В чем разница между алюминиевыми и медными материалами в электроустановках?

Да, безусловно, между медью и алюминием существует много различий при применении их в электроустановках, таких как проводимость, вес, и, один из самых важных факторов – стоимость. В прошлом веке алюминий был более распространённым металлом для выполнения таких электротехнических изделий как предохранители, шины, автоматические выключатели, использовался для прокладки внутренних сетей в жилых и промышленных зданиях. Под влиянием современных тенденций многие проектировщики активно заменяли в своих изделиях алюминий на медь, однако в последнее время тенденции снова меняются, и от меди переходят снова к алюминию. Вина этому переходу – высокая стоимость меди.

История открытия

Медь – один из первых металлов, которые человечество научилось добывать и эксплуатировать; по мнению археологов, примерно одновременно с медью люди стали использовать золото. Дело в том, что оба эти металла встречаются в природе в самородном виде, и куску меди для применения его в качестве орудия труда или оружия надо было просто придать после нагрева нужную форму. Это случилось, скорее всего, 6-7 тысяч лет назад. Постепенно люди научились выплавлять металл из руды, и шлак, свидетельствующий о наличии медной металлургии, находят при раскопках древнего поселения Чатал-Хююк в Турции. Первоначально делали оружие и сельскохозяйственные орудия из чистого металла, но со временем люди обнаружили, что в соединении с оловом из меди получается куда более прочная бронза.

Отличие алюминия от меди в том, что дата его первого получения четко зафиксирована в истории. Это случилось в 1825 году в Дании и «отцом» алюминия стал химик Ганс Эрстед. Алюминий в природе в самородном виде не встречается, а при взаимодействии с кислородом образует стойкое соединение, поэтому его производство вначале было делом очень дорогим. Первый алюминий стоил дороже золота, а великому русскому химику Дмитрию Менделееву в знак признания его заслуг перед человечеством в 1889 году британцы подарили весы именно из золота и алюминия.

Таблица

В чем разница между алюминием и медью, видно из приведенной ниже таблицы.

Сравнение

Электропроводность меди в полтора раза выше, чем у алюминия, но при этом плотность алюминия в 3,3 раза меньше, чем у меди. О цене и говорить не приходится – после освоения промышленной технологии производства алюминия его стоимость очень сильно упала и сейчас она значительно меньше, чем у меди. Эти обстоятельства и предопределили использование алюминия для выпуска многожильных проводов и кабелей. Обратите внимание, когда увидите ЛЭП высокого напряжения: все провода выполнены именно из алюминия. Так и дешевле, и нагрузка на опоры гораздо ниже. Ну а что электропроводность меньше – с этим приходится мириться.

Используется медь и для производства бронзы. В древности из нее изготавливали холодное оружие и орудия труда, пока не была освоена выплавка железа. Но и позже из бронзы лили пушки, причем это продолжалось довольно долго, вплоть до 19 века. Из бронзы отлиты Царь-пушка и Царь-колокол. Кроме этого, медь благодаря высокой коррозионной стойкости нашла применение при изготовлении труб для транспортировки различных жидкостей и газов, а также в некоторых других отраслях промышленности.

Алюминий называют «крылатым металлом». Это название говорит о второй масштабной области его применения (после электротехнической). При соединении алюминия (95,6 %) и меди (4,4 %) получают сплав, который называется дюралюминий, или дюраль. Обладая плотностью, близкой к плотности алюминия, он имеет значительно более высокие прочностные характеристики, поэтому широко используется для производства самолетов.

Полезные рекомендации

Соединение проводов должно соответствовать правилам безопасности

Схема разводки кабелей в квартире состоит из верхнего и нижнего уровня. К нижнему проведены розетки, предназначенные для питания потребителей, мощность которых может достигать 2 кВт: стиральные машины, бойлеры, микроволновые печи. Чтобы не подвергать линии риску перегрева и обгорания, здесь целесообразно провести медный кабель с максимально допустимым для бытовых розеток сечением жил.

Верхний уровень используется для питания дверных звонков, потолочных и настенных ламп. Эти изделия потребляют минимальное количество электричества, особенно если в них установлены современные светодиодные лампы. Поверху можно пустить тонкий и недорогой алюминиевый кабель, запаса мощности которого хватит с большим резервом. При таком решении отдельным вопросом встает безопасный способ соединения двух несовместимых между собой металлов.

