كابلات النحاس مقابل كابلات الألومنيوم: مقارنة شاملة

I. مزايا كابلات النحاس الأساسية على كابلات الألومنيوم الأساسية:

1. مقاومة منخفضة:

تبلغ مقاومة الكابلات الأساسية المصنوعة من الألومنيوم حوالي 1.68 مرة أعلى من مقاومة الكابلات الأساسية النحاسية.

2. ليونة جيدة:

معدل استطالة سبائك النحاس هو 20-40%، ومعدل استطالة النحاس الكهربائي أكثر من 30%، بينما معدل استطالة سبائك الألومنيوم هو 18% فقط.

3. قوة عالية:

الإجهاد المسموح به في درجة حرارة الغرفة للنحاس أعلى بـ 7-28% من الإجهاد المسموح به للألومنيوم. ويكون الفرق في الإجهاد بين الاثنين أكثر أهمية خاصة في درجات الحرارة العالية.

4. مقاومة الإرهاق:

مادة الألومنيوم عرضة للكسر بعد الانحناء المتكرر، في حين أن النحاس ليس كذلك. وفيما يتعلق بمؤشر المرونة، فإن النحاس أعلى من الألومنيوم بحوالي 1.7 إلى 1.8 مرة.

5. ثبات جيد ومقاومة للتآكل:

قلب النحاس مقاوم للأكسدة والتآكل، في حين أن قلب الألومنيوم عرضة للأكسدة والتآكل.

6. قدرة استيعابية كبيرة للتيار:

نظرًا لانخفاض المقاومة، فإن سعة حمل التيار المسموح بها (الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يمر من خلالها) للكابلات النحاسية ذات المقطع العرضي نفسه أعلى بحوالي 301 تيرابايت 3 تيرابايت من الكابلات المصنوعة من الألومنيوم.

7. فقدان الجهد المنخفض:

نظرًا لانخفاض المقاومة النوعية للكابلات النحاسية الأساسية، فإن لها انخفاضًا أقل في الجهد عندما يمر نفس التيار عبر نفس المقطع العرضي.

لذلك، بالنسبة لنفس مسافة الإرسال، يمكن أن تضمن جودة جهد أعلى؛ أو بعبارة أخرى، في ظل ظروف انخفاض الجهد المسموح بها، يمكن للكابلات النحاسية الأساسية نقل الطاقة على مسافات أطول، أي أنها تتمتع بمساحة تغطية إمداد أكبر، وهو أمر مفيد لتخطيط شبكات الإمداد بالطاقة المؤقتة ويقلل من عدد نقاط الإمداد اللازمة.

8. درجة حرارة تسخين منخفضة:

تحت نفس التيار، تكون الحرارة المتولدة من الكابلات النحاسية الأساسية من نفس المقطع العرضي أقل بكثير من الكابلات الأساسية المصنوعة من الألومنيوم، مما يجعل التشغيل أكثر أمانًا.

9. استهلاك منخفض للطاقة:

نظرًا لأن النحاس يتميز بمقاومة منخفضة، مقارنةً بكابلات الألومنيوم، فإن الكابلات النحاسية تتميز بفقدان أقل للطاقة الكهربائية، وهو أمر واضح. وهذا مفيد لتحسين كفاءة توليد الطاقة وحماية البيئة.

10. مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل:

وصلات الكابلات ذات القلب النحاسي مستقرة ولا تسبب حوادث بسبب الأكسدة. غالبًا ما تكون وصلات الكابلات الأساسية المصنوعة من الألومنيوم غير مستقرة وقد تتسبب في وقوع حوادث بسبب زيادة مقاومة التلامس والتسخين الناتج عن الأكسدة. لذلك، فإن معدل الحوادث أعلى بكثير من الكابلات النحاسية الأساسية.

11. سهلة التركيب:

• قلب النحاس مرن مع نصف قطر انحناء صغير مسموح به، لذلك من السهل ثنيه وتمريره عبر القنوات;
• قلب النحاس مقاوم للإجهاد، وليس عرضة للكسر بعد الثني المتكرر، مما يجعل الأسلاك مريحة;
• يتمتع قلب النحاس بقوة ميكانيكية عالية، ويمكنه تحمل توتر ميكانيكي أكبر، مما يوفر راحة كبيرة في وضع البناء، ويخلق أيضًا ظروفًا للبناء الآلي.

ثانيًا. مزايا كابلات الألومنيوم الأساسية على كابلات النحاس الأساسية

1. سعر أرخص:

يبلغ سعر قضبان النحاس 3.5 أضعاف سعر قضبان الألومنيوم، والجاذبية النوعية للنحاس 3.3 أضعاف الألومنيوم، لذا فإن كابلات الألومنيوم الأساسية أرخص بكثير من كابلات النحاس الأساسية، وهي مناسبة للمشاريع ذات رأس المال المنخفض أو إمدادات الطاقة المؤقتة.

