Przewodnik miedziany
Miedź była używana w instalacjach elektrycznych od czasu wynalezienia elektromagnesu i telegrafu w latach dwudziestych XIX wieku. Wynalezienie telefonu w 1876 roku stworzyło dalsze zapotrzebowanie na drut miedziany jako przewodnik elektryczny.
Miedź jest przewodnikiem elektrycznym w wielu kategoriach okablowania elektrycznego. Drut miedziany jest używany w wytwarzaniu energii , przesyłaniu energii , dystrybucji energii , telekomunikacji , obwodach elektronicznych i niezliczonych rodzajach urządzeń elektrycznych . Miedź i jej stopy są również wykorzystywane do wykonywania styków elektrycznych . Okablowanie elektryczne w budynkach to najważniejszy rynek zbytu dla przemysłu miedziowego. Mniej więcej połowa wydobywanej miedzi jest wykorzystywana do produkcji przewodów elektrycznych i kabli.
Właściwości miedzi
Przewodnictwo elektryczne
Przewodność elektryczna jest miarą tego, jak dobrze materiał przenosi ładunek elektryczny . Jest to podstawowa właściwość w systemach okablowania elektrycznego. Miedź ma najwyższą przewodność elektryczną ze wszystkich metali nieszlachetnych : rezystywność elektryczna miedzi = 16,78 nΩ•m w temperaturze 20°C.
Teoria metali w stanie stałym pomaga wyjaśnić niezwykle wysoką przewodność elektryczną miedzi. W atomie miedzi najbardziej zewnętrzna strefa energetyczna 4s, czyli pasmo przewodnictwa , jest wypełniona tylko w połowie, więc wiele elektronów może przewodzić prąd elektryczny . Kiedy pole elektryczne jest przykładane do drutu miedzianego, przewodzenie elektronów przyspiesza w kierunku końca elektrododatniego , tworząc w ten sposób prąd. Te elektrony napotykają opór przed ich przejściem, zderzając się z atomami zanieczyszczeń, wakacjami, jonami sieci krystalicznej i niedoskonałościami. Średnia odległość przebyta między zderzeniami, zdefiniowana jako „ średnia droga swobodna ”, jest odwrotnie proporcjonalna do rezystywności metalu. Cechą charakterystyczną miedzi jest jej długa średnia droga swobodna (około 100 rozstawów atomowych w temperaturze pokojowej). Ta średnia droga swobodna wzrasta szybko, gdy miedź jest schładzana.
Ze względu na swoją doskonałą przewodność, wyżarzona miedź stała się międzynarodowym standardem, do którego porównywane są wszystkie inne przewodniki elektryczne. W 1913 r. Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna zdefiniowała przewodnictwo czystej miedzi handlowej w swoim Międzynarodowym standardzie miedzi wyżarzonej jako 100% IACS = 58,0 MS/m przy 20°C, zmniejszając się o 0,393%/°C. Ponieważ czystość komercyjna poprawiła się w ciągu ostatniego stulecia, przewodniki miedziane stosowane w przewodach budowlanych często nieznacznie przekraczają 100% standard IACS.
Głównym gatunkiem miedzi stosowanej w zastosowaniach elektrycznych jest miedź elektrolitycznie ciągliwa (ETP) (CW004A lub oznaczenie ASTM C11040). Ta miedź ma czystość co najmniej 99,90% i przewodność elektryczną co najmniej 101% IACS. Miedź ETP zawiera niewielki procent tlenu (0,02 do 0,04%). Jeśli miedź o wysokiej przewodności musi być spawana lub lutowana lub używana w atmosferze redukującej, można użyć specjalnie czystej miedzi beztlenowej (CW008A lub oznaczenie ASTM C10100); jest o około 1% bardziej przewodzący (tj. osiąga minimum 101% IACS).
