بسبار النحاس مقابل بسبار الألومنيوم: السعة والوزن والتكلفة وواجب الخطأ

محتوى

1 النحاس مقابل الألومنيوم بسبار: الاختلافات التي تغير الرسومات
2 الموصلية والسعة والرياضيات الوزن
3 حيث يفشل النحاس والألومنيوم فعليًا في الموقع
4 التكلفة ودورة الحياة والأرقام التي يفتقدها المشترون
5 اختيارات التصميم التي تغير الحكم
- 5.1 سبائك ومزاج، وليس فقط "الألومنيوم"
- 5.2 العزل الذي يختم الموصل
6 قائمة مرجعية للاختيار العملي
7 الأسئلة المتداولة

عادةً ما يصل امتداد 3,200 حافلة مع عرضين أسعار ووسيطة واحدة: خيار الألومنيوم أرخص ويزن حوالي نصف الوزن، في حين أن خيار النحاس أصغر حجمًا، ويطابق رسومات المفاتيح الكهربائية المعتمدة، ويتصرف بالطريقة التي تتوقعها فرق الصيانة.

هنا هو الجواب القصير. يفوز الألومنيوم عندما تهيمن تكلفة المواد والوزن والخطوط الطويلة المستقيمة وتكون بيئة الموقع قابلة للإدارة. يفوز النحاس عندما يكون الغلاف الفضائي ضيقًا، أو عندما تكون مستويات الصدع مرتفعة، أو تكون كيمياء الموقع عدوانية، أو عندما تكون المعدات في كلا الطرفين مبنية حول أطراف نحاسية. معظم المشاكل لا تأتي من المعدن نفسه، ولكن من تفاصيل التصميم المنسوخة من المعدن الآخر.

النحاس مقابل الألومنيوم بسبار: الاختلافات التي تغير الرسومات

يختلف النحاس والألمنيوم في طرق القياس والاقتباس والتصميم. القيم أدناه هي التي تحرك الرسومات، وليست تلك التي تملأ الكتب المدرسية.

مقارنة النحاس والألومنيوم عند 20 درجة مئوية، مع النتيجة العملية لكل اختلاف.
الملكية	النحاس	الألومنيوم	ماذا يعني على الرسم
الموصلية الكهربائية	100% إاكس	61% إاكس	الألومنيوم needs about 1.5 to 1.6 times the cross-section for the same current
المقاومة عند 20 درجة مئوية	1.72 ميكروأوم·سم	2.83 ميكروأوم·سم	يجب أن تستخدم حسابات الخسارة وانخفاض الجهد القسم الحقيقي
الكثافة	8.96 جم/سم3 ³	2.70 جم/سم3 ³	عند السعة المتساوية، يزن الألومنيوم حوالي النصف
الموصلية الحرارية	401 وات/م·ك	237 وات/م·ك	تنتشر الحرارة بشكل أبطأ، لذلك يجب التأكد من ارتفاع درجة الحرارة عن طريق اختبار النوع
التوسع الخطي	16.5 × 10 ^-6 /ك	23 × 10 ^-6 /ك	الألومنيوم moves about 40% more, so long runs need expansion provision
ثابت ماس كهربائى k (IEC 60949)	226 أ·س ^1/2 / مم ²	148 أ·س ^1/2 / مم ²	وفي أقسام متساوية، يمتص النحاس ما يقرب من 2.3 مرة من I²t
أكسيد السطح	رقيقة وموصلة	عازل، يشكل في دقائق	الألومنيوم joints need brushing, compound and immediate assembly

ثلاثة صفوف تقود معظم القرارات. إذا كان عرض العلبة ثابتًا بالفعل، فإن الموصلية تقرر ما إذا كان الألومنيوم مناسبًا أم لا. إذا كان الجري طويلاً وفي الهواء الطلق، فإن التوسيع يحدد البدل. إذا كان مستوى الخطأ مرتفعًا، فإن ثابت الدائرة القصيرة يقرر ما إذا كان القسم سيزيد الحجم أم لا.

الموصلية والسعة والرياضيات الوزن

غالبًا ما تتم قراءة رقم IACS بنسبة 61% بشكل خاطئ حيث أن "الألومنيوم يحمل 61% من التيار". وهذا صحيح فقط عند المقاطع العرضية المتماثلة، ولا أحد يقيس حجم قضيب التوصيل بهذه الطريقة.