2. الكابل خفيف للغاية:

يبلغ وزن الكابلات الأساسية المصنوعة من الألومنيوم 40% من وزن الكابلات الأساسية النحاسية، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الإنشاء والنقل.

3. مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل:

يتفاعل الألومنيوم بسرعة مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين طبقة أكسيد، مما يمنع المزيد من الأكسدة، مما يجعل موصلات الألومنيوم المادة المفضلة للجهد العالي والمقطع العرضي الكبير والنقل العلوي طويل المدى.

4. أسلاك الألومنيوم تبدد الحرارة أسرع من الأسلاك النحاسية.

الأسلاك النحاسية ذات مقاومة أقل. أسلاك الألومنيوم لديها مقاومة أعلى من الأسلاك النحاسية، لكنها تبدد الحرارة أسرع من الأسلاك النحاسية.

على الرغم من أن الكابلات الأساسية المصنوعة من الألومنيوم رخيصة جدًا، إلا أن الكابلات النحاسية لها مزايا بارزة في إمداد طاقة الكابلات، خاصة في مجال إمداد طاقة الكابلات تحت الأرض.

يتميز استخدام الكابلات النحاسية الأساسية لإمدادات الطاقة تحت الأرض بخصائص مثل انخفاض معدل الحوادث، ومقاومة التآكل، والموثوقية العالية، والبناء والصيانة المريحة. هذا هو السبب أيضًا في استخدام الكابلات النحاسية بشكل أساسي في إمدادات طاقة الكابلات تحت الأرض في الصين.

ثالثًا. المواصفات ذات الصلة

1. مواصفات التصميم الكهربائي المدني:

يمكن أن تكون الكابلات والأسلاك ذات قلب نحاسي أو قلب من الألومنيوم، ولكن يجب استخدام الكابلات أو الأسلاك ذات القلب النحاسي في المباني المدنية. يجب استخدام الكابلات أو الأسلاك ذات النواة النحاسية في الأماكن التالية:

(1) الأماكن القابلة للاشتعال والانفجار;

(2) المباني العامة الهامة والمباني السكنية;

(3) الأماكن الرطبة بشكل خاص والأماكن التي تسبب تآكل الألومنيوم;

(4) الأماكن ذات الكثافة السكانية العالية;

(5) غرف البيانات المهمة وغرف الكمبيوتر والمخازن المهمة;

(6) المعدات المتنقلة أو الأماكن ذات الاهتزازات الشديدة;

(7) أماكن أخرى ذات لوائح خاصة.

2. مواصفات تصميم كابل هندسة الطاقة

يجب أن تستخدم كابلات التحكم موصلات نحاسية. يجب أن تستخدم كابلات الطاقة المستخدمة في الحالات التالية موصلات نحاسية:

(1) الدوائر التي تحتاج إلى الحفاظ على موثوقية عالية للتوصيل، مثل إثارة المحركات، ومصادر الطاقة المهمة، والمعدات الكهربائية المتنقلة، إلخ;

(2) بيئات العمل القاسية ذات الاهتزازات الشديدة أو مخاطر الانفجار أو العوامل المسببة للتآكل;

(3) كابلات مقاومة للحريق;

(4) مرتبة بالقرب من المعدات ذات درجة الحرارة العالية;

(5) المرافق العامة ذات متطلبات السلامة العالية;

(6) عند الحاجة إلى تيار عمل أكبر، يجب زيادة عدد الكابلات.

باستثناء المنتجات التي تقتصر على وجود موصلات نحاسية فقط وحيثما تقرر استخدام موصلات نحاسية، يمكن أن تكون مادة موصل الكابل إما نحاسية أو من الألومنيوم.

رابعا. حساب القدرة الاستيعابية الحالية

أ 25 م ² يُسمح للكابل النحاسي، عند وضعه فوق الرأس، بتيار 120 أمبير بقدرة 67 كيلوواط، وعند دفنه مباشرةً يكون 110 أمبير، 61 كيلوواط. يبلغ طول الكابل 35 م ² يُسمح للكابل النحاسي بتيار 147 أمبير، 82 كيلوواط، وتيار 130 أمبير، 75 كيلوواط. تيار 35 م ² يُسمح لسلك الألومنيوم، إذا تم تخفيضه بمقدار 30%، بتيار قدره 103 أمبير، 57 كيلوواط؛ وتيار قدره 91 أمبير، 53 كيلوواط.