Kilka metali przewodzących prąd elektryczny ma mniejszą gęstość niż miedź, ale wymaga większych przekrojów poprzecznych, aby przewodzić ten sam prąd i może nie nadawać się do użytku, gdy głównym wymogiem jest ograniczona przestrzeń. Aluminium ma 61% przewodnictwa miedzi. Pole przekroju poprzecznego przewodnika aluminiowego musi być o 56% większe niż przewód miedziany dla tej samej obciążalności prądowej. Konieczność zwiększenia grubości drutu aluminiowego ogranicza jego zastosowanie w wielu zastosowaniach, na przykład w małych silnikach i samochodach. Jednak w niektórych zastosowaniach, takich jak napowietrzne do przesyłu energii elektrycznej , przeważa aluminium, a miedź jest rzadko używana. [ potrzebne źródło ]
Srebro , metal szlachetny , jest jedynym metalem o wyższym przewodnictwie elektrycznym niż miedź. Przewodność elektryczna srebra wynosi 106% przewodności wyżarzonej miedzi w skali IACS, a rezystywność elektryczna srebra = 15,9 nΩ·m w temperaturze 20 °C. Wysoki koszt srebra w połączeniu z jego niską wytrzymałością na rozciąganie ogranicza jego zastosowanie do specjalnych zastosowań, takich jak powlekanie złączy i powierzchni styku ślizgowego oraz powlekanie przewodów w wysokiej jakości kablach koncentrycznych stosowanych przy częstotliwościach powyżej 30 MHz
Wytrzymałość na rozciąganie
Wytrzymałość na rozciąganie mierzy siłę potrzebną do pociągnięcia obiektu, takiego jak lina, drut lub belka konstrukcyjna, do punktu, w którym pęka. Wytrzymałość materiału na rozciąganie to maksymalna wartość naprężenia rozciągającego, jakie może wytrzymać przed pęknięciem.
Wyższa wytrzymałość miedzi na rozciąganie (200-250 N/mm2 po wyżarzeniu) w porównaniu z aluminium (100 N/mm2 dla typowych stopów przewodzących) to kolejny powód, dla którego miedź jest szeroko stosowana w przemyśle budowlanym. Wysoka wytrzymałość miedzi jest odporna na rozciąganie, przewężenie, pełzanie, nacięcia i pęknięcia, a tym samym zapobiega awariom i przerwom w działaniu. Miedź jest znacznie cięższa niż aluminium dla przewodów o równej obciążalności prądowej, więc wysoka wytrzymałość na rozciąganie jest równoważona przez jej zwiększoną masę.
Plastyczność
Ciągliwość to zdolność materiału do odkształcania się pod wpływem naprężeń rozciągających . Często charakteryzuje się to zdolnością materiału do rozciągnięcia w drut . Plastyczność jest szczególnie ważna w obróbce metali , ponieważ materiałów, które pękają lub łamią się pod wpływem naprężeń, nie można młotkować, walcować ani ciągnić (ciągnienie to proces wykorzystujący siły rozciągające do rozciągania metalu).
Miedź ma wyższą plastyczność niż alternatywne przewodniki metalowe, z wyjątkiem złota i srebra. Ze względu na wysoką plastyczność miedzi łatwo jest uzyskać średnice o bardzo wąskich tolerancjach.
Połączenie wytrzymałości i plastyczności
Zwykle im mocniejszy metal, tym mniej giętki. Nie inaczej jest w przypadku miedzi. Unikalne połączenie wysokiej wytrzymałości i wysokiej plastyczności sprawia, że miedź jest idealna do systemów okablowania. Na przykład w skrzynkach przyłączeniowych i na zakończeniach miedź można zginać, skręcać i ciągnąć bez rozciągania lub łamania.
Odporność na pełzanie
Pełzanie to stopniowe odkształcanie materiału w wyniku ciągłego rozszerzania się i kurczenia w warunkach „obciążenie, brak obciążenia”. Proces ten ma niekorzystny wpływ na układy elektryczne: końcówki mogą się poluzować, powodując nagrzewanie się połączeń lub tworzenie niebezpiecznych łuków.
Miedź ma doskonałe właściwości pełzania, które minimalizują poluzowanie połączeń. W przypadku innych metalowych przewodników, które ulegają pełzaniu, wymagana jest dodatkowa konserwacja polegająca na okresowym sprawdzaniu zacisków i upewnianiu się, że śruby pozostają dokręcone, aby zapobiec wyładowaniu łukowemu i przegrzaniu.
Odporność na korozję
Korozja jest niepożądanym rozpadem i osłabieniem materiału w wyniku reakcji chemicznych. Miedź generalnie jest odporna na korozję spowodowaną wilgocią, wilgocią, zanieczyszczeniami przemysłowymi i innymi wpływami atmosferycznymi. Jednak wszelkie tlenki korozji, chlorki i siarczki, które tworzą się na miedzi, są w pewnym stopniu przewodzące.
