. Comparação de aplicações de liga de alumínio e cabos de cobre

1. Visão geral

Antigamente, os cabos de alumínio puro foram gradualmente substituídos por cabos de cobre devido à alta resistividade, aquecimento nas juntas devido à oxidação, baixa resistência à fadiga, corrosão eletroquímica e fluência.

No entanto, com o aprimoramento das propriedades dos materiais de liga de alumínio, surgiram cabos de liga de alumínio produzidos com condutores de liga de alumínio da série AA-8000, usando tecnologias avançadas, como processos especiais de crimpagem e tratamentos de recozimento.

Este tipo de cabo de alimentação de liga de alumínio compensa as deficiências dos cabos de alumínio puro anteriores, resolve os problemas de corrosão eletroquímica e fluência de condutores de alumínio puro e melhora o desempenho de flexão, resistência à fadiga, resistência à fluência e resistência à corrosão dos cabos de liga de alumínio.

Isto garante que o cabo mantenha um desempenho estável durante longos períodos de sobrecarga e superaquecimento. Como resultado, há um número crescente de fabricantes e os cabos estão sendo utilizados em áreas relacionadas.

2. Comparação básica de desempenho

As diferenças nas propriedades físicas entre ligas de alumínio e cobre são mostradas na Tabela 1.

Sob requisitos de desempenho eléctrico idênticos, os cabos tradicionais de liga de alumínio têm um diâmetro muito maior do que os seus equivalentes de cobre. Nos últimos anos, os fabricantes de cabos desenvolveram novas técnicas de produção, especificamente métodos avançados de compressão.

Ao maximizar a compressão, estas técnicas compensam a falta de condutividade volumétrica nas ligas de alumínio, permitindo que os cabos de liga de alumínio tenham uma secção transversal 1,1-1,25 vezes superior à dos cabos de cobre tradicionais, pesando apenas metade.

3. Comparação de aplicativos

Depois de analisar informações relevantes, realizar intercâmbios técnicos com os fabricantes e considerar as condições reais no local, os requisitos de aplicação para cabos de liga de alumínio e cabos de cobre são comparados da seguinte forma:

4. Status do aplicativo

Desde 1968, a Southern Cable Company nos Estados Unidos começou a desenvolver e produzir cabos de energia em liga, que desde então foram progressivamente introduzidos e utilizados em países como os Estados Unidos, Canadá e México.

Eles são usados ​​principalmente em projetos de construção de aeroportos, bases militares, edifícios de escritórios, áreas residenciais, hotéis, supermercados, instituições educacionais, estádios esportivos, hospitais e edifícios fabris.

5. Considerações

É evidente que a utilização de cabos de liga de alumínio está a expandir-se e os fabricantes afirmam que, sob a premissa de satisfazer um desempenho eléctrico equivalente, o preço destes cabos é 20%-40% inferior ao dos cabos tradicionais com núcleo de cobre.

Porém, após análise de materiais e intercâmbio técnico com os fabricantes, os seguintes pontos precisam ser observados na utilização de cabos de liga de alumínio:

1. Atualmente, o padrão nacional “Condutor de liga de alumínio de alta velocidade de terras raras” ainda não foi introduzido. Diferentes unidades de produção estão usando padrões empresariais, levando a uma forte individualização de produtos de diferentes empresas e a uma qualidade desigual dos produtos.

2. Como as propriedades de flexão, resistência à fadiga, anti-fluência e resistência à corrosão dos cabos de liga de alumínio estão fortemente relacionadas às propriedades do material da liga, os requisitos do material são significativamente maiores do que os dos cabos de cobre.

Por outro lado, os requisitos de construção para uma operação estável são muito mais elevados do que os dos cabos de cobre, tornando as verificações de aceitação mais desafiadoras. Se a qualidade do material e da construção não puder ser garantida, poderão existir riscos ocultos substanciais no futuro.

3. Atualmente, acredita-se geralmente que os cabos de liga de alumínio não são adequados para áreas de alta temperatura e alta vibração, nem para uso em equipamentos móveis.

4. Se houver muitas rupturas de cabo e o cabo for curto, o número de juntas cobre-alumínio usadas em cabos de liga de alumínio é grande. A vantagem de custo não é aparente e os requisitos de construção são elevados, aumentando a carga de trabalho.

5. Como as juntas cobre-alumínio são mais longas que as juntas de cobre, a viabilidade económica precisa ser cuidadosamente considerada para a sua utilização em algumas situações. Por exemplo, pode ser necessária personalização para caixas de junção de motores; e o número de interruptores dispostos dentro de alguns armários eléctricos pode necessitar de ser reduzido, necessitando de um aumento no número de armários eléctricos.

6. O uso de cabos de liga de alumínio no fornecimento de energia de empresas metalúrgicas é limitado e o tempo de uso é curto, portanto a vida útil é desconhecida. A vida útil dos cabos de cobre é geralmente superior a 30 anos e não se sabe se os cabos de liga de alumínio podem atingir esse limite. Caso contrário, a vantagem de custo não é aparente.

6. Sugestões de aplicação

Com base nas circunstâncias acima, sugere-se tentar inicialmente usar esses cabos em iluminação, fonte de alimentação de manutenção e linhas de alimentação temporária.

Para outros sistemas de transmissão e distribuição de energia, são necessárias investigações e verificações adicionais devido à falta de dados relevantes para aplicação na indústria metalúrgica.

V. Como escolher fios e cabos elétricos

Seleção de tipos de fios e cabos elétricos:

1. Ao escolher fios e cabos elétricos, considere a finalidade, as condições de instalação e a segurança. Por exemplo, com base nas diferentes finalidades, você pode escolher cabos de alimentação, cabos isolados aéreos, cabos de controle, etc.
2. Com base em diferentes condições de instalação, você pode escolher cabos isolados de plástico em geral, cabos blindados de fita de aço, cabos blindados de fio de aço, cabos anticorrosivos, etc.
3. Com base nos requisitos de segurança, você pode escolher cabos não inflamáveis, cabos retardadores de chama, cabos retardadores de chama sem halogênio, cabos resistentes ao fogo, etc.

Seleção de especificações de fios e cabos elétricos:

1. Ao determinar as especificações de uso (seção transversal do condutor) de fios e cabos elétricos, geralmente considere condições como aquecimento, perda de tensão, densidade de corrente econômica e resistência mecânica.
2. Com base na experiência, como a corrente de carga das linhas de energia de baixa tensão é maior, a seção transversal geralmente é escolhida primeiro de acordo com a condição de aquecimento e, em seguida, a perda de tensão é calculada.
3. Resistência mecânica: Para fios de iluminação de baixa tensão, por exigirem um nível de tensão mais alto, a seção transversal pode ser escolhida primeiro de acordo com a condição de perda de tensão permitida e, em seguida, a condição de aquecimento e a resistência mecânica são calculadas.
4. Embora os cabos com núcleo de alumínio sejam mais baratos, os cabos de cobre apresentam vantagens notáveis ​​no fornecimento de energia por cabo, especialmente no campo do fornecimento de energia por cabo subterrâneo. O uso de cabos com núcleo de cobre para fornecimento de energia subterrânea apresenta características como baixas taxas de acidentes, resistência à corrosão, alta confiabilidade e construção e manutenção convenientes.