銅包鋁電纜定義:
銅包鋁電纜是指以鋁芯線代替銅成為電纜主體,外面包比例的銅層的電線電纜。對于機電安裝行業(yè),電線電纜在機電安裝工程中占據(jù)了重要的地位,作為其主要原材料的銅,占了電纜產(chǎn)品總成本的70%~80%,銅電纜的價格隨著銅價的上漲而急劇增長,對投資方和施工方在工程造價控制方面帶來大的困難,為此,銅包鋁電纜研究和應(yīng)用迅速增長。
銅包鋁電纜是指以鋁芯線代替銅成為電纜主體,外面包比例的銅層的電線電纜。對于機電安裝行業(yè),電線電纜在機電安裝工程中占據(jù)了重要的地位,作為其主要原材料的銅,占了電纜產(chǎn)品總成本的70%~80%,銅電纜的價格隨著銅價的上漲而急劇增長,對投資方和施工方在工程造價控制方面帶來大的困難,為此,銅包鋁電纜研究和應(yīng)用迅速增長。
以上介紹了銅包鋁電纜的定義,接下來我們就來說說銅包鋁電纜分類及銅包鋁電纜特性:
銅包鋁線纜是指以鋁芯線代替銅成為線纜主體,外面包比例的銅層的電線電纜。銅包鋁電纜就其用途來分,基本可分為兩類:一類是信號或通訊用途的銅包鋁電纜,另一類是供電用的銅包鋁電纜。就其特性,將銅包鋁和純銅電纜進行以下的比較。
一、銅包鋁通訊電纜
機械特性。純銅導(dǎo)體強度、伸長率比銅包鋁導(dǎo)體大,也就是說純銅在機械性能方面比銅包鋁好。從電纜設(shè)計的角度來看,純銅導(dǎo)體比銅包鋁導(dǎo)體機械強度好的優(yōu)點,在實際應(yīng)用過程中不需要。銅包鋁導(dǎo)體比純銅輕很多,因此銅包鋁的電纜在整體重量上比純銅導(dǎo)體電纜要輕,這樣會給電纜的運輸和電纜的架設(shè)施工帶來方便。另外銅包鋁比純銅軟一點,用銅包鋁導(dǎo)體生產(chǎn)的電纜在柔軟性方面比純銅的電纜好一點。
電氣性能。因為鋁的導(dǎo)電性比銅差,使得銅包鋁導(dǎo)體的直流電阻比純銅導(dǎo)體大,這點有無影響主要看電纜是否會被用來供電,如給放大器提供電源,如果被用來供電的話,銅包鋁導(dǎo)體將會導(dǎo)致額外的電力消耗,電壓降低較多。當(dāng)頻率超過5MHz時,此時的交流電阻衰減在這兩種不同的導(dǎo)體下沒有明顯的區(qū)別。當(dāng)然,這主要是因為高頻電流的集膚效應(yīng),頻率越高,電流的流動就越接近導(dǎo)體表面,在銅包鋁導(dǎo)體的表面實際上純銅材料,當(dāng)頻率高到時候,整個電流鍍在銅材質(zhì)里面流動了。在5MHz情況下,電流在近表面的約0.025毫米厚度中流動,而銅包鋁導(dǎo)體的銅層厚度比此厚度多約一倍。對于同軸電纜,因為傳輸?shù)男盘柺窃?/span>5MHz以上,因此銅包鋁導(dǎo)體和純銅導(dǎo)體傳輸效果是相同的。在實際測試電纜的衰減可以證明這一點。銅包鋁較純銅導(dǎo)體軟,在生產(chǎn)過程中容易進行矯直處理,因此在程度上可以說用銅包鋁的電纜要比用純銅導(dǎo)體的電纜回波損耗指標(biāo)好。
經(jīng)濟性。銅包鋁導(dǎo)體是按重量出售的,純銅導(dǎo)體也是按重量出售的,銅包鋁導(dǎo)體的價格要比相同重量的純銅導(dǎo)體貴一些。但是同樣重量的銅包鋁要比純銅導(dǎo)體長度長很多,而電纜是按長度計算的。相同重量,銅包鋁線是銅線長度的2.5倍,價格僅僅是每噸多幾百元。綜合下來,銅包鋁就很有優(yōu)勢。由于銅包鋁電纜比較輕,電纜的運輸成本、安裝架設(shè)成本都會有所降低,會給施工帶來的方便性。
二、銅包鋁電力電纜
直流電阻率。銅包鋁線的電阻率比純銅線大,約為純銅線的1.5倍,在陰值相同時,銅包鋁線重量約為純銅線的1/2。根據(jù)集膚效應(yīng)計算,在5MHz以上高頻時,與相同截面的銅導(dǎo)體相比,其電阻率相等。在50Hz頻率的電力電纜的使用中,其銅導(dǎo)體的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)在150mm2以上就逐漸顯得突出,同時由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,產(chǎn)生高次諧波電流和能源會注入到供電系統(tǒng)中,在系統(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生出相應(yīng)頻率的高次諧波電壓,致使電壓的波形發(fā)生畸變,增加供電系統(tǒng)的損耗,使導(dǎo)體發(fā)熱增加;此外,電纜使諧波放大,在接頭處產(chǎn)生過電壓而損壞電纜頭。