W wielu warunkach zastosowania miedź ma wyższy szereg galwaniczny niż inne popularne metale konstrukcyjne, co oznacza, że drut miedziany jest mniej podatny na korozję w mokrych warunkach. Jednak wszelkie metale anodowe w kontakcie z miedzią będą skorodowane, ponieważ zasadniczo zostaną uśmiercone na rzecz miedzi.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej
Metale i inne materiały stałe rozszerzają się podczas ogrzewania i kurczą podczas chłodzenia. Jest to zjawisko niepożądane w układach elektrycznych. Miedź ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej jak na materiał przewodzący prąd elektryczny. Aluminium, alternatywny wspólny przewodnik, rozszerza się prawie o jedną trzecią bardziej niż miedź w rosnących temperaturach. Ten wyższy stopień rozszerzalności, wraz z niższą ciągliwością aluminium, może powodować problemy elektryczne, gdy połączenia śrubowe są nieprawidłowo zainstalowane. Używając odpowiedniego sprzętu, takiego jak sprężynowe połączenia dociskowe i wypukłe lub dzielone podkładki na złączu, możliwe jest tworzenie połączeń aluminiowych, które pod względem jakości są porównywalne z połączeniami miedzianymi.
Przewodność cieplna
Przewodność cieplna to zdolność materiału do przewodzenia ciepła. W systemach elektrycznych wysoka przewodność cieplna jest ważna dla rozpraszania ciepła odpadowego, szczególnie na zakończeniach i połączeniach. Miedź ma o 60% wyższą przewodność cieplną niż aluminium, więc jest w stanie lepiej redukować gorące punkty termiczne w systemach okablowania elektrycznego.
Lutowalność
Lutowanie to proces, w którym dwa lub więcej metali łączy się ze sobą w procesie ogrzewania. Jest to pożądana właściwość w układach elektrycznych. Miedź jest łatwo lutowana, aby w razie potrzeby wykonać trwałe połączenia.
Łatwość instalacji
Wytrzymałość, twardość i elastyczność miedzi sprawiają, że bardzo łatwo się z nią pracuje. Okablowanie miedziane można zainstalować w prosty i łatwy sposób bez specjalnych narzędzi, podkładek, pigtaili lub mas uszczelniających. Jego elastyczność ułatwia łączenie, a twardość pomaga bezpiecznie utrzymywać połączenia na miejscu. Ma dobrą wytrzymałość na przeciąganie drutu przez ciasne miejsca („przeciąganie”), w tym przewody. Można go łatwo zginać lub skręcać bez łamania. Można go rozebrać i zakończyć podczas instalacji lub serwisowania przy znacznie mniejszym niebezpieczeństwie nacięć lub pęknięć. I można go podłączyć bez użycia specjalnych końcówek i łączników. Połączenie wszystkich tych czynników ułatwia elektrykom instalowanie drutu miedzianego.
typy
Solidne i osierocone
Drut lity składa się z jednego pasma miedzianego drutu metalowego, gołego lub otoczonego izolatorem. Jednożyłowe przewodniki miedziane są zwykle stosowane jako druty magnetyczne w silnikach i transformatorach. Są stosunkowo sztywne, nie wyginają się łatwo i są zwykle instalowane w zastosowaniach stałych, rzadko obsługiwanych i o małej elastyczności.
Drut linkowy ma grupę drutów miedzianych splecionych lub skręconych razem. Drut skręcony jest bardziej elastyczny i łatwiejszy w instalacji niż duży drut jednożyłowy o tym samym przekroju. Splatanie poprawia żywotność drutu w zastosowaniach z wibracjami. Szczególny przekrój przewodu linkowego zapewnia mu zasadniczo taką samą charakterystykę rezystancji jak przewód jednożyłowy, ale z dodatkową elastycznością.
Kabel
Kabel miedziany składa się z dwóch lub więcej drutów miedzianych biegnących obok siebie i połączonych, skręconych lub splecionych ze sobą w celu utworzenia pojedynczego zespołu. Kable elektryczne można uelastycznić, splatając przewody.
Druty miedziane w kablu mogą być gołe lub mogą być pokryte cienką warstwą innego metalu, aby zmniejszyć utlenianie , najczęściej cyny , ale czasami złota lub srebra . Powłoka może wydłużyć żywotność drutu i lutowanie . Kable skrętkowe i koncentryczne mają za zadanie tłumić zakłócenia elektromagnetyczne, zapobiegać promieniowaniu sygnałów oraz zapewniać liniom transmisyjnym określoną charakterystykę. Kable ekranowane są osłonięte folią lub siatką drucianą.
