Застосування алюмінію в електротехніці

Багато конструктори і проектувальники на підприємствах електротехнічної галузі звикли працювати з міддю і сталлю, вважаючи їх найбільш придатними для роботи матеріалами. Проте останнім часом вартість алюмінію зростає не так швидко, як вартість сталі та міді. З цього та з деяких інших причин, про яких ми напишемо в цій статті багато виробники переходять на алюміній. Якщо порівняти фізичні характеристики та економічні показники цих матеріалів, то очевидно, що незабаром алюміній потіснить на ринку електротехніки інші метали.

Для конструктора електротехніки пріоритетними якостями використовуваних матеріалів є їх густина, електропровідність, міцність, термічне розширення і корозійна стійкість.

Електричні характеристики

Відпалений мідь володіє провідністю 100 % IACS. ( IACS – порівняльна од. вим. електричної провідності). Сплав алюмінію АД0 володіє провідністю 61 % IACS, це означає, що аналогічна міді провідність буде забезпечуватися при більшому обсязі і площі перетину алюмінію. Враховуючи що алюміній важить значно менше міді, провідник з алюмінію більшого розміру буде в 3 рази легше мідного. Це означає, що 1 кг алюмінію за провідності рівнозначний 3 кг міді. Можна зробити висновок, що якщо немає особливих вимог до габаритів провідника, для електротехнічних шин, кабелів і проведення замість міді можна використовувати алюміній. Слід також врахувати, що мідь досить дорогий матеріал, її вартість приблизно в 3 рази вище вартості алюмінію. Нерідкі випадки розкрадання дорогих кольорових металів, тому мідні вироби потребують ще й додаткову охорону або захист від зломів.

Міцність

Мідь і сталь перевершують алюміній по міцності, але алюміній можна зміцнити легуванням та термомеханічної обробки. Так само у алюмінієвих сплавів є ще одна перевага - завдяки технології пресування, можна отримати вироби практично будь-якої форми, що не можливо для сталевих заготовок. Ось чому конструкційно алюмінієві вироби можуть бути більш результативними, ніж металеві елементи. Сталь використовують тільки в тих випадках, коли механічна міцність грає найбільш важливу роль - наприклад, рейки ж/д або травмаев.

Корозійна стійкість

Поверхня виробів з алюмінію не потребує фарбування або покриття іншими металами, що вигідно відрізняє його від сталі. В електротехніці застосовуються алюмінієві сплави технічної чистоти, що містять мінімальну кількість домішок. Це сплави АД0, АД31, АД35 і їх європейські аналоги (6060 і 6082). Ці сплави між собою схожі за характеристиками, відрізняються міцністю. Найбільш міцний з них АД35, АД0 більш пластичний, але менш міцний.

Природний шар оксиду алюмінію оберігає матеріал від взаємодії з повітрям і окислення. Цей шар сам регенерується при будь-яких пошкодженнях поверхні. Сталь звичайно ж не володіє такою властивістю, сталь піддається корозії, без фарбування досить недовговічна.

Алюмінієві профілі

Вуличні і шосейні стовпи - стовпи з пресованого алюмінію перевершують металеві стовпи по багатьом критеріям: меншу вагу, меншу співвідношення міцність -вага, зовнішній вигляд, стійкість до корозії, безпека. Так само маленька вага полегшує монтажні роботи і скорочує витрати на транспортування. Так само алюмінієві сплави, що використовуються в електротехніці, добре зварюються і ріжуться.

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. 

Кабельні наконечники і гільзи і кабель -канали виготовляють з пресованих алюмінієвих труб. У порівнянні з виробами з чорного металу або пластику, вони вигідно відрізняються за міцністю, провідності, вартості, стійкості до корозії та легкість механічної обробки.

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.