采用銅包鋁導(dǎo)體會起到降低高次諧波產(chǎn)生的交流阻抗(電阻)的作用。在其他使用場合,通過采取提高銅包鋁單絲中銅的體積和相應(yīng)的工藝措施,使銅包鋁/銅復(fù)合導(dǎo)體在現(xiàn)有同規(guī)格導(dǎo)體的外徑尺寸上限內(nèi),滿足導(dǎo)體直流電阻要求。
接駁方式。采用銅包鋁導(dǎo)體可滿足目前待續(xù)多年的電線電纜在產(chǎn)品選型、設(shè)計、使用、安裝等方面的習(xí)慣,還對電纜的接線端子緊壓、錫焊接有利。
降低交流電阻。交流電阻是電流載流量的主要依據(jù),根據(jù)集膚效應(yīng)的原理,單根導(dǎo)線的表面,其單位面積通過的電流比導(dǎo)線的圓心單位面積通過的電流要大,也就是說,大截面導(dǎo)體的圓心在相同導(dǎo)體相成的圓面積內(nèi),圓心比圓周通過的電流要小,所以把圓心導(dǎo)體與圓周導(dǎo)體用不同的金屬組成是合理、經(jīng)濟的。影響交流電阻指標(biāo)除直流電阻、集膚效應(yīng)外,還有鄰近效應(yīng),與相同直流電阻的銅導(dǎo)體相比,采用銅復(fù)合導(dǎo)體后,單根導(dǎo)體內(nèi),鋁在園心,銅在外緣;在絞合導(dǎo)體內(nèi),內(nèi)層是銅包鋁,外層是純銅,而鋁對集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)都沒有銅敏感,同時銅復(fù)合導(dǎo)體會使導(dǎo)體總截面增加一部份,因此也增加了導(dǎo)體的表面積,改良了電纜的散熱條件,增加了散熱面積,而鋁的導(dǎo)熱系數(shù)與銅相近,在同等的材料成本條件下,交流電阻的指標(biāo)要經(jīng)濟得多。
具有良好的耐腐蝕性。鋁比銅易腐蝕,但由于銅包鋁材料已經(jīng)冶金化,鋁被銅所覆,不會被水、空氣接觸,達到與銅一樣的性能。銅包鋁/銅復(fù)合導(dǎo)體還更用利于避免電纜在長期使用過程中由于腐蝕、碰傷或因緊壓、錫焊接不好使導(dǎo)體與接線端子接觸不良、發(fā)熱引起銅層脫落和銅鋁兩種金屬之間形成電勢差,加速電化腐蝕,造成電纜端部燒毀的隱患。對于鋁導(dǎo)體,特別是在沿海的地區(qū),大氣中鹽霧所含有的氯離子會凝聚在鋁的表面,易在表面的雜質(zhì)和缺陷周圍引起局部腐蝕,形成孔洞、裂紋和微電池,加劇鋁導(dǎo)體的腐蝕。
成本低重量輕。與相同技術(shù)指標(biāo)的銅芯電纜相比,銅包鋁導(dǎo)體電纜可節(jié)約成本40%以上,銅包鋁/銅復(fù)合導(dǎo)體電纜可節(jié)約成本20%以上。銅包鋁線的比重僅為純銅線的37%-40%。在線徑、重量相等的情況下,其長度是純銅線的2.5倍。
良好的焊接性。銅包鋁線由于其表面同心包覆了一層純銅,因此具有跟純銅線一樣的可焊性,方便生產(chǎn)。雖然銅包鋁電纜已經(jīng)誕生,并正逐步得到應(yīng)用,但尚有不小阻力,主要表現(xiàn)為銅包鋁電纜尚比較難找到國家、行業(yè)的應(yīng)用依據(jù),難以得到設(shè)計單位的認(rèn)可。銅包鋁電纜尚有相當(dāng)多的產(chǎn)品還沒有3C認(rèn)證,行業(yè)尚停留在產(chǎn)品鑒定,制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的階段,不同品牌之間的產(chǎn)品規(guī)格、特性、使用標(biāo)準(zhǔn)差異較大,工程設(shè)計者應(yīng)用時難以把握,投資方暫時也不樂意接受。但是,隨著國家的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的逐步完善和認(rèn)可,銅包鋁電纜必將走向規(guī)范化,無疑將成為了未來幾年電線電纜的亮點,帶動整個行業(yè)的發(fā)展。