Aplikacje
Miedź elektrolitycznie ciągliwa (ETP), miedź o wysokiej czystości, która zawiera tlen jako środek stopowy , stanowi większość zastosowań w przewodnictwie elektrycznym ze względu na wysoką przewodność elektryczną i lepszą zdolność do wyżarzania . Miedź ETP jest używana do przesyłu energii , dystrybucji energii i telekomunikacji . Typowe zastosowania obejmują przewody budowlane, uzwojenia silnika, kable elektryczne i szyny zbiorcze . Miedziane beztlenowe są stosowane w celu przeciwdziałania kruchości wodorowej , gdy potrzebna jest duża ilość obróbki na zimno oraz w zastosowaniach wymagających większej ciągliwości (np. kable telekomunikacyjne ). Gdy problemem jest kruchość wodorowa i nie jest wymagana niska rezystywność elektryczna, do miedzi można dodać fosfor .
W niektórych zastosowaniach preferowane są przewodniki ze stopu miedzi zamiast czystej miedzi, zwłaszcza gdy wymagana jest wyższa wytrzymałość lub lepsza odporność na ścieranie i korozję . Jednak w porównaniu z czystą miedzią, wyższa wytrzymałość i odporność na korozję, które oferują stopy miedzi, są równoważone przez ich niższe przewodnictwo elektryczne. Inżynierowie projektanci rozważają zalety i wady różnych rodzajów przewodów miedzianych i ze stopów miedzi podczas określania, który typ należy określić dla określonego zastosowania elektrycznego. Przykładem przewodnika ze stopu miedzi jest kadmowej , który jest używany do elektryfikacji kolei w Ameryce Północnej. W Wielkiej Brytanii BPO (później Post Office Telecommunications ) stosowało linie antenowe z miedzi kadmowej z 1% kadmu dla dodatkowej wytrzymałości; dla linii lokalnych 40 funtów / milę (średnica 1,3 mm) i dla linii płatnych 70 funtów / milę (średnica 1,7 mm).
Poniżej podsumowano niektóre z głównych rynków zastosowań przewodów miedzianych.
Okablowanie elektryczne
Okablowanie elektryczne rozprowadza energię elektryczną w budynkach mieszkalnych, handlowych lub przemysłowych, przyczepach mieszkalnych, pojazdach rekreacyjnych, łodziach i podstacjach pod napięciem do 600 V. Grubość drutu jest oparta na wymaganiach dotyczących prądu elektrycznego w połączeniu z bezpiecznymi temperaturami roboczymi. Drut lity jest używany do mniejszych średnic; grubsze średnice są skręcane, aby zapewnić elastyczność. Rodzaje przewodów obejmują kable niemetaliczne/niemetaliczne odporne na korozję (dwa lub więcej izolowanych przewodów z niemetalową osłoną zewnętrzną), kable zbrojone lub kable BX (kable są otoczone elastyczną metalową obudową), kable w płaszczu metalowym, kable wejścia serwisowego, podziemny kabel zasilający, kabel TC, kabel ognioodporny i kabel z izolacją mineralną, w tym kabel z izolacją mineralną pokryty miedzią . Miedź jest powszechnie stosowana do budowy przewodów ze względu na jej przewodność, wytrzymałość i niezawodność. Przez cały okres eksploatacji instalacji elektrycznej budynku miedź może być również najbardziej ekonomicznym przewodnikiem.
Miedź stosowana w przewodach budowlanych ma wskaźnik przewodności 100% IACS lub lepszy. Miedziany drut budowlany wymaga mniejszej izolacji i może być instalowany w mniejszych kanałach niż w przypadku stosowania przewodów o niższej przewodności. Również stosunkowo więcej drutu miedzianego może zmieścić się w danym kanale niż przewodniki o niższych przewodnościach. To większe „wypełnienie drutem” jest szczególną zaletą, gdy system jest przebudowywany lub rozszerzany.
Miedziany drut budowlany jest kompatybilny z mosiężnymi i wysokiej jakości śrubami platerowanymi. Drut zapewnia połączenia, które nie korodują ani nie pełzają. Nie jest jednak kompatybilny z drutem aluminiowym lub złączami. Jeśli dwa metale zostaną połączone, może wystąpić reakcja galwaniczna. Korozja anodowa podczas reakcji może spowodować rozpad aluminium. Dlatego większość producentów urządzeń i sprzętu elektrycznego stosuje miedziane przewody ołowiane do połączeń z instalacjami elektrycznymi budynków.
