Применение алюминия в электротехнике

Многие конструкторы и проектировщики на предприятиях электротехнической отрасли привыкли работать с медью и сталью, считая их наиболее пригодными для работы материалами. Однако в последнее время стоимость алюминия растет не так быстро, как стоимость стали и меди. По этому и по некоторым другим причинам, о которых мы напишем в этой статье, многие производители переходят на алюминий. Если сравнить физические характеристики и экономические  показатели этих материалов, то очевидно, что вскоре алюминий потеснит на рынке электротехники другие металлы.

Для конструктора электротехники приоритетными качествами используемых материалов являются их плотность, электропроводимость, прочность, термическое расширение и коррозионная стойкость.

Электрические характеристики

Отожженная медь обладает проводимостью 100 % IACS. ( IACS – сравнительная ед. изм. электрической проводимости). Сплав алюминия АД0  обладает проводимостью 61 % IACS, это значит, что аналогичная меди проводимость будет обеспечиваться при большем объеме и площади сечения алюминия. Учитывая что алюминий весит значительно меньше меди, проводник из алюминия большего размера будет в 3 раза легче медного. Это значит что 1 кг алюминия по проводимости равнозначен 3 кг меди. Можно сделать вывод, что если нет особенных требований к габаритам проводника, для электротехнических шин, кабелей и проводки вместо меди можно использовать алюминий. Следует так же учесть, что медь довольно дорогостоящий материал, ее стоимость примерно в 3 раза выше стоимости алюминия. Нередки случаи хищения дорогостоящих цветных металлов, потому медные изделия нуждаются еще и в дополнительной охране либо защите от взломов.

Прочность

Медь и сталь превосходят алюминий по прочности, но алюминий можно упрочнить легированием и термомеханической обработкой. Так же у алюминиевых сплавов есть еще одно преимущество- благодаря технологии прессования, можно получить изделия практически любой формы, что не возможно для стальных заготовок. Вот почему конструкционно  алюминиевые изделия могут быть более результативными, чем металлические элементы. Сталь используют только в тех случаях, когда механическая прочность играет наиболее важную роль - например, рельсы ж/д или травмаев.  

Коррозионная стойкость

Поверхность изделий из алюминия не нуждается в покраске или покрытии другими металлами, что выгодно отличает его от стали. В электротехнике применяются алюминиевые сплавы технической чистоты, содержащие минимальное количество примесей. Это сплавы АД0, АД31, АД35 и их европейские аналоги (6060 и 6082). Эти сплавы между собой схожи по характеристикам, отличаются прочностью. Наиболее прочный из них АД35, АД0 более пластичный, но менее прочный.

 Естественный слой оксида алюминия предохраняет материал от взаимодействия с воздухом и окисления. Этот слой сам регенерируется при любых повреждениях поверхности. Сталь конечно же не обладает таким свойством, сталь подвержена коррозии и без окрашивания достаточно недолговечна.

Алюминиевые профили

Уличные и шоссейные столбы -  столбы из прессованного алюминия превосходят металлические столбы по многим критериям: меньший вес, меньшее соотношение прочность  -вес, внешний вид, стойкость к коррозии,  безопасность. Так же маленький вес облегчает монтажные работы и сокращает расходы по транспортировке. Так же алюминиевые сплавы, используемые в электротехнике, отлично свариваются и режутся. 

Электротехнические шины - для всех видов шин используют прессованный алюминий, если достаточно места для их размещения, поскольку стоимость их значительно меньше, и они более пластичны. Электротехнические шины изготавливают не из всех алюминиевых сплавов, для них применяют сплавы АД0, АД31 и АД35. Чаще всего электротехнические шины изготавливают из сплава 6060 Т6 или АД31Т. 

Кабельные наконечники и гильзы и кабель -каналы изготавливают из прессованных алюминиевых труб. По сравнению с изделиями из черного металла или пластика, они выгодно отличаются по прочности, проводимости, стоимости, стойкости к коррозии и легкости механической обработки.

Шкафы электрических подстанций. Использование профилей из алюминия выгоднее, чем оцинкованных профилей, за счет минимального техобслуживания, прочности, коррозионной стойкости, незначительного веса (что важно при высотных работах и монтаже). Профили и листы из алюминия легко резать и сверлить прямо на месте монтажа и не нужно красить.

По тем же причинам из алюминия часто изготавливают распределительные траверсы электрических столбов, например, как на фото:

Прессованные алюминиевые пластинчатые радиаторы для рассеивания тепла («гребенки») показывают прекрасные результаты за счет отличной теплопроводности, небольшого веса, низкой сцены. Технология прессовки алюминия позволяет получить довольно тонкие пластины- ребра.