Kabel mit Kupfer- oder Aluminiumkern: Was ist besser?

I. Was sind die Unterschiede zwischen Kupferkernkabeln und Aluminiumkernkabeln?

(1) Niedriger spezifischer Widerstand: Der spezifische Widerstand von Aluminiumkabeln ist etwa 1,68 Mal höher als der von Kupferkabeln.

(2) Gute Duktilität: Kupferlegierungen haben eine Duktilität von 20-40%, während Elektrokupfer über 30% liegt, Aluminiumlegierungen jedoch nur 18%.

(3) Hohe Festigkeit: Bei normalen Temperaturen ist die zulässige Spannung von Kupfer 7-28% höher als die von Aluminium. Dieser Unterschied ist bei hohen Temperaturen besonders groß.

(4) Ermüdungsbeständig: Aluminium neigt dazu, nach wiederholter Verwendung zu brechen. Biegenwährend Kupfer dies nicht tut. In Bezug auf den Elastizitätsindex ist Kupfer etwa 1,7-1,8 Mal höher als Aluminium.

(5) Gute Stabilität und Korrosionsbeständigkeit: Kupferkerne sind resistent gegen Oxidation und Korrosion, während Aluminiumkerne anfällig für Oxidation und Korrosion sind.

(6) Große Strombelastbarkeit: Aufgrund des geringen spezifischen Widerstands ist die Strombelastbarkeit (maximaler Strom, der übertragen werden kann) von Kupferkernkabeln mit gleichem Querschnitt um etwa 30% höher als die von Aluminiumkernkabeln.

(7) Geringe Wärmeentwicklung: Bei gleichem Strom ist die Wärmeentwicklung von Kupferkernkabeln mit gleichem Querschnitt deutlich geringer als bei Aluminiumkernkabeln, was den Betrieb sicherer macht.

(8) Geringer Energieverbrauch: Aufgrund des geringen spezifischen Widerstandes von Kupfer ist der Leistungsverlust in Kupferkabeln geringer als in Aluminiumkabeln. Dies ist offensichtlich und vorteilhaft für eine bessere Nutzung der Stromerzeugung und den Schutz der Umwelt.

(9) Oxidationsbeständig, korrosionsbeständig: Kupferkernkabel Verbindungen sind stabil und führen nicht zu Unfällen aufgrund von Oxidation. Kabelverbindungen mit Aluminiumkern sind instabil, und der erhöhte Kontaktwiderstand durch Oxidation kann oft zu Erhitzung und Unfällen führen. Daher ist die Unfallrate viel höher als bei Kupferkabeln.

(10) Günstig für den Bau: Kupferkerne sind flexibel und haben eine geringe zulässige BiegeradiusKupferkerne sind ermüdungsbeständig und brechen nach wiederholtem Biegen nicht so leicht, was die Verdrahtung erleichtert; die mechanische Festigkeit von Kupferkernen ist hoch und kann größeren mechanischen Spannungen standhalten, was die Konstruktion und Verlegung erheblich erleichtert und die Voraussetzungen für eine mechanisierte Konstruktion schafft.

(11) Geringer Spannungsverlust: Aufgrund des geringen spezifischen Widerstands von Kupferkernkabeln ist der Spannungsabfall von Kupferkernkabeln gering, wenn der gleiche Strom durch den gleichen Querschnitt fließt. Bei gleicher Übertragungsdistanz kann eine höhere Spannungsqualität gewährleistet werden; bei zulässigem Spannungsabfall können Kupferkernkabel eine große Entfernung erreichen, d. h. der Versorgungsbereich ist groß, was der Netzplanung und der Verringerung der Anzahl der Stromversorgungspunkte förderlich ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kupferkernkabel die Vorteile eines niedrigen spezifischen Widerstandes, einer guten Dehnbarkeit, einer hohen Festigkeit, einer hohen Ermüdungsbeständigkeit, einer guten Stabilität und einer großen Strombelastbarkeit haben. Sie haben herausragende Vorteile im Bereich der Kabelstromversorgung, insbesondere bei der unterirdischen Kabelstromversorgung.

