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Rame o alluminio: qual è il più redditizio?
Solo due metalli: rame e alluminio sono ampiamente utilizzati come conduttori di corrente elettrica. Il loro uso in quanto tale è determinato dalle complesse proprietà fisiche dei metalli stessi e dal loro prezzo.
Fondamenti fisici del flusso di corrente elettrica nei conduttori
Come è noto dalla fisica, una corrente elettrica è un movimento ordinato di cariche elettriche in un conduttore, sotto l'influenza delle forze del campo elettrico. Quando si spostano cariche elettriche in un conduttore, subiscono una contrazione, stimata dal valore della resistenza elettrica e misurata in ohm (Ohm).
La resistenza elettrica per conduttori cilindrici è determinata dalla formula r =ρ* l / s, dove r - resistenza elettrica di un conduttore, Ohm, ρ - resistività elettrica del materiale conduttore, Ohm * mm2 / m, l - lunghezza del conduttore, m, s - sezione della sezione del conduttore, mm2
Pertanto, nell'ingegneria elettrica, i materiali a bassa resistività (rame, alluminio, acciaio) vengono utilizzati per la fabbricazione di fili.
Ad esempio: resistività rame - 0,0175 ohm * mm2/ m, la resistività dell'alluminio è 0, 0294 ohm * mm2/ m
A volte invece della resistenza elettrica r, viene utilizzato un valore inverso - conducibilità g = 1 / r, e invece della resistenza specifica - conducibilità specifica γ = 1 /ρ. La conduttività elettrica è misurata in Siemens (cm).
Quando si spostano cariche elettriche in un conduttore, la resistenza elettrica provoca il riscaldamento del conduttore. Questo riscaldamento è dannoso e, durante il funzionamento del conduttore, dovrebbe essere limitato, tenendo conto delle proprietà fisiche del conduttore e della classe di isolamento.
La temperatura stazionaria del conduttore con corrente dipende dalla densità di corrente, che è determinata dalla formula: δ = I / s, dove δ è la densità di corrente e / mm2, I è il valore corrente e s è l'area della sezione trasversale del conduttore, mm2
Cosa c'è di più redditizio da usare come fili elettrici: rame o alluminio?
Confrontando le tendenze di crescita del costo dell'alluminio e del rame durante il ventesimo e l'inizio del ventesimoio secoli, è ovvio che il costo dell'alluminio sta crescendo più lentamente del rame. Questa differenza è particolarmente visibile all'inizio del ventesimo.io secolo. Dal 2006, il costo del rame al London Metal Exchange ha raggiunto $ 8.500 / ton, mentre l'alluminio — 2500 dollari / ton. Ciò è dovuto al miglioramento e all'aumento della produzione di alluminio, con materie prime economiche e convenienti per la produzione di prodotti via cavo, che, nel costo del prodotto finale, è del 25%.
Per rame - la situazione è diversa. Le riserve di minerale di rame si stanno deteriorando, il contenuto di minerale di rame sta diminuendo, i nuovi depositi sono poveri di metallo e più difficili da estrarre. Inoltre, questi depositi sono geograficamente più inaccessibili. Pertanto, il costo delle materie prime nel costo del prodotto finale è superiore al 50% ed è ancora in crescita.
Queste tendenze non cambiano, così come le dinamiche comparative dei prezzi, ma non sono previsti cambiamenti. Tutto ciò parla a favore dell'uso dell'alluminio.
scientifico scoperta della superconduttività e la sua applicazione industriale è ancora irraggiungibile per la pratica mondiale. Alla luce del fatto che la conduttività elettrica dell'alluminio è inferiore a quella del rame, la sezione trasversale del filo di alluminio e, di conseguenza, il suo volume dovrebbe essere maggiore di quello del rame, e il diametro del filo di alluminio, per la stessa densità di corrente, dovrebbe essere del 25% in più rispetto al rame.
Tuttavia, un aumento del volume, e quindi della massa del filo di alluminio, è livellato da una bassa densità del metallo (2,7 t / m3 — alluminio, 8,9 t / m3 — Rame). Pertanto, la massa del filo di alluminio, per la stessa densità di corrente, è tre volte inferiore al rame.
Tuttavia, non vi è alcun guadagno in massa quando si utilizza il filo di alluminio anziché il rame, a causa dei requisiti di SNIP, n.Ad esempio, la massa di rame nei fili e cavi posati nei pannelli di un moderno trilocale è di 10 kg. Peso di una lunghezza del cavo a tre conduttori di 1000 metri di cavo VVG (rame) con una sezione di 1,5 mm2 è 93 kg e la massa dell'equivalente cavo AVVG (alluminio) con una sezione trasversale di 2,5 mm2 è 101 kg. I vantaggi dell'utilizzo di fili di alluminio sono dovuti a prezzi dell'alluminio molto più bassi.
Ai prezzi di oggi, l'uso di fili di alluminio è molte volte più redditizio del rame!
Per le linee ad alta tensione e per i sistemi di cavi aerei, l'alluminio è stato utilizzato per molto tempo. Ma nei cavi isolati, l'aumento del diametro del nucleo richiede un aumento del consumo di materiale plastico in PVC, il cui prezzo ($ 1800 / ton) è vicino al prezzo dell'alluminio. Più sottili sono i fili, maggiore è il costo comparativo dell'isolamento elettrico e i vantaggi del passaggio dal rame all'alluminio sono inferiori. Tuttavia, ai prezzi attuali, i risparmi sono ancora significativi!
Progettisti, architetti, elettricisti devono superare la tendenza all'utilizzo di fili di alluminio nelle nuove costruzioni. Ciò consentirà l'uso di alluminio economico, ma ad alta intensità di manodopera per il cablaggio nei pannelli e nei conduttori di punti di carico esterni (prese e interruttori), con conseguenti risparmi significativi.
I fili di avvolgimento in alluminio possono, con notevoli vantaggi, essere utilizzati nella produzione di trasformatori a bassa potenza, motori elettrici e altre macchine elettriche.
Tutto ciò determinerà l'enorme richiesta di alluminio nel mercato mondiale e l'uso del "metallo alato" sul terreno.
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