Токопроводящая паста

Чтобы избежать проблем с контактами после проведения монтажа, можно воспользоваться одним из таких приспособлений:

• Зажим. Изделие состоит из 3 стальных пластин. Жилы вставляются между ними, после чего пластины затягиваются болтами.
• Болт с 2 железными шайбами. Концы жил скручиваются кольцами и насаживаются на ось, между разными материалами устанавливаются шайбы. Закручивание гайки обеспечивает надежный контакт.
• Пружинный коммутатор. Его клеммы обработаны специальной смазкой против коррозии. Жилы вставляются в пазы и фиксируются пружинными рычагами.
• Колодки. Представляют собой стальную планку с контактами, запрессованную в пластиковый корпус. В концы кабеля вставляются в отверстия, где затягиваются болтами. Изделия могут использоваться для соединения 2-10 пар проводов.

Как отличить медь от других металлов

У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно. Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом. Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.

Недостатки

Недостатков у подобного вида проводов есть не мало:

• Текучесть металла. Алюминий имеет свойство растягиваться, это имеет негативное последствие в случае винтового соединения проводов. Соединения проводов со временем ослабевают, начинают греться, окисляться и подгорать, вплоть до полной потери контакта.
• Ломкость алюминия. В процессе старения и долгого эксплуатационного срока провода просто-напросто будут переламываться, особенно при частых нагрузках и перегревании. Это же нужно учесть, когда вы будете перезаделывать старые скрутки – при раскручивании и повторном их скручивании большой риск того, что жила переломится.

Все указанные недостатки в той или иной мере в конечном результате приводят к недолговечности всей системы электроснабжения и маленькому сроку ее эксплуатации. На вопрос, сколько служит алюминиевая электропроводка, вы получите исчерпывающий ответ – столько, сколько прослужит её изоляция. В зависимости от условий и способа прокладки срок службы 5-25 лет.

Коротко об элементе №29

Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.

Главное отличие меди от других металлов – окраска

. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.

Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях

с высокой долей вероятности.

Определение по цвету

Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.

В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.

Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.

Определение магнитом

Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие. Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%. Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).

Как различить медь и сплавы на ее основе?

В промышленности широко распространены медные сплавы. За многие годы исследований удалось получить немало материалов с уникальными свойствами: высокой пластичностью, электропроводностью, химической стойкостью, прочностью (все зависит от легирующих добавок). Самыми распространенными являются бронзы (с добавкой олова, алюминия, кремния, марганца, свинца и бериллия), латуни (с добавлением 10-45% цинка), а также медно-никелевые сплавы (нейзильбер, мельхиор, копель, манганин).

Сложность в плане идентификации представляют лишь бронзы и латуни, поскольку медно-никелевые сплавы значительно отличаются цветом из-за низкого содержания меди.

Медь или латунь?

В латуни может содержаться от 10 до 45% цинка – металла серебристо-серого цвета. Естественно, чем больше цинка, тем бледнее сплав. Однако, высокомедные латуни, в которых количество добавок не превышает 10%, мало отличаются по цвету от медного образца. В этом случае остается лишь доверять своим ощущениям: латунь намного тверже, труднее поддается изгибу (для большей достоверности желательно сравнение с эталонным образцом). Можно попробовать снять стружку: медная будет иметь форму завитка, латунная – прямолинейную, игольчатую. При помещении образцов в раствор соляной кислоты реакции с медью не наблюдается, а на поверхности латуни образуется белый налет хлорида цинка.

Медь или бронза?

Как и латуни, бронзы гораздо прочнее, что объясняется присутствием в сплаве более твердых металлов. Самой достоверной будет проба «на зубок» — на поверхности бронзы вряд ли останется след от надавливания.

Можно также поэкспериментировать с горячим солевым раствором (200 г поваренной соли на 1 литр воды). Медный образец через 10-15 минут приобретет более интенсивный оттенок, чем бронзовый.

Для тех, кто знаком с электротехникой

Очень часто в качестве лома цветных металлов сдаются медные жилы от электрических кабелей, и нередки случаи, когда при производстве электротехнической продукции используется медненый алюминий. Этот материал имеет значительно меньшую плотность, но из-за неправильной геометрической формы определить объем для расчета плотности довольно сложно. В этом случае определить медь можно по электрическому сопротивлению (естественно, при наличии соответствующих приборов – вольтметра, амперметра, реостата). Измеряем сечение и длину жилы, снимаем показания приборов, и – закон Ома вам в помощь. Удельное сопротивление – достаточно точная характеристика, по которой можно с высокой долей достоверности идентифицировать любой металл.

Почему нельзя соединять старую алюминиевую проводку и медные провода

При длительной эксплуатации возникает необходимость замены части электрического кабеля. Также в ходе ремонта проводится дополнительное разветвление проводки ради получения дополнительных точек электропитания.

В этой ситуации возникает необходимость стыковки алюминиевого и медного элементов.

