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Kupfer oder Aluminium - was ist rentabler?
Nur zwei Metalle - Kupfer und Aluminium - werden häufig als elektrische Stromleiter verwendet. Ihre Verwendung als solche wird durch die komplexen physikalischen Eigenschaften der Metalle selbst und ihren Preis bestimmt.
Physikalische Grundlagen des Stromflusses in Leitern
Wie aus der Physik bekannt ist, ist ein elektrischer Strom eine geordnete Bewegung elektrischer Ladungen in einem Leiter unter dem Einfluss elektrischer Feldkräfte. Wenn sie elektrische Ladungen in einem Leiter bewegen, erfahren sie eine Gegenwirkung, die durch den Wert des elektrischen Widerstands geschätzt und in Ohm (Ohm) gemessen wird.
Der elektrische Widerstand für zylindrische Leiter wird durch die Formel r = bestimmtρ* l / s, wo r - elektrischer Widerstand eines Leiters, Ohm, ρ - elektrischer Widerstand des Leitermaterials, Ohm * mm2 / m, l - Leiterlänge, m, s - Leiterquerschnittsfläche, mm2
Daher werden in der Elektrotechnik Materialien mit niedrigem spezifischen Widerstand (Kupfer, Aluminium, Stahl) zur Herstellung von Drähten verwendet.
Zum Beispiel: Kupferwiderstand - 0,0175 Ohm * mm2/ m beträgt der spezifische Widerstand von Aluminium 0, 0294 Ohm * mm2/ m
Manchmal wird anstelle des elektrischen Widerstands r ein inverser Wert verwendet - Leitfähigkeit g = 1 / r und anstelle des spezifischen Widerstands - spezifische Leitfähigkeit γ = 1 /ρ. Die elektrische Leitfähigkeit wird in Siemens (cm) gemessen.
Wenn elektrische Ladungen in einem Leiter bewegt werden, erwärmt sich der Leiter durch elektrischen Widerstand. Diese Erwärmung ist schädlich und sollte beim Betrieb des Leiters unter Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften des Leiters und der Isolationsklasse begrenzt werden.
Die stationäre Temperatur des Leiters mit Strom hängt von der Stromdichte ab, die durch die Formel bestimmt wird: δ = I / s, wobei δ die Stromdichte ist, und / mm2, I ist der aktuelle Wert und s ist die Querschnittsfläche des Leiters, mm2
Was ist rentabler als elektrische Drähte - Kupfer oder Aluminium?
Beim Vergleich der Wachstumstrends bei den Kosten für Aluminium und Kupfer im 20. und frühen 20. JahrhundertIch Jahrhunderte ist es offensichtlich, dass die Kosten für Aluminium langsamer wachsen als für Kupfer. Dieser Unterschied ist besonders zu Beginn des 20. Jahrhunderts sichtbar.Ich Jahrhundert. Seit 2006 haben die Kupferkosten an der Londoner Metallbörse 8.500 USD / Tonne und die Aluminiumkosten erreicht — 2500 Dollar / Tonne. Dies ist auf die Verbesserung und Steigerung der Aluminiumproduktion mit erschwinglichen und kostengünstigen Rohstoffen für die Herstellung von Kabelprodukten zurückzuführen, die bei den Kosten des Endprodukts 25% betragen.
Für Kupfer - Die Situation ist anders. Die Kupfererzreserven verschlechtern sich, der Gehalt an Kupfererz sinkt, neue Lagerstätten sind metallarm und schwieriger zu fördern. Darüber hinaus sind diese Lagerstätten geografisch unzugänglicher. Daher betragen die Rohstoffkosten für das Endprodukt mehr als 50% und steigen weiter an.
Diese Trends ändern sich nicht, ebenso wie die vergleichende Dynamik der Preise, aber es sind keine Änderungen vorgesehen. All dies spricht für die Verwendung von Aluminium.
Wissenschaftlich Entdeckung der Supraleitung und seine industrielle Anwendung ist für die Weltpraxis immer noch unerreichbar. Angesichts der Tatsache, dass die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium geringer ist als die von Kupfer, sollte der Querschnitt des Aluminiumdrahtes und folglich sein Volumen größer sein als das von Kupfer, und der Durchmesser des Aluminiumdrahtes sollte bei gleicher Stromdichte 25% größer sein als der von Kupfer.
Eine Zunahme des Volumens und damit der Masse des Aluminiumdrahtes wird jedoch durch eine geringe Metalldichte (2,7 t / m) ausgeglichen3 — Aluminium, 8,9 t / m3 — Kupfer). Daher ist die Masse des Aluminiumdrahtes bei gleicher Stromdichte dreimal geringer als die von Kupfer.
Bei Verwendung von Aluminiumdraht anstelle von Kupfer gibt es jedoch aufgrund der Anforderungen von SNIP, Nr.Beispielsweise beträgt die Kupfermasse in den verlegten Drähten und Kabeln in den Paneelen einer modernen Dreizimmerwohnung 10 kg. Gewicht eines dreiadrigen Kabels mit einer Länge von 1000 Meter VVG-Kabel (Kupfer) mit einem Querschnitt von 1,5 mm2 beträgt 93 kg und die Masse des entsprechenden AVVG-Kabels (Aluminium) mit einem Querschnitt von 2,5 mm2 beträgt 101 kg. Die Vorteile der Verwendung von Aluminiumdrähten sind auf viel niedrigere Aluminiumpreise zurückzuführen.
Bei den heutigen Preisen ist die Verwendung von Aluminiumdrähten um ein Vielfaches rentabler als die von Kupfer!
Für Hochspannungsleitungen und Freileitungssysteme wird seit langem Aluminium verwendet. Bei isolierten Drähten erfordert die Vergrößerung des Kerndurchmessers jedoch eine Erhöhung des Verbrauchs an PVC-Kunststoff-Kabelverbindungen, deren Preis (1800 USD / Tonne) nahe am Aluminiumpreis liegt. Je dünner die Drähte sind, desto höher sind die Vergleichskosten für die elektrische Isolierung und desto geringer sind die Vorteile des Wechsels von Kupfer zu Aluminium. Bei den aktuellen Preisen sind die Einsparungen jedoch immer noch erheblich!
Designer, Architekten und Elektriker müssen die Vorurteile gegen die Verwendung von Aluminiumdrähten bei Neubauten überwinden. Dies ermöglicht die Verwendung von kostengünstigem, aber arbeitsintensivem Aluminium für die Verkabelung von Schalttafeln und Leitungen zu externen Lastpunkten (Steckdosen und Schalter), was zu erheblichen Einsparungen führt.
Aluminiumwicklungsdrähte können mit spürbaren Vorteilen bei der Herstellung von Transformatoren mit geringer Leistung, Elektromotoren und anderen elektrischen Maschinen verwendet werden.
All dies wird die enorme Nachfrage nach Aluminium auf dem Weltmarkt und die Verwendung von „geflügeltem Metall“ am Boden bestimmen.
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