Aluminiumkernkabel sind billiger als Kupferkernkabel, leichter und einfach zu transportieren, was sie zu einem unverzichtbaren Material für die Hochspannungsübertragung mit großem Querschnitt und großer Reichweite macht.

Deshalb möchte ich Sie daran erinnern, dass Sie je nach den verschiedenen Anwendungen und den Eigenschaften der aus unterschiedlichen Materialien hergestellten Produkte das geeignete Kabelprodukt auswählen sollten.

II. Was sind die Vorteile von Kupferkernkabeln im Vergleich zu Aluminiumkernkabeln?

Wir verwenden häufig Kupfer- und Aluminiumkabel, aber viele Benutzer wissen nicht, ob sie Kupfer- oder Aluminiumkabel wählen sollen.

Um ein klares Urteil zwischen den beiden zu fällen, werde ich die Vorteile von Kupferkernkabeln gegenüber Aluminiumkernkabeln vorstellen.

(1) Starke Leitfähigkeit: Der spezifische Widerstand von Aluminiumkernkabeln ist etwa 1,68 Mal höher als der von Kupferkernkabeln. Aufgrund des geringeren spezifischen Widerstands von Kupferkernkabeln haben Kupferkernkabel bei gleichem Querschnitt eine größere Strombelastbarkeit als Aluminiumkernkabel, so dass die Leitfähigkeit von Kupferkernkabeln im Allgemeinen höher ist als die von Aluminiumkernkabeln.

(2) Gute Duktilität: Metalle haben eine gute Duktilität, wie Gold, Platin, Kupfer, Silber, Wolfram und Aluminium, die reich an Duktilität sind. Unter ihnen ist die Duktilität von Kupferlegierungen 20-40%, und die Duktilität von Elektrokupfer ist mehr als 30%.

(3) Gute Elastizität: Kupferkabel brechen nicht so leicht, wenn sie wiederholt von Hand gebogen werden, und haben eine hohe Ermüdungsfestigkeit, während Aluminium sehr bruchanfällig ist. Der Elastizitätsindex von Kupfer ist etwa 1,7-1,8 Mal höher als der von Aluminium.

(4) Gute Antioxidation: Die Kabelverbindung des Aluminiumkerns ist instabil und reagiert mit der Oxidation der Luft, was zu einer Erhöhung des Kabelwiderstandes führt und eine Erwärmung des Leiters und Unfälle verursacht. Die Kabelverbindung des Kupferkerns ist jedoch stabiler und verursacht keine Unfälle aufgrund von Oxidation. Daher ist die Stabilität von Kabeln mit Kupferkern weitaus höher als die von Kabeln mit Aluminiumkern.

(5) Niederspannungsverlust: Aufgrund des geringeren spezifischen Widerstands von Kupferkernkabeln ist der Spannungsabfall von Kupferkernkabeln geringer, wenn der gleiche Strom durch den gleichen Querschnitt fließt. Bei gleicher Übertragungsdistanz können Kupferkernkabel eine höhere Spannungsqualität gewährleisten.

Bei zulässigem Spannungsabfall können Kupferkabel über eine größere Entfernung übertragen werden, was einen größeren Versorgungsbereich bedeutet, was der Netzplanung zugute kommt und die Anzahl der Stromversorgungspunkte verringert. Der spezifische Widerstand von Aluminiumkabeln ist höher, und ihre Leistung ist der von Kupferkabeln weit unterlegen.

(6) Einfache Konstruktion: Da die Elastizität von Kupferkernkabeln viel höher ist als die von Aluminiumkernkabeln, brechen sie bei wiederholtem Biegen nicht so leicht, und ihre Flexibilität ist besser, wobei der zulässige Biegeradius kleiner ist.

Daher lässt es sich bei der Verlegung leichter biegen und bequemer einfädeln. Außerdem ist die mechanische Festigkeit von Kupferkernkabeln hoch und kann mehr Schäden durch äußere Krafteinwirkung widerstehen, was die Konstruktion erleichtert.