„Całkowicie miedziane” okablowanie budynków odnosi się do budynków, w których wewnętrzne usługi elektryczne są prowadzone wyłącznie za pomocą okablowania miedzianego. W domach całkowicie miedzianych przewody miedziane są stosowane w wyłączników , okablowaniu obwodów odgałęzionych (do gniazdek, przełączników, opraw oświetleniowych itp.) klimatyzatory).
Próby zastąpienia miedzi aluminium aluminium w przewodach budowlanych zostały ograniczone w większości krajów, gdy stwierdzono, że połączenia aluminiowe stopniowo poluzowują się z powodu ich nieodłącznego powolnego pełzania, w połączeniu z wysoką rezystywnością i wytwarzaniem ciepła w wyniku utleniania aluminium w złączach. Styki sprężynowe w dużej mierze złagodziły ten problem w przypadku przewodników aluminiowych w przewodach budowlanych, ale niektóre przepisy budowlane nadal zabraniają stosowania aluminium.
W przypadku rozmiarów obwodów odgałęzionych praktycznie całe podstawowe okablowanie świateł, gniazdek i przełączników jest wykonane z miedzi. Dzisiejszy rynek aluminiowego drutu budowlanego ogranicza się głównie do większych rozmiarów przewodów stosowanych w obwodach zasilających.
Przepisy dotyczące okablowania elektrycznego określają dopuszczalny prąd znamionowy dla standardowych rozmiarów przewodów. Aktualna ocena przewodnika zmienia się w zależności od rozmiaru, dopuszczalnej maksymalnej temperatury i środowiska pracy przewodnika. Przewody stosowane w obszarach, w których chłodne powietrze może swobodnie krążyć wokół przewodów, generalnie dopuszcza się przewodzenie większego prądu niż przewód o małych rozmiarach zamknięty w podziemnym kanale kablowym z wieloma podobnymi przewodami przylegającymi do niego. Praktyczne temperatury znamionowe izolowanych przewodów miedzianych wynikają głównie z ograniczeń materiału izolacyjnego lub temperatury znamionowej podłączonego sprzętu.
Okablowanie komunikacyjne
Skrętka
typu skrętka jest najpopularniejszym kablem sieciowym i jest często używane w sieciach danych do połączeń krótkich i średnich (do 100 metrów lub 328 stóp). Wynika to z jego relatywnie niższych kosztów w porównaniu do światłowodu i kabla koncentrycznego.
Nieekranowana skrętka dwużyłowa (UTP) to podstawowy typ kabla do użytku telefonicznego. Pod koniec XX wieku UTP stały się najpopularniejszymi kablami w kablach sieci komputerowych, zwłaszcza jako kable krosowe lub tymczasowe połączenia sieciowe. Coraz częściej wykorzystywane są w aplikacjach wideo, przede wszystkim w kamerach bezpieczeństwa.
Kable plenum UTP , które biegną nad sufitami i ścianami wewnętrznymi, wykorzystują solidny miedziany rdzeń dla każdego przewodnika, dzięki czemu kabel zachowuje swój kształt po zgięciu. Kable krosowe, które łączą komputery z płytami ściennymi, wykorzystują skręcony drut miedziany, ponieważ oczekuje się, że będą zginane podczas ich użytkowania.
UTP to najlepiej zbalansowane przewody liniowe. Są jednak najłatwiejsze do wykorzystania. Jeśli chodzi o zakłócenia i bezpieczeństwo, często bierze się pod uwagę kabel ekranowany lub kabel światłowodowy .
Kable UTP obejmują: Kabel kategorii 3 , obecnie minimalny wymóg FCC (USA) dla każdego połączenia telefonicznego; Kabel kategorii 5e , ulepszone pary 100 MHz do obsługi sieci Gigabit Ethernet (1000Base-T); oraz kabel kategorii 6 , w którym każda para działa z częstotliwością 250 MHz, co zapewnia lepszą wydajność 1000Base-T.
W sieciach ze skrętką miedzianą certyfikację kabli miedzianych uzyskuje się poprzez serię dokładnych testów zgodnie z normami Stowarzyszenia Przemysłu Telekomunikacyjnego (TIA) lub Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO).
