Cabos de cobre vs. cabos de alumínio: Uma comparação abrangente

I. Vantagens dos cabos com núcleo de cobre em relação aos cabos com núcleo de alumínio:

1. Baixa resistividade:

A resistividade dos cabos com núcleo de alumínio é cerca de 1,68 vezes maior do que a dos cabos com núcleo de cobre.

2. Boa ductilidade:

A taxa de alongamento das ligas de cobre é de 20-40%, a taxa de alongamento do cobre elétrico é superior a 30%, enquanto a das ligas de alumínio é de apenas 18%.

3. Alta resistência:

A tensão permitida à temperatura ambiente para o cobre é 7-28% maior do que a do alumínio. Especialmente em altas temperaturas, a diferença de tensão entre os dois é ainda mais significativa.

4. Resistência à fadiga:

O material de alumínio é propenso a fraturas após repetidas flexões, enquanto o cobre não é. Em termos de índice de elasticidade, o cobre também é cerca de 1,7 a 1,8 vezes maior que o alumínio.

5. Boa estabilidade e resistência à corrosão:

O núcleo de cobre é resistente à oxidação e à corrosão, enquanto o núcleo de alumínio é suscetível à oxidação e à corrosão.

6. Grande capacidade de transporte de corrente:

Devido à baixa resistividade, a capacidade de transporte de corrente permitida (a corrente máxima que pode passar) dos cabos com núcleo de cobre com a mesma seção transversal é cerca de 30% maior do que a dos cabos com núcleo de alumínio.

7. Perda de baixa tensão:

Devido à baixa resistividade dos cabos com núcleo de cobre, eles têm uma queda de tensão menor quando a mesma corrente passa pela mesma seção transversal.

Portanto, para a mesma distância de transmissão, ele pode garantir uma qualidade de tensão mais alta; ou, em outras palavras, sob condições de queda de tensão permitidas, os cabos com núcleo de cobre podem transmitir energia por distâncias mais longas, ou seja, eles têm uma área de cobertura de fornecimento maior, o que é benéfico para o planejamento de redes de fornecimento de energia temporárias e reduz o número de pontos de fornecimento necessários.

8. Baixa temperatura de aquecimento:

Sob a mesma corrente, o calor gerado pelos cabos com núcleo de cobre da mesma seção transversal é muito menor do que o dos cabos com núcleo de alumínio, o que torna a operação mais segura.

9. Baixo consumo de energia:

Como o cobre tem baixa resistividade, em comparação com os cabos de alumínio, os cabos de cobre têm menor perda de energia elétrica, o que é óbvio. Isso é benéfico para melhorar a eficiência da geração de energia e proteger o meio ambiente.

10. Resistência à oxidação, resistência à corrosão:

As conexões dos cabos com núcleo de cobre são estáveis e não causam acidentes devido à oxidação. As juntas dos cabos com núcleo de alumínio costumam ser instáveis e podem causar acidentes devido ao aumento da resistência de contato e ao aquecimento por oxidação. Portanto, a taxa de acidentes é muito maior do que a dos cabos com núcleo de cobre.

11. Fácil de instalar:

• O núcleo de cobre é flexível, com um pequeno raio de curvatura permitido, portanto, é fácil de dobrar e passar pelos conduítes;
• O núcleo de cobre é resistente à fadiga, não é propenso a se quebrar após repetidas dobras, o que torna a fiação conveniente;
• O núcleo de cobre tem alta resistência mecânica, pode suportar maior tensão mecânica, o que traz grande conveniência para a colocação da construção e também cria condições para a construção mecanizada.

II. Vantagens dos cabos com núcleo de alumínio em relação aos cabos com núcleo de cobre

1. Preço mais barato:

O preço da haste de cobre é 3,5 vezes maior do que o da haste de alumínio, e a gravidade específica do cobre é 3,3 vezes maior do que a do alumínio, de modo que os cabos com núcleo de alumínio são muito mais baratos do que os cabos com núcleo de cobre, adequados para projetos de baixo capital ou fornecimento temporário de energia.

2. O cabo é muito leve:

O peso dos cabos com núcleo de alumínio é 40% menor do que o dos cabos com núcleo de cobre, o que resulta em custos menores de construção e transporte.

3. Resistência à oxidação, resistência à corrosão:

O alumínio reage rapidamente com o oxigênio do ar para formar uma película de óxido, que impede a oxidação adicional, tornando os condutores de alumínio o material preferido para transmissão aérea de alta tensão, grande seção transversal e longo alcance.

4. O fio de alumínio dissipa o calor mais rapidamente do que o fio de cobre.

O fio de cobre tem menor resistência. O fio de alumínio tem maior resistência do que o fio de cobre, mas dissipa o calor mais rapidamente do que o fio de cobre.

Embora os cabos com núcleo de alumínio sejam muito baratos, os cabos de cobre têm vantagens excepcionais no fornecimento de energia por cabo, especialmente no campo do fornecimento de energia por cabo subterrâneo.

O uso de cabos com núcleo de cobre para o fornecimento de energia subterrânea tem características como baixa taxa de acidentes, resistência à corrosão, alta confiabilidade e construção e manutenção convenientes. Esse também é o motivo pelo qual os cabos de cobre são usados principalmente no fornecimento de energia por cabo subterrâneo na China.