ليست جيدة مثل 25 م ² الكابلات النحاسية (تعتمد السعة على ثلاث مراحل 380 فولت، Cosφ=0.85؛ إذا كانت أحادية الطور 220 فولت، Cosφ=0.85، يجب ضرب السعة في 1/3)؛ تتمتع الموصلات النحاسية بثبات حراري أفضل مقارنةً بموصلات الألومنيوم، كما أن التيار المقنن أعلى بمستوى واحد، مما يعني أن موصل النحاس بمساحة 10 مليمتر مربع يعادل موصل الألومنيوم بمساحة 16 مليمتر مربع. كما يتميز النحاس أيضًا بمقاومة أفضل للتآكل وقوة الشد ومقاومة الأكسدة مقارنة بالألومنيوم.

تنص بوضوح "مواصفات بناء وقبول جهاز قضبان التوصيل الهندسي للمعدات الكهربائية" على ما يلي: عندما تتداخل قضبان التوصيل مع قضبان التوصيل، وقضبان التوصيل مع الخطوط الفرعية، وقضبان التوصيل مع التوصيلات الطرفية الكهربائية، يجب أن تستوفي معالجة السطح المتداخل المتطلبات التالية:

1. نحاس إلى نحاس:

في الهواء الطلق، في ظروف درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة، أو في الداخل مع وجود غازات أكالة على عمود التوصيل يجب تعليبه، أما في الأماكن الجافة في الداخل، يمكن التوصيل المباشر.

2. ألومنيوم إلى ألومنيوم:

اتصال مباشر.

3. نحاس إلى ألومنيوم:

في الأماكن الداخلية والجافة، يجب تعليب الموصل النحاسي. في الهواء الطلق أو في الداخل حيث تكون الرطوبة النسبية للهواء قريبة من 100%، يجب استخدام لوحة انتقالية من النحاس والألومنيوم، ويجب أن يكون الطرف النحاسي معلبًا. وبالمثل، عند توصيل الكابلات النحاسية بكابلات الألومنيوم، يمكن استخدام موصلات نحاسية من النحاس والألومنيوم، وعند توصيل الكابلات النحاسية بأسلاك الألومنيوم، يمكن استخدام أطراف نحاسية من النحاس والألومنيوم، مع تعليب الطرف النحاسي، إلخ.

V. عند اختيار الأسلاك والكابلات الكهربائية، يجب الانتباه بشكل عام إلى اختيار نوع ومواصفات (المقطع العرضي للموصلات) للأسلاك والكابلات

1. اختيار أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية

• عند اختيار الأسلاك والكابلات، ضع في اعتبارك الغرض وظروف التمديد والسلامة;
• اعتمادًا على الغرض، يمكنك اختيار كابلات الطاقة والكابلات المعزولة العلوية وكابلات التحكم وما إلى ذلك;
• اعتمادًا على ظروف التمديد، يمكنك اختيار الكابلات العامة المعزولة بالبلاستيك، والكابلات المدرعة بشريط فولاذي وكابلات مدرعة بأسلاك فولاذية وكابلات مضادة للتآكل، إلخ;
• اعتمادًا على متطلبات السلامة، يمكنك اختيار كابلات غير قابلة لانتشار اللهب وكابلات مثبطة للهب وكابلات مثبطة للهب خالية من الهالوجين وكابلات مقاومة للحريق، إلخ.

2. اختيار مواصفات الأسلاك والكابلات الكهربائية

عند تحديد مواصفات استخدام الأسلاك والكابلات (المقطع العرضي للموصلات)، يجب على المرء عمومًا مراعاة شروط الاختيار مثل التسخين، وفقدان الجهد، وكثافة التيار الاقتصادي، والقوة الميكانيكية.

بناءً على التجربة، بالنسبة لخطوط الطاقة ذات الجهد المنخفض ذات تيارات الحمل الأكبر، يتم اختيار المقطع العرضي بشكل عام أولاً بناءً على ظروف التسخين، ثم يتم فحص فقدان الجهد والقوة الميكانيكية؛ أما بالنسبة لخطوط الإضاءة ذات الجهد المنخفض، والتي لها متطلبات مستوى جهد أعلى، فقد يتم اختيار المقطع العرضي أولاً بناءً على ظروف فقدان الجهد المسموح به، ثم يتم فحص ظروف التسخين والقوة الميكانيكية.

على الرغم من أن الكابلات الأساسية المصنوعة من الألومنيوم أرخص، إلا أن الكابلات النحاسية لها مزايا بارزة في مجال إمداد طاقة الكابلات، خاصة في إمداد طاقة الكابلات تحت الأرض. يتميز استخدام الكابلات النحاسية الأساسية لإمدادات الطاقة تحت الأرض بخصائص مثل انخفاض معدل الحوادث، ومقاومة التآكل، والموثوقية العالية، والبناء والصيانة المريحة.