Kabel koncentryczny
Kable koncentryczne były szeroko stosowane w systemach komputerów typu mainframe i były pierwszym rodzajem głównego kabla używanego w sieciach lokalnych ( LAN ). Typowe zastosowania kabla koncentrycznego obejmują obecnie sieci komputerowe (Internet) i połączenia danych oprzyrządowania, dystrybucję wideo i CATV , transmisję RF i mikrofalową oraz linie zasilające łączące nadajniki i odbiorniki radiowe z ich antenami .
Podczas gdy kable koncentryczne mogą pokonywać większe odległości i zapewniają lepszą ochronę przed zakłóceniami elektromagnetycznymi niż skrętki, kable koncentryczne są trudniejsze w obsłudze i trudniejsze w prowadzeniu z biura do szafy z okablowaniem. Z tych powodów jest obecnie na ogół zastępowany tańszymi kablami UTP lub kablami światłowodowymi w celu uzyskania większej przepustowości.
Obecnie wiele firm CATV nadal używa kabli koncentrycznych w domach. Kable te są jednak coraz częściej podłączane do światłowodowego systemu transmisji danych poza domem. Większość systemów zarządzania budynkami wykorzystuje firmowe okablowanie miedziane, podobnie jak systemy przywoławcze/głośniki audio. Systemy monitoringu i domofonowe nadal często opierają się na miedzi, chociaż stosowane są również kable światłowodowe.
Okablowanie strukturalne
Większość linii telefonicznych może jednocześnie udostępniać głos i dane. Przed-cyfrowe okablowanie telefoniczne w domach nie jest w stanie obsłużyć potrzeb komunikacyjnych dla wielu linii telefonicznych, usług internetowych, komunikacji wideo, transmisji danych, faksów i usług bezpieczeństwa. Przesłuch , zakłócenia statyczne, niesłyszalne sygnały i przerwa w działaniu to typowe problemy związane z przestarzałym okablowaniem. Komputery podłączone do staromodnego okablowania komunikacyjnego często mają słabą wydajność Internetu.
„ Okablowanie strukturalne ” to ogólny termin określający lokalne okablowanie XXI wieku na potrzeby wysokowydajnych systemów telefonicznych, wideo, transmisji danych, bezpieczeństwa, sterowania i rozrywki. Instalacje zwykle obejmują centralną tablicę rozdzielczą, w której wykonywane są wszystkie połączenia, a także gniazda z dedykowanymi połączeniami dla gniazd telefonicznych, transmisji danych, TV i audio.
Okablowanie strukturalne umożliwia komputerom komunikowanie się między sobą bez błędów iz dużą szybkością, a jednocześnie jest odporne na zakłócenia między różnymi źródłami energii elektrycznej, takimi jak urządzenia gospodarstwa domowego i zewnętrzne sygnały komunikacyjne. Komputery w sieci mogą jednocześnie udostępniać szybkie łącza internetowe. Okablowanie strukturalne może również łączyć komputery z drukarkami , skanerami , telefonami , faksami , a nawet domowymi systemami bezpieczeństwa i domowym sprzętem rozrywkowym.
Poczwórnie ekranowany kabel koncentryczny RG-6 może przesyłać jednocześnie dużą liczbę kanałów telewizyjnych. Schemat okablowania w gwiazdę, w którym okablowanie do każdego gniazda rozciąga się do centralnego urządzenia dystrybucyjnego, ułatwia elastyczność usług, identyfikację problemów i lepszą jakość sygnału. Ten wzór ma zalety w stosunku do pętli łańcuchowych. Dostępne są narzędzia instalacyjne, wskazówki i techniki dotyczące sieciowych systemów okablowania wykorzystujących skrętki dwużyłowe, kable koncentryczne i złącza dla każdego z nich.
Okablowanie strukturalne konkuruje z systemami bezprzewodowymi w domach. Chociaż systemy bezprzewodowe mają z pewnością zalety w zakresie wygody, mają również wady w porównaniu z systemami z przewodami miedzianymi: większa przepustowość systemów wykorzystujących okablowanie kategorii 5e zazwyczaj obsługuje ponad dziesięciokrotnie większą prędkość niż systemy bezprzewodowe w przypadku szybszych aplikacji danych i większej liczby kanałów w aplikacjach wideo. Alternatywnie systemy bezprzewodowe stanowią zagrożenie dla bezpieczeństwa, ponieważ mogą przesyłać poufne informacje do niezamierzonych użytkowników za pośrednictwem podobnych urządzeń odbiorczych. Systemy bezprzewodowe są bardziej podatne na zakłócenia ze strony innych urządzeń i systemów, które mogą obniżać wydajność. Niektóre obszary geograficzne i niektóre budynki mogą nie nadawać się do instalacji bezprzewodowych, podobnie jak niektóre budynki mogą stwarzać trudności z instalacją przewodów.