ستحتاج المقاومة المتساوية للتيار المستمر إلى حوالي 1.64 مرة من مساحة الألومنيوم، ومع ذلك فإن التصميمات التي تم اختبارها عادة ما تصل إلى ما يقرب من 1.5 إلى 1.6 مرة، لأن الشريط الأعرض يحتوي على سطح تبريد أكبر لكل أمبير. ثم يتبع الوزن الكثافة: حوالي 1.6 × 2.70 جم/سم3 ³ مقابل 8.96 جم / سم ³ ، لذا فإن شريط الألمنيوم المتساوي يحمل حوالي نصف كتلة النحاس.

مؤشر الملكية النسبية، النحاس = 100

إن توفير الوزن هذا ليس أمرًا تجميليًا: عدد أقل من الدعامات، ودعامات زلزالية أخف وزنًا، وفولاذ هيكلي أقل، وشحن أرخص. المقايضة هي الحجم. تحتاج نفس السعة في الألومنيوم إلى مساحة أكبر، وداخل حاوية ثابتة مقاس 600 مم يمكنها وحدها استبعاد الألومنيوم قبل مناقشة السعر.

حيث يفشل النحاس والألومنيوم فعليًا في الموقع

المفاصل وطبقة الأكسيد

يُنتج الألومنيوم أكسيدًا عازلًا خلال دقائق من تنظيفه بالفرشاة، وتنصهر تلك الطبقة عند درجة حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية. قد يُقرأ المفصل الذي يبدو مشدودًا على أنه مقاومة عالية ويسخن تحت الحمل، لذا يحتاج عمل الألومنيوم إلى تنظيفه بالفرشاة تحت مركب مضاد للأكسدة، والتجميع الفوري وعزم الدوران المُعاير. أكسيد النحاس رقيق ولا يمنع التوصيل بنفس الطريقة.

زحف وفقدان عزم الدوران

يزحف الألومنيوم تحت ضغط الترباس المستمر الذي يزيد عن 90 إلى 100 درجة مئوية تقريبًا عند المفصل، مما يفقد ضغط التلامس ببطء. تعتبر غسالات بيلفيل بالإضافة إلى فترة إعادة عزم الدوران الموثقة من الإجراءات المضادة القياسية. النحاس أكثر تسامحًا هنا، ولهذا السبب تقاوم فرق الصيانة ذات الخبرة بالنحاس التبديل.

التمدد الحراري على المدى الطويل

يتمدد الألومنيوم بنسبة 40% أكثر من النحاس. على مسافة 30 مترًا مع تأرجح 60 كيلو، يكون هناك ما يقرب من 12 ملم من الحركة الإضافية لامتصاصها من خلال الدعامات المنزلقة أو وصلات التمدد. عادةً ما تظهر إعادة تحديد تخطيط النحاس في الألومنيوم دون لمس الدعامات على شكل قضبان ملتوية في الموسم الحار الأول.

خطأ الطاقة ودرجة حرارة ماس كهربائى

مع ثوابت ثابتة الحرارة تبلغ حوالي 226 A·s ^1/2 / مم ² بالنسبة للنحاس و148 للألمنيوم، يصل المقطع العرضي المتطابق إلى درجة حرارته المحددة عند حوالي 43% من I²t النحاس. إما أن ينمو قسم الألومنيوم، أو أن وقت إزالة الحماية يقصر. الدراسة التنسيقية التي تتجاهل ذلك لم تنتهي.

التكلفة ودورة الحياة والأرقام التي يفتقدها المشترون

سعر الموصل هو الرقم الذي يقتبسه الجميع وهو أصغر جزء من القصة. يكلف الألومنيوم جزءًا صغيرًا من النحاس لكل كيلوغرام، وتحتاج إلى حوالي نصف الكتلة بقدرة متساوية، وبالتالي فإن فجوة المواد الخام واسعة. في الحزمة التي يتم تسليمها، يتقلص التوفير بمجرد إضافة العلبة الأوسع والمفاصل الأكبر والعمالة اللازمة لإعداد وصلات الألومنيوم بشكل صحيح.