Aus den oben genannten Gründen haben Kupferkernkabel die Vorteile eines niedrigen spezifischen Widerstandes, guter Dehnbarkeit, hoher Elastizität, guter Oxidationsbeständigkeit und großer Strombelastbarkeit. Sie haben herausragende Vorteile in der Kabelstromversorgung.

III. Die Unterschiede, Vorteile und Nachteile von Aluminiumkernkabeln und Kupferkernkabeln

Viele Menschen können die Vorteile von Aluminiumkernkabeln und Kupferkernkabeln oft nicht unterscheiden oder wissen nicht, wo sie eingesetzt werden. Deshalb habe ich die Unterschiede, Vor- und Nachteile der beiden zusammengestellt.

1) Die grundlegenden Unterschiede zwischen Aluminium- und Kupferdraht:

1. Die Strombelastbarkeit von Kupferdraht und Aluminiumdraht ist unterschiedlich.

2. Aluminiumdraht ist relativ billiger.

3. Aluminiumdraht ist leichter im Gewicht.

4. Aluminiumdraht hat eine geringere mechanische Festigkeit.

5. Aluminiumdraht ist anfällig für Oxidation an der Verbindungsstelle, und nachdem die Verbindungsstelle oxidiert ist, kommt es zu einem Temperaturanstieg.

6. Kupferdraht hat einen geringeren Innenwiderstand. Aluminiumdraht hat zwar einen höheren Innenwiderstand als Kupferdraht, leitet aber die Wärme schneller ab. Die Hauptunterschiede sind die unterschiedlichen Strombelastbarkeiten und die mechanische Festigkeit.

Der spezifische Widerstand von Kupfer liegt bei 0,017, der von Aluminium bei 0,029. Daher beträgt die Strombelastbarkeit von Aluminium etwa 80% von Kupfer. Auch die mechanische Festigkeit von Kupfer ist wesentlich besser.

2) Vergleich der Vor- und Nachteile von Kupferkernkabeln und Aluminiumkabeln:

1. Kupferkernkabel haben einen geringeren spezifischen Widerstand: Der spezifische Widerstand von Aluminiumkernkabeln ist etwa 1,68 Mal höher als der von Kupferkernkabeln.

2. Kupferkernkabel hat eine gute Dehnbarkeit.

3. Kupferkernkabel hat eine hohe Festigkeit: Die zulässige Spannung bei Raumtemperatur kann 20 für Kupfer erreichen, während Aluminium 15,6kgt/mm ist.².

4. Das Kabel mit Kupferkern ist ermüdungsfrei: Aluminiumwerkstoff ist bei wiederholtem Biegen bruchgefährdet, während Kupfer nicht bruchgefährdet ist.

5. Kupferkernkabel sind stabil und korrosionsbeständig: Kupferkerne sind resistent gegen Oxidation und Korrosion, während Aluminiumkerne anfällig für Oxidation und Korrosion sind.

IV. Vergleich der Anwendungen von Aluminiumlegierungen und Kupferkabeln

1. Überblick

In früheren Zeiten wurden Kabel aus reinem Aluminium aufgrund des hohen spezifischen Widerstandes, der Erhitzung an den Verbindungsstellen durch Oxidation, der schlechten Ermüdungsbeständigkeit, der elektrochemischen Korrosion und des Kriechens schrittweise zugunsten von Kupferkabeln aufgegeben.

Mit der Verbesserung der Materialeigenschaften von Aluminiumlegierungen werden jedoch Kabel aus AA-8000 Serie Aluminium Legierungsleiter, bei denen fortschrittliche Technologien wie spezielle Crimpverfahren und Glühbehandlungen zum Einsatz kommen, sind entstanden.

Diese Art von Stromkabeln aus einer Aluminiumlegierung kompensiert die Mängel früherer Kabel aus reinem Aluminium und löst die Probleme der elektrochemischen Korrosion und des Kriechens von reinen Aluminiumkabeln. Aluminium-Leitungenund verbessert die Biegeleistung, Ermüdungsfestigkeit, Kriechfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Kabeln aus Aluminiumlegierungen.