Проблема соединения связана с двумя факторами:

1. Различное удельное сопротивление у двух металлов. Даже надежная скрутка будет подвергаться внешнему воздействию из-за большего теплового расширения алюминия.
2. Наличие оксидных пленок. Такие элементы есть у обоих веществ, но имеют различное сопротивление. Это способствует еще большему повышению температуры в месте соединения.

При эксплуатации под нагрузкой в точке контакта появляется искрение, что препятствует нормальной проводимости тока и создает условия для возникновения возгорания.

Несмотря на такую ситуацию, соединение меди и алюминия возможно. С этой целью используют специальные технологичные приемы:

• лужение при помощи паяльника и припоя – подходит для обработки медного провода;
• смазка – используется специальная смазка для предотвращения окисления металла в месте контакта;
• применение металлических переходников.

Среди представителей последней группы известны следующие приспособления:

1. Соединения типа «орешек». Представляют собой три параллельные пластины, где между двумя соседними элементами закладываются разные провода. Соединение укладывается в пластиковый короб.
2. Клеммные колодки. Распространенный и недорогой способ. При закладке проводов с двух сторон следует только не допускать касания внутри между собой.
3. Болтовое соединение. Такой способ отличается простотой конструкции при недоступности других способов. Два проводника разделены между собой шайбами подходящего диаметра, насаженные на болт.
4. Пружинные клеммы. Готовое изделие целесообразно применять при монтаже. Способ отличается простотой и надежностью крепления.

Любой способ позволяет уйти от возможного скручивания проводов, и повышает безопасность при использовании электрической энергии.

Медь или алюминий: что лучше всего подходит для проводки?

Сейчас подавляющее большинство электриков используют медную проводку вместо алюминиевой. Но почему? Чем медь лучше алюминия? Ответ в нашей статье.

В СССР вся проводка была алюминиевой, а в современных новостройках таких уже и не встретишь. Но чем медь лучше алюминия? Какую проводку лучше использовать для дома: медную или алюминиевую? Рассказываем, почему материал проводов так быстро и безспворотно изменился.

Какую проводку сделать в квартире

Раньше большинство домашней проводки состояло из алюминия. Мощность была небольшой, электроприборов и вовсе было лишь несколько. Техника развивалась, приборы становились мощнее, что повысило требования к проводке и изоляционным материалам. ПУЭ гласит, что жилые помещения должны быть оснащены медной проводкой.

Достоинства и недостатки алюминия

Меньшая плотность – более низкая масса. Если нагрузка планируется небольшой, то все еще может использоваться для простых сетей.

Превосходство алюминия над медью для ЛЭП

Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!

Вес

Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м 3 , а алюминия 2700 кг/м 3 . То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.

Вернёмся в наше время

Алюминиевые провода

стоят дешевле, чем медные, но у них есть ряд недостатков. Алюминий быстрее окисляется при взаимодействии с воздухом, обладает меньшей электропроводностью, непрочен и боится перегибов (крошится). Так что если в Вашем доме проводка сделана из алюминия, советую заменить ее на медную как более прочную, стойкую, да вдобавок и менее подверженную коррозии.

Какой же кабель покупать для своей квартиры?

Подойдёт бытовой кабель ПВС, NYM, ВВГ и ВВГ с индексом «НГ».

Срок службы кабеля ВВГ по ГОСТ 16442-80 — не менее 30 лет

ПВС — это медный силовой кабель

со скрученными жилами и круглым сечением. Его используют, в частности, для изготовления удлинителей, а также для подключения бытовых электроприборов и электроинструмента. Токопроводящая жила сделана из медной отожжённой проволоки повышенной гибкости, а оболочка и изоляция — из ПВХ-пластиката. Изоляция у кабеля ПВС бывает двух цветов: черного и белого.

У кабеля NYM

есть дополнительный слой мело-резиновой изоляции, который препятствует появлению трещин при эксплуатации в неблагоприятных условиях. Внешняя изоляция сделана из эластичного пластиката (это повышает электробезопасность). Данный кабель предназначен для электроустановки и прокладки проводки внутри помещений.

Нажав на картинку с проводом можно посмотреть р асширенные технические характеристики

ВВГ — силовой кабель

, который используется для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках (напряжение должно составлять 0,66 и 1кВ, а температура окружающей среды — от -50 градусов Цельсия до +50 градусов Цельсия). Радиус изгиба при прокладке кабеля не должен составлять менее 6 диаметров кабеля. Токопроводящая жила сделана из меди или алюминия, изоляция — из ПХВ-пластиката, оболочка — из ПВХ-пластикат