حيث يقع المال والمخاطر في ترقية بقيمة 4000 ألف (ترجيح توضيحي)

تكلفة المواد 35%

التثبيت والدعم 20%

المساحة والتوجيه 15%

البيئة والتآكل 15%

توافق الإنهاء 10%

الصيانة والفحص 5%

يتم تفويت تكاليفين في أغلب الأحيان. أولاً، تعديل العلبة والمفاتيح الكهربائية: إذا كان تصميم الألومنيوم يحتاج إلى 800 مم حيث تم تركيب النحاس 600 مم، فإن ألواح الصلب والطلاء والشحن يمكن أن تمتص ثلث توفير الموصل. ثانيًا، الصيانة: يعد برنامج إعادة عزم الدوران الموثق على مدار 25 عامًا عملاً حقيقيًا، وليس حاشية سفلية.

عندما تتم المقارنة على مستوى busway بدلاً من مستوى الشريط، يتوقف الموصل عن كونه المتغير الرئيسي. يجمع نظام الممرات ذات الجهد المتوسط والمنخفض الذي تم اختباره الموصل والعزل والمفاصل وتوفير التمدد كمجموعة واحدة، وبالتالي فإن نتيجة اختبار النوع وتصميم الوصلة أكثر أهمية من السبائك.

High and Low Voltage Fully Insulated Busway System

نظام حافلات معزول بالكامل عالي ومنخفض الجهد مجموعة طرق حافلات مدمجة ومعزولة بالكامل لتوزيع الجهد المتوسط والمنخفض، مصممة حول الأداء المشترك، والتوسع المعياري، والمشاريع التحديثية ذات المساحة المحدودة. عرض المنتج →

اختيارات التصميم التي تغير الحكم

هناك ثلاثة قرارات تصميمية تقرب محلول الألومنيوم من النحاس من حيث الأداء، وعادةً ما تكون أرخص من تغيير المعدن.

سبائك ومزاج، وليس فقط "الألومنيوم"

الدرجة الكهربائية 1350 ناعمة وتزحف. توفر درجات مثل 6101-T6 وسبائك المغنيسيوم والألمنيوم قوة شد وصلابة أعلى، وهو أمر مهم بالنسبة للمسارات الأنبوبية ذاتية الدعم الممتدة بين الدعامات. إن تحديد "الألومنيوم" العادي بدون سبيكة ومزاج هو كيف تنتهي المشاريع بقضبان ومفاصل مترهلة تفقد عزم الدوران.

Ultra-High Voltage Magnesium-Aluminum Alloy Tubular Bus Bar

قضيب الحافلة الأنبوبي من سبائك المغنيسيوم والألومنيوم عالي الجهد للغاية قضبان توصيل أنبوبية من المغنيسيوم والألمنيوم UHV تتميز بموصلية عالية، وامتدادات دعم طويلة، وتوافق مع صب الإيبوكسي أو عزل PTFE في المحطات كثيرة المتطلبات. عرض المنتج →

العزل الذي يختم الموصل

يقوم قضيب التوصيل الأنبوبي المعزول بالكامل بإخراج سطح الموصل من البيئة تمامًا. تناسب أغطية مطاط EPDM والسيليكون الأنظمة المثبتة ميدانيًا، ويعطي صب راتنجات الإيبوكسي هيكلًا محكم الغلق لأعمال فئة 35 كيلو فولت، ويتم اختيار أغطية PTFE حيث تؤدي المقاومة الكيميائية. بمجرد إغلاق الألومنيوم، تختفي حجة التآكل بالنسبة للنحاس إلى حد كبير، وما يبقى هو السعة وطاقة الصدع والفضاء.

صب راتنجات الايبوكسي شريط الناقل الأنبوبي قضبان توصيل أنبوبية معزولة بالكامل ومحمية بالكامل مع عزل إيبوكسي مصبوب مفرغ وموصلات نحاسية خالية من الأكسجين، ومناسبة للمحطات الفرعية بجهد 10-35 كيلو فولت والتوزيع الداخلي. عرض المنتج →

في المحطات الفرعية الساحلية ومصانع الكيماويات، التركيبة التي نبنيها في أغلب الأحيان عبارة عن قضيب توصيل أنبوبي من سبائك الألومنيوم مع عزل مصبوب وتحولات ثنائية المعدن مطلية في أطراف النحاس: تكلفة الألومنيوم ووزنه، مع نقل كيمياء المفصل داخل مظروف مغلق.

قائمة مرجعية للاختيار العملي

العمل من خلال هذه قبل أن يتم إصلاح الاقتباس. يمكن لكل عنصر قلب الاختيار من تلقاء نفسه.