Dystrybucja mocy
Dystrybucja energii jest końcowym etapem dostarczania energii elektrycznej do końcowego użytku. System dystrybucji energii przenosi energię elektryczną z systemu przesyłowego do konsumentów.
Kable elektroenergetyczne służą do przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej na zewnątrz lub wewnątrz budynków. Dostępne są szczegółowe informacje na temat różnych typów kabli zasilających.
Miedź jest preferowanym materiałem przewodzącym dla podziemnych linii przesyłowych pracujących pod wysokimi i bardzo wysokimi napięciami do 400 kV. Przewaga miedzianych systemów podziemnych wynika z ich wyższych objętościowych przewodności elektrycznych i cieplnych w porównaniu z innymi przewodnikami. Te korzystne właściwości przewodów miedzianych oszczędzają miejsce, minimalizują straty mocy i utrzymują niższe temperatury kabli. [ potrzebne źródło ]
Miedź nadal dominuje w liniach niskiego napięcia w kopalniach i zastosowaniach podwodnych, a także w elektrycznych kolejach, wyciągach i innych usługach zewnętrznych.
Aluminium, samo lub wzmocnione stalą, jest preferowanym przewodnikiem dla napowietrznych linii przesyłowych ze względu na jego mniejszą wagę i niższy koszt.
Przewody do urządzeń
Przewody do urządzeń do zastosowań domowych i przyrządów są wytwarzane z pęczków miękkiego drutu, który może być cynowany do lutowania lub identyfikacji faz. W zależności od obciążenia, izolacją może być PVC, neopren, etylen-propylen, wypełniacz polipropylenowy lub bawełna.
Przewody samochodowe
Przewody samochodowe wymagają izolacji odpornej na podwyższone temperatury, produkty ropopochodne, wilgoć, ogień i chemikalia. Najpopularniejsze izolatory to PVC, neopren i polietylen. Potencjały wahają się od 12 V dla układów elektrycznych do 300 V - 15 000 V dla przyrządów, oświetlenia i układów zapłonowych.
Drut magnetyczny
Drut magnetyczny lub drut nawojowy jest stosowany w uzwojeniach silników elektrycznych , transformatorów , cewek indukcyjnych , generatorów , słuchawek , cewek głośnikowych , pozycjonerów głowic dysków twardych, elektromagnesów i innych urządzeń.
Najczęściej drut magnetyczny składa się z całkowicie wyżarzonej, rafinowanej elektrolitycznie miedzi, aby umożliwić bliższe uzwojenie podczas tworzenia cewek elektromagnetycznych. Drut jest pokryty szeregiem izolacji polimerowych , w tym lakierem , zamiast grubszego tworzywa sztucznego lub innych rodzajów izolacji powszechnie stosowanych w przewodach elektrycznych. Gatunki miedzi beztlenowej o wysokiej czystości są używane do zastosowań wysokotemperaturowych w atmosferach redukujących lub w silnikach lub generatorach chłodzonych gazowym wodorem.
Mufy spawów do kabli miedzianych
Miedziana osłona stykowa jest zdefiniowana jako obudowa i związany z nią sprzęt, który ma na celu przywrócenie integralności mechanicznej i środowiskowej jednego lub więcej kabli miedzianych wchodzących do obudowy i zapewniających pewne wewnętrzne funkcje łączenia, łączenia lub łączenia.
Rodzaje zamknięć
Jak stwierdzono w dokumencie wymagań branżowych Telcordia GR-3151 , istnieją dwie główne konfiguracje zamknięć: zamknięcia doczołowe i zamknięcia liniowe. Zamknięcia doczołowe umożliwiają wprowadzenie kabli do zamknięcia tylko z jednego końca. Ten projekt może być również określany jako zamknięcie kopuły. Te zamknięcia mogą być używane w różnych zastosowaniach, w tym do łączenia gałęzi. Zamknięcia liniowe zapewniają wprowadzenie kabli na obu końcach zamknięcia. Mogą być używane w różnych zastosowaniach, w tym do łączenia gałęzi i dostępu do kabli. Zamknięcia liniowe można również stosować w konfiguracji czołowej, ograniczając dostęp kabli do jednego końca zamknięcia.
