Prečo meď dominuje v elektrickej vodivosti
Medzinárodný štandard žíhanej medi fixuje 100 % IACS pri odpore ekvivalentnom 58,0 MS/m a komerčne čistá meď dosahuje túto úroveň, čo je dôvod, prečo meď zostáva referenčným vodičom pre kábel, prípojnicu, vinutie transformátora a obvody motora. Vodivosť je extrémne citlivá na rozpustené nečistoty: zlomok percenta fosforu môže znížiť medený produkt na približne 85 % IACS, zatiaľ čo železo, arzén a síra majú podobne neúmerný účinok. Zliatiny, ktoré zvyšujú pevnosť, ako je berýlium alebo chróm v rodinách medi-berýlia a medi-chrómu, ešte viac znižujú vodivosť, takže dizajn vodičov je vždy obchodom medzi aktuálnou-zaťažnosťou a mechanickou pevnosťou.
Triedy vodivosti, teploty a normy
| Označenie | Typ | Orientačná vodivosť | Typické elektrické použitie |
|---|---|---|---|
| C11000 | Elektrolytická húževnatá smolná meď | Približne 100-101 % IACS | Káble, prípojnice, páskové vodiče |
| C10100 / C10200 | Meď-bez obsahu kyslíka | Približne 101 % IACS | Vákuové zariadenia,-vysokofrekvenčné vodiče |
| C10700 | Strieborná-meď | Približne 96-98 % IACS | Komutátory,-vysokoteplotné vinutia |
| C12200 | Fosfor-deoxidovaná meď | Približne 85 % IACS | Rúrka pre vodné a chladiace okruhy |
| C17510 | medené-berýlium | Približne 45-60 % IACS | Pružinové kontakty, spínacie pružiny |
Plech, pásik a platňa na elektrotechnickú výrobu sa objednávajú podľa ASTM B152, prípojnica podľa ASTM B187, tvrdý-ťahaný a žíhaný drôt podľa ASTM B1 a ASTM B3 a tyč na ťahanie vodičov podľa ASTM B49 alebo EN 13601. Označenie akosti a chemické limity pre tvárnenú meď sú uvedené v metóde GB/T 53 pre vodivosť vlastnosti B139. alebo IEC 60468 a elektrický výkon kábla je overený sériou GB/T 3048. Popúšťadlá prebiehajú od žíhaného cez polotvrdú{12}}až po tvrdosť a výber nastavuje rovnováhu medzi tvárnosťou pri navíjaní cievky a odolnosťou voči deformácii v prevádzke.
Prenos a distribúcia energie
Meď s vysokou{0}}vodivosťou sa spotrebuje vo vodičoch napájacích káblov, prípojniciach, vinutiach transformátorov, prúdových cestách rozvádzačov, zástrčkách a konektoroch. Dimenzovanie vodiča vyvažuje prvé náklady a stratu odporu počas životnosti a v obvodoch s nepretržitým zaťažením je ekonomicky optimálny prierez často väčší ako minimálny rozmer, ktorý uspokojí samotný nárast teploty, pretože ušetrená energia počas životnosti prevažuje nad prídavným kovom. Meď sa naďalej uprednostňuje v preťažených podzemných trasách, kde jej vodivosť umožňuje menšiu inštalovanú obálku ako ekvivalent hliníka s rovnakým prúdovým zaťažením.
Motory, generátory a transformátory
Elektromotory a systémy, ktoré poháňajú, predstavujú približne 60 % spotreby elektrickej energie v priemyselných ekonomikách, vďaka čomu je malé zvýšenie efektívnosti pri konštrukcii strojov komerčne významné. Statory, rotory a komponenty hriadeľov používajú meď a zliatiny medi s vysokou -vodivosťou a vysokou pevnosťou{3} a veľké stroje používajú duté medené vodiče vnútorne chladené vodou alebo vodíkom. Zväčšenie medeného prierezu- vinutia je jednou zo zavedených ciest k vyššej triede účinnosti a z rovnakého dôvodu boli v sériovej výrobe použité rotory z liateho medi. Vo výrobe transformátorov dominuje medené alebo hliníkové vinutie; ak je zvolená meď, špecifikuje sa trieda vodivosti, tvrdosť a stav okrajov pásu, aby sa udržali vírivé-prúdy a straty rozptylom pod kontrolou.