III. Especificações relacionadas

1. Especificações do projeto elétrico civil:

Os cabos e fios podem ter núcleo de cobre ou núcleo de alumínio, mas os cabos ou fios com núcleo de cobre devem ser usados em edifícios civis. Os cabos ou fios com núcleo de cobre devem ser usados nos seguintes locais:

(1) Locais inflamáveis e explosivos;

(2) Edifícios públicos e residenciais importantes;

(3) Particularmente em locais úmidos e corrosivos para o alumínio;

(4) Locais com alta concentração de pessoas;

(5) Salas de dados importantes, salas de computadores e depósitos importantes;

(6) Equipamentos móveis ou locais com vibração intensa;

(7) Outros locais com regulamentos especiais.

2. Especificações de projeto de cabos de engenharia de energia

Os cabos de controle devem usar condutores de cobre. Os cabos de energia usados nas situações a seguir devem usar condutores de cobre:

(1) Circuitos que precisam manter alta confiabilidade de conexão, como excitação de motores, fontes de energia importantes, equipamentos elétricos móveis, etc;

(2) Ambientes de trabalho severos com vibração intensa, riscos de explosão ou agentes corrosivos;

(3) Cabos resistentes ao fogo;

(4) Disposto próximo a equipamentos de alta temperatura;

(5) Instalações públicas com altos requisitos de segurança;

(6) Quando uma corrente de trabalho maior é necessária, o número de cabos precisa ser aumentado.

Exceto no caso de produtos que se limitam a ter apenas condutores de cobre e nos quais se determina o uso de condutores de cobre, o material do condutor do cabo pode ser cobre ou alumínio.

IV. Cálculo da capacidade de carga atual

A 25m ² O cabo de cobre, quando colocado acima da cabeça, pode ter uma corrente de 120A com capacidade de 67KW e, quando diretamente enterrado, é de 110A, 61KW. Um cabo de 35 m ² O cabo de cobre pode ter uma corrente de 147A, 82KW e uma corrente de 130A, 75KW. Um cabo de 35 m ² O fio de alumínio, se reduzido a 30%, pode ter uma corrente de 103A, 57KW; e uma corrente de 91A, 53KW.

Não tão bom quanto um de 25 m ² cabo de cobre (a capacidade é baseada em 380V trifásico, Cosφ=0,85; se for 220V monofásico, Cosφ=0,85, a capacidade deve ser multiplicada por 1/3); os condutores de cobre têm melhor estabilidade térmica em comparação com os condutores de alumínio, e a corrente nominal também é um nível mais alta, o que significa que um condutor de cobre de 10 milímetros quadrados é equivalente a um condutor de alumínio de 16 milímetros quadrados. O cobre também tem melhor resistência à corrosão, resistência à tração e resistência à oxidação do que o alumínio.

A "Especificação de construção e aceitação de dispositivo de barramento de engenharia de instalação de equipamentos elétricos" estipula claramente: Quando os barramentos se sobrepõem a barramentos, barramentos com ramais e barramentos com conexões de terminais elétricos, o tratamento da superfície de sobreposição deve atender aos seguintes requisitos:

1. Cobre para cobre:

Em ambientes externos, em condições de alta temperatura e umidade, ou em ambientes internos com gases corrosivos no barramento, deve-se aplicar estanhagem; em ambientes internos secos, é possível fazer a conexão direta.

2. Alumínio com alumínio:

Conexão direta.

3. Cobre para alumínio:

Em ambientes internos e secos, o condutor de cobre deve ser estanhado. Em ambientes externos ou internos em que a umidade relativa do ar esteja próxima de 100%, deve-se usar uma placa de transição de cobre-alumínio e a extremidade de cobre deve ser estanhada. Da mesma forma, ao conectar cabos de cobre a cabos de alumínio, podem ser usados conectores de cobre-alumínio e, ao conectar cabos de cobre a fios de alumínio, podem ser usados terminais de cobre-alumínio, com a extremidade de cobre estanhada etc.

V. Ao selecionar fios e cabos elétricos, deve-se prestar atenção, em geral, à escolha do tipo e das especificações (seção transversal do condutor) dos fios e cabos

1. Seleção de tipos de fios e cabos elétricos

• Ao selecionar fios e cabos, considere a finalidade, as condições de instalação e a segurança;
• Dependendo da finalidade, você pode escolher cabos de energia, cabos isolados para sobrecarga, cabos de controle, etc;
• Dependendo das condições de instalação, você pode escolher cabos isolados de plástico em geral, cabos blindados com fita de aço, cabos blindados com fio de aço, cabos anticorrosão, etc;
• Dependendo dos requisitos de segurança, você pode escolher cabos que não propagam chamas, cabos retardantes de chamas, cabos retardantes de chamas sem halogênio, cabos resistentes ao fogo, etc.

2. Seleção das especificações de fios e cabos elétricos

Ao determinar as especificações para o uso de fios e cabos (seção transversal do condutor), geralmente deve-se considerar as condições de seleção, como aquecimento, perda de tensão, densidade de corrente econômica e resistência mecânica.

Com base na experiência, para linhas de energia de baixa tensão com correntes de carga maiores, a seção transversal geralmente é selecionada primeiro com base nas condições de aquecimento e, em seguida, a perda de tensão e a resistência mecânica são verificadas; para linhas de iluminação de baixa tensão, que têm requisitos de nível de tensão mais alto, a seção transversal pode ser selecionada primeiro com base nas condições de perda de tensão permitidas e, em seguida, as condições de aquecimento e a resistência mecânica são verificadas.

Embora os cabos com núcleo de alumínio sejam mais baratos, os cabos de cobre têm vantagens excepcionais no campo do fornecimento de energia por cabo, especialmente no fornecimento de energia por cabo subterrâneo. O uso de cabos com núcleo de cobre para fornecimento de energia subterrânea tem características como baixa taxa de acidentes, resistência à corrosão, alta confiabilidade e construção e manutenção convenientes.