Miedziane złącze spawów jest definiowane przez cechy projektu funkcjonalnego i w większości przypadków jest niezależne od określonych środowisk wdrożeniowych lub aplikacji. W tej chwili Telcordia zidentyfikowała dwa rodzaje miedzianych zamknięć:
- Zamknięcia uszczelnione środowiskowo (ESC)
- Zamknięcia swobodnego oddychania (FBC)
ESC zapewniają wszystkie cechy i funkcje oczekiwane od typowego zamknięcia spawanego w obudowie, która zapobiega przedostawaniu się cieczy i oparów do wnętrza zamknięcia. Osiąga się to poprzez zastosowanie systemu uszczelniania środowiskowego, takiego jak gumowe uszczelki lub kleje topliwe. Niektóre ESC wykorzystują powietrze pod ciśnieniem, aby chronić zamknięcie przed wilgocią.
FBC zapewniają wszystkie cechy i funkcje oczekiwane od typowego zamknięcia splotu, które zapobiega przedostawaniu się wiatru, kurzu i owadów. Takie zamknięcie umożliwia jednak swobodną wymianę powietrza ze środowiskiem zewnętrznym. Dlatego możliwe jest, że wewnątrz zamknięcia utworzy się kondensacja. Konieczne jest zatem zapewnienie odpowiedniego drenażu, aby zapobiec gromadzeniu się wody wewnątrz zamknięcia.
Przyszłe trendy
Miedź będzie nadal dominującym materiałem w większości zastosowań przewodów elektrycznych, zwłaszcza tam, gdzie ważne są względy przestrzenne. Przemysł motoryzacyjny od dziesięcioleci rozważał zastosowanie przewodów o mniejszej średnicy w niektórych zastosowaniach. Wielu producentów zaczyna stosować stopy miedzi, takie jak miedź-magnez (CuMg), które umożliwiają wytwarzanie drutów o mniejszej średnicy, mniejszej wadze i lepszej przewodności. Stopy specjalne, takie jak miedź-magnez, zaczynają być coraz częściej wykorzystywane w zastosowaniach motoryzacyjnych, lotniczych i obronnych.
Ze względu na konieczność zwiększenia szybkości transmisji sygnałów głosowych i danych, oczekuje się dalszej poprawy jakości powierzchni drutu miedzianego. Oczekuje się, że zapotrzebowanie na lepszą ciągliwość i dążenie do „zera” defektów w przewodach miedzianych będzie kontynuowane.
Minimalna wytrzymałość mechaniczna drutu magnetycznego może ulec zmianie w celu poprawy odkształcalności i zapobieżenia nadmiernemu rozciąganiu drutu podczas operacji zwijania z dużą prędkością. [ potrzebne źródło ]
Nie wydaje się prawdopodobne, aby standardy czystości drutu miedzianego wzrosły powyżej obecnej minimalnej wartości 101% IACS. Chociaż miedź 6-dziewiątkowa (czystość 99,9999%) była produkowana w małych ilościach, jest niezwykle droga i prawdopodobnie niepotrzebna w większości zastosowań komercyjnych, takich jak magnesy, telekomunikacja i drut budowlany. Przewodność elektryczna miedzi 6-dziewiątki i 4-dziewiątki (czystość 99,99%) jest prawie taka sama w temperaturze otoczenia, chociaż miedź o wyższej czystości ma wyższą przewodność w temperaturach kriogenicznych. Dlatego w temperaturach innych niż kriogeniczne miedź 4-dziewiątka prawdopodobnie pozostanie dominującym materiałem w większości komercyjnych zastosowań przewodów.
Kradzież
Podczas boomu towarowego pierwszej dekady XXI wieku ceny miedzi wzrosły na całym świecie, zwiększając motywację przestępców do kradzieży miedzi z kabli zasilających i komunikacyjnych.
Zobacz też
- Drut magnetyczny
- Wyżarzanie przez zwarcie
- Certyfikacja kabli miedzianych
- Siarczek miedzi
- Drut aluminiowy pokryty miedzią
- Stal platerowana miedzią
- Galwanizacja
- Kabel miedziany w izolacji mineralnej
- Pasywacja (chemia)
- Lutowalność