Instalacja elektryczna. Kabel miedziany czy aluminiowy? Cz. II

Ze względu na prawidłowe funkcjonowanie realizowanego projektu instalacji elektrycznej, kable i przewody ją tworzące powinny zostać dobrane nie tylko na podstawie parametrów dotyczących obciążalności, które zostały przedstawione w poprzednim artykule, ale przede wszystkim pod kątem materiału, z którego został stworzony i dostosowania odpowiedniego przekroju w zależności od rodzaju i sposobu ułożenia przewodu.

Problem wyboru odpowiedniego przewodu w zależności od stopnia wytrzymałości mechanicznej został szczegółowo przedstawiony w normie DIN VDE 0100:2002. Zestawienie prezentujemy poniżej:

 

tabela wytrzymałości kabla

Kabel i przewód miedziany

Miedź jako materiał służący do tworzenia instalacji elektrycznej była stosowana już w latach 20. XIX wieku. Ze względu na wysokie przewodnictwo prądu, obok innych materiałów wykorzystywanych w instalacji, miedź nadal wykorzystywana jest jako podstawowy przekaźnik energii elektrycznej. O czym warto wspomnieć, prawie połowa wydobywanej miedzi przeznaczona jest na produkcję przewodów i żył kabli.

Popularność miedzi wykorzystywanej w instalacji nie jest spowodowana przypadkiem.

Stopień przewodnictwa prądu

Przewodność prądu elektrycznego jest miarą dotyczącą sprawności danego materiały podczas przenoszenia ładunku elektrycznego. Wśród wszystkich metali nieszlachetnych to właśnie miedź posiada najwyższy wskaźnik przewodności prądu, która w międzynarodowej standaryzacji wynosi 101% IACS. Dla porównania drugi materiał wykorzystywany do produkcji przewodów i żył kabli, to aluminium, którego przewodność stanowi 61% możliwości klasycznej między. Ze względu na niższy stopień przewodnictwa elektrycznego przy tym samym obciążeniu prądem przekrój wykorzystanego kabla aluminiowego powinien być o 50% większy niż w przypadku miedzi. Ze względu na większy przekrój zastosowanie okablowania aluminiowego jest mocno ograniczone. Tego rodzaju przewody nie sprawdzą się dobrze w drobnych instalacjach elektrycznych takich, jak np. silniczki elektryczne.

Z fizycznego punktu widzenia to właśnie uwarunkowania składu atomów warunkują wysoki stopień przewodnictwa prądu. Czwarte pasmo energetyczne (zewnętrzne) znajdujące się w strukturze atomu jest w połowie puste, dlatego spora liczba znajdujących się elektronów może pełnić funkcje nośnika ładunku.

Podstawowym rodzajem miedzi, wykorzystywanym w elektrotechnice jest miedz elektrolityczna (ETP).

Wytrzymałość miedzi

Czym jest wytrzymałość? W kontekście rozciągania właśnie miarą siły potrzebnej do rozciągania przedmiotu (drut, linia, przewód, kabel) do punktu jego zerwania. Wysoki stopień wytrzymałości miedzi, przynajmniej w porównaniu z aluminium- 250N/mm2), na rozciąganie, pełzanie, przewężenie czy łamanie, pozwala na jego bardzo szeroki zakres zastosowania. Wysoki stopień wytrzymałości zazwyczaj przekłada się na obniżenie stopnia plastyczności materiału. Miedź, jako jedyna ze względu na swoje właściwości fizyczne, posiada wysoki stopień obu tych cech. Plastyczność materiału oraz jego wytrzymałość doskonale sprawdza się podczas zjawiska pełzania, czyli odkształcania materiału powodowanym ciągłym rozszerzaniem i kurczeniem np. pod wpływem temperatury lub obciążenia zewnętrznego działającego na ten materiał. Dzięki swoim właściwością przewody miedziane posiadają zdolność kurczenia i rozciągania pod wpływem działania czynników zewnętrznych bez wpływu na szczelność połączeń.

Wysoki współczynnik przewodnictwa cieplnego miedzi (60% wyższy niż w przypadku aluminium) pozwala na sprawne eliminowanie przegrzania w instalacji elektrycznej.

Zostaw komentarz