Strojársky, hutnícky a elektrochemický závod
Mimo trhu s vodičmi prenášajú pohyblivé zaťaženie bronzové prevody, závitovkové kolesá, spojky, upevňovacie prvky, ložiská a objímky, zatiaľ čo kremíkový bronz a cínový bronz slúžia elastickým prvkom a častiam odolným proti korózii-. Elektrometalurgia spotrebúva meď vo vodou{2}}chladených indukčných cievkach, v prípojniciach k článkom a vo formách na plynulé odlievanie vyrobených z medi -chrómu-zirkónu alebo striebra- obsahujúcej meď, kde je potrebné kombinovať vysokú tepelnú vodivosť s odolnosťou voči zmäkčovaniu. Meď sa tiež používa ako prísada do zliatin: prísady v rozsahu od 0,2 % do 0,5 % zlepšujú pevnosť a odolnosť proti atmosférickej a námornej korózii nízkolegovanej konštrukčnej ocele a medené-zliatiny s precipitáciou ložísk-sa používajú v dopravných konštrukciách.
Špecifikácia a kontrola elektrickej medi
Elektrická meď sa objednáva s označením, tvrdosťou, rozmermi a toleranciou, stavom hrany a požiadavkami na vodivosť, ktoré sú uvedené v objednávke. Overenie zahŕňa odpor podľa ASTM B193 alebo IEC 60468, pevnosť v ťahu a predĺženie, veľkosť zŕn, kde dochádza k ohýbaniu alebo tvarovaniu, a rozmerové kontroly podľa tolerancií ASTM B152 alebo EN 13601. Pás a prípojnica sa dodávajú s osvedčením o skúške frézy v EN 10204 3.1 s uvedením tepelného čísla, chemickej analýzy a elektrických výsledkov a hmotnosti cievky alebo zväzku sú dohodnuté tak, aby sa nenarušili automatizované navíjacie a dierovacie linky. Čistota je dôležitá rovnako ako zloženie: oxidové usadeniny, úlomky a otrepy na hranách zhoršujú kontaktný odpor a môžu poškodiť izoláciu počas navíjania, preto je pred odoslaním skontrolovaný stav povrchu.
Často kladené otázky
Otázka: Čo znamená 100 % IACS?
Odpoveď: Je to medzinárodný štandard žíhanej medi, ktorý definuje objemový odpor 0,017241 ohm štvorcových milimetrov na meter, čo zodpovedá 58,0 MS/m. Vodivosť medených výrobkov sa uvádza ako percento tejto referenčnej hodnoty.
Otázka: Ktorá meď sa používa na elektrické aplikácie?
Odpoveď: Elektrolytická húževnatá smolná meď C11000 je všeobecný-vodičový materiál. C10100 a C10200 bez{3}}kyslíka sú vybrané pre vákuum a vysoko-frekvenčné zaťaženie, strieborné-ložisko C10700, kde je potrebná odolnosť proti mäknutiu pri teplote, a C12200-deoxidované fosforom pre elektrónkové-vodiče a nie pre prúdové{11}}vodiče.
Otázka: Prečo fosfor tak výrazne znižuje elektrickú vodivosť?
A: Fosfor zostáva v pevnom roztoku v medi a rozptyľuje vodivé elektróny. Dokonca aj zvyšková úroveň niekoľkých stotín percenta stačí na zníženie vodivosti na približne 85 % IACS, preto sa deoxidovaná meď používa na prenos tepla a nie na vodiče.
Otázka: Ako sa overuje vodivosť vodiča?
Odpoveď: Meraním merného odporu na opracovanej alebo ťahanej vzorke pomocou metódy ASTM B193 alebo IEC 60468 a prevedením výsledku na percento referenčnej hodnoty IACS. Výsledky sú uvedené spolu s údajmi o ťahu a predĺžení na osvedčení o skúške frézy.
Otázka: Je meď stále najlepším vodičom pre veľké káblové trasy?
Odpoveď: Meď ponúka najvyššiu vodivosť z komerčne dostupných vodičových kovov, takže umožňuje najmenší prierez-pre daný prúd. Hliník je ľahší a má nižšie náklady na jednotku hmotnosti a zostáva konkurencieschopný na dlhých stropných rozpätiach, kde rozhoduje hmotnosť.
Otázka: Čo spôsobuje zvýšenie účinnosti motora z obsahu medi?
Odpoveď: Straty medi sú úmerné hustote prúdu. Zväčšenie prierezu vinutia- znižuje odpor a tým aj stratu energie vo forme tepla, a preto sa na dosiahnutie vyšších tried účinnosti používajú rotory so zvýšenou medenou náplňou a liate medené rotory.