Dadurch wird sichergestellt, dass das Kabel auch bei langer Überlastung und Überhitzung seine Leistung beibehält. Infolgedessen gibt es eine wachsende Zahl von Herstellern, und die Kabel werden in verwandten Bereichen eingesetzt.

2. Grundlegender Leistungsvergleich

Die Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen und Kupfer sind in Tabelle 1 dargestellt.

Bei gleichen elektrischen Leistungsanforderungen haben herkömmliche Kabel aus Aluminiumlegierungen einen viel größeren Durchmesser als ihre Gegenstücke aus Kupfer. In den letzten Jahren haben die Kabelhersteller neue Produktionstechniken entwickelt, insbesondere fortschrittliche Kompressionsverfahren.

Durch die Maximierung der Kompression kompensieren diese Techniken die fehlende volumetrische Leitfähigkeit von Aluminiumlegierungen, so dass Kabel aus Aluminiumlegierungen einen Querschnitt haben, der 1,1-1,25 Mal so groß ist wie der von herkömmlichen Kupferkabeln und dabei nur halb so viel wiegt.

3. Vergleich der Anwendungen

Nach Prüfung der einschlägigen Informationen, dem technischen Austausch mit den Herstellern und unter Berücksichtigung der tatsächlichen Bedingungen vor Ort lassen sich die Anwendungsanforderungen für Kabel aus Aluminiumlegierungen und Kupferkabel wie folgt vergleichen:

4. Anwendungsstatus

Seit 1968 hat die Southern Cable Company in den Vereinigten Staaten mit der Entwicklung und Herstellung von legierten Stromkabeln begonnen, die seitdem nach und nach in Ländern wie den Vereinigten Staaten, Kanada und Mexiko eingeführt und verwendet werden.

Sie werden hauptsächlich bei Bauprojekten für Flughäfen, Militärstützpunkte, Bürogebäude, Wohngebiete, Hotels, Supermärkte, Bildungseinrichtungen, Sportstadien, Krankenhäuser und Fabrikgebäude eingesetzt.

5. Überlegungen

Es ist offensichtlich, dass die Verwendung von Kabeln aus Aluminiumlegierungen zunimmt, und die Hersteller behaupten, dass der Preis dieser Kabel bei gleichwertiger elektrischer Leistung 20%-40% niedriger ist als bei herkömmlichen Kabeln mit Kupferkern.

Nach Prüfung der Materialien und dem technischen Austausch mit den Herstellern sind jedoch die folgenden Punkte bei der Verwendung von Kabeln aus Aluminiumlegierungen zu beachten:

1. Derzeit gibt es noch keine nationale Norm für Hochgeschwindigkeitsleiter aus Aluminiumlegierungen mit Seltenerdmetallen. Verschiedene Produktionseinheiten verwenden Unternehmensstandards, was zu einer starken Individualisierung der Produkte verschiedener Unternehmen und einer uneinheitlichen Produktqualität führt.

2. Da die Biege-, Ermüdungs-, Anti-Kriech- und Korrosionsbeständigkeitseigenschaften von Kabeln aus Aluminiumlegierungen stark von der Legierung abhängen Materialeigenschaftensind die Materialanforderungen deutlich höher als bei Kupferkabeln.

Andererseits sind die Anforderungen an die Konstruktion für einen stabilen Betrieb viel höher als bei Kupferkabeln, was die Abnahmeprüfungen erschwert. Wenn die Material- und Konstruktionsqualität nicht garantiert werden kann, können in der Zukunft erhebliche versteckte Risiken entstehen.

3. Gegenwärtig wird allgemein davon ausgegangen, dass Kabel aus Aluminiumlegierungen weder für Bereiche mit hohen Temperaturen und starken Vibrationen noch für den Einsatz in mobilen Geräten geeignet sind.