السعة بعد تخفيض درجة الحرارة المحيطة والارتفاع وتهوية العلبة.
مقاومة ماس كهربائى: ذروة التيار والحرارة في وقت المقاصة الحقيقي.
غلاف الفضاء: العرض والارتفاع ونصف قطر الانحناء المتاح على طول الطريق.
المواد الطرفية في كلا الطرفين، بما في ذلك وصلات المحولات والمولدات.
كيمياء الموقع: دورات الكلوريد والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والرطوبة والتكثيف.
ملف تعريف التحميل: مستمر أو دوري، لأن ركوب الدراجات يعاقب مفاصل الألومنيوم بقوة أكبر.
حدود الوزن على الفولاذ الموجود أو هيكل السقف أو الإطارات الداعمة.
من سيعيد عزم الدوران، وبأي أداة، وكم مرة.
اختبارات النوع المطبقة، على سبيل المثال سلسلة IEC 61439 لأنظمة توصيل قضبان التوصيل.
تكلفة دورة الحياة أكثر من 20 إلى 25 سنة، بما في ذلك الخسائر والصيانة والتسييج.

بالنسبة للوحة توزيع الجهد المتوسط أو المنخفض بدلاً من التشغيل الأنبوبي، هذا الدليل اختيار شريط الناقل المناسب لأنظمة الجهد المتوسط والمنخفض يتبع نفس التسلسل خطوة بخطوة.

الأسئلة المتداولة

هل يمكن للألومنيوم أن يحمل نفس التيار الذي يحمله النحاس؟

وليس في نفس المقطع العرضي. عند نسبة 61% من IACS، يحتاج الألومنيوم إلى ما يقرب من 1.5 إلى 1.6 ضعف المساحة لنفس الارتفاع في درجة الحرارة. تم اختبار الحجم والنوع وفقًا لهذا التصنيف، حيث يعمل بشكل صحيح؛ ويظهر الاختلاف في الحجم والوزن، وليس كتسوية من حيث المبدأ.

هل يمكن ربط النحاس والألومنيوم معًا مباشرة؟

تعتبر المفاصل الجافة المباشرة نقطة ضعف معروفة. يقع المعدنان بعيدًا عن بعضهما البعض في السلسلة الجلفانية، لذا فإن أي طبقة رطوبة تؤدي إلى التآكل الجلفاني للألمنيوم. استخدم التحولات ثنائية المعدن المطلية أو الواجهات المطلية بالقصدير مع مركب مضاد للأكسدة، وتبقى جافة ويمكن الوصول إليها للفحص.

أي المعدن أفضل عند مستويات الخطأ العالية؟

نحاس. وفي قسم متساوٍ فإنه يمتص ما يقرب من 2.3 مرة من I²t قبل أن يصل إلى درجة الحرارة المحددة. في المحطات الفرعية عالية الأخطاء التي تعمل إما على توسيع قسم الألمنيوم أو جعل النحاس الحل الإجمالي الأرخص.

هل يحتاج شريط الألمنيوم إلى مزيد من الصيانة؟

تحتاج وصلاتها المُثبتة بمسامير إلى جدول موثق لإعادة عزم الدوران، خاصة بعد الدورات الحرارية الأولى. تعمل التصميمات المصبوبة والمعزولة بالكامل على تقليل ذلك بشكل كبير، لأن الموصل محكم الغلق ويتم تصميم الوصلات بدلاً من إعدادها ميدانيًا.

لا يفوز أي من المعدن عالميًا. يشتري النحاس الاكتناز والتسامح مع الأخطاء والمفاصل التي يمكن التنبؤ بها. يشتري الألومنيوم التكلفة والوزن، بشرط أن يتم تصميم المفاصل والتمدد والبيئة بدلاً من افتراضها. قارن السعة ومستوى الخطأ والمساحة وكيمياء الموقع أولاً، ثم قم بإجراء مقارنة الأسعار على التصميم النهائي بدلاً من الرسم الأول.

إذا كنت تزن مادتين لمشروع معين وتحتاج إلى تحديد القسم ونوع العزل وتفاصيل الانتقال، فيمكن لفريقنا الهندسي إجراء الأرقام معك. أرسل لنا الواجب وشروط الموقع وسنقوم بإرجاع مقارنة الحجم بدلاً من صفحة الكتالوج.