4. Wenn es viele Kabelbrüche gibt und das Kabel kurz ist, ist die Anzahl der Kupfer-Aluminium-Verbindungen, die in Kabeln aus Aluminiumlegierungen verwendet werden, groß. Der Kostenvorteil ist nicht offensichtlich, und die Konstruktionsanforderungen sind hoch, was den Arbeitsaufwand erhöht.

5. Da Kupfer-Aluminium-Verbindungen länger sind als Kupferverbindungen, muss die wirtschaftliche Durchführbarkeit ihrer Verwendung in einigen Situationen gründlich geprüft werden. So kann beispielsweise die Anpassung von Motoranschlusskästen erforderlich sein, und die Anzahl der in einigen Schaltschränken angeordneten Schalter muss möglicherweise reduziert werden, was eine Erhöhung der Anzahl der Schaltschränke erfordert.

6. Die Verwendung von Kabeln aus Aluminiumlegierungen in der Stromversorgung von Metallurgieunternehmen ist begrenzt, und die Nutzungsdauer ist kurz, so dass die Lebensdauer unbekannt ist. Die Lebensdauer von Kupferkabeln beträgt im Allgemeinen über 30 Jahre, und es ist nicht bekannt, ob Kabel aus Aluminiumlegierungen diese Grenze erreichen können. Falls nicht, ist der Kostenvorteil nicht offensichtlich.

6. Vorschläge für die Anwendung

Unter den oben genannten Umständen wird empfohlen, diese Kabel zunächst für Beleuchtungs-, Wartungs- und temporäre Stromversorgungsleitungen zu verwenden.

Für andere Energieübertragungs- und -verteilungssysteme sind weitere Untersuchungen und Überprüfungen erforderlich, da für die Anwendung in der Hüttenindustrie keine relevanten Daten vorliegen.

V. Auswahl von elektrischen Leitungen und Kabeln

Auswahl von elektrischen Leitungen und Kabeln:

1. Bei der Auswahl von elektrischen Leitungen und Kabeln sollten Sie den Zweck, die Installationsbedingungen und die Sicherheit berücksichtigen. Je nach Verwendungszweck können Sie zum Beispiel Stromkabel, isolierte Freileitungen, Steuerkabel usw. wählen.
2. Je nach den unterschiedlichen Installationsbedingungen können Sie zwischen allgemeinen kunststoffisolierten Kabeln, Stahlbandpanzerkabeln, Stahldrahtpanzerkabeln, Korrosionsschutzkabeln usw. wählen.
3. Je nach Sicherheitsanforderungen können Sie nicht brennbare Kabel, flammhemmende Kabel, halogenfreie flammhemmende Kabel, feuerfeste Kabel usw. wählen.

Auswahl der Spezifikationen für elektrische Leitungen und Kabel:

1. Bei der Festlegung der Verwendungsspezifikationen (Leiterquerschnitt) von elektrischen Leitungen und Kabeln werden im Allgemeinen Bedingungen wie Erwärmung, Spannungsverlust, wirtschaftliche Stromdichte und mechanische Festigkeit berücksichtigt.
2. Da der Laststrom bei Niederspannungsleitungen erfahrungsgemäß größer ist, wird der Querschnitt in der Regel zunächst nach dem Erwärmungszustand gewählt und dann der Spannungsverlust berechnet.
3. Mechanische Festigkeit: Für Niederspannungs-Beleuchtungsdrähte, die ein höheres Spannungsniveau erfordern, kann der Querschnitt zunächst entsprechend der zulässigen Spannungsverlustbedingung gewählt werden, und dann werden die Erwärmungsbedingungen und die mechanische Festigkeit berechnet.
4. Obwohl Aluminiumkabel billiger sind, haben Kupferkabel herausragende Vorteile bei der Kabelstromversorgung, insbesondere im Bereich der unterirdischen Kabelstromversorgung. Die Verwendung von Kupferkabeln für die unterirdische Stromversorgung zeichnet sich durch niedrige Unfallraten, Korrosionsbeständigkeit, hohe Zuverlässigkeit sowie einfache Konstruktion und Wartung aus.