Drut ze stopu aluminium : Gdzie przewyższa czyste aluminium i miedź
Drut ze stopu aluminium jest ciągniony z aluminium zmieszanego z niewielkimi ilościami magnezu, krzemu, żelaza lub miedzi – zwykle w zakresie 1-2% – w celu zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie znacznie powyżej czystego aluminium, bez utraty dużej przewodności. Drut z czystego aluminium (gatunek 1350) jest miękki i podatny na pełzanie pod wpływem długotrwałych naprężeń mechanicznych, co ogranicza go głównie do szyn zbiorczych i krótkich odcinków. Drut stopowy, najczęściej serii 8000 (AA-8176 lub AA-8030), wytrzymuje zginanie, wibracje i naprężenia montażowe, jakich doświadczają przewody napowietrzne, przewody samochodowe i przewody budowlane.
W porównaniu do miedzi, drut ze stopu aluminium ma około jednej trzeciej ciężaru przy tej samej długości , dlatego dominuje w napowietrznym przenoszeniu mocy i jest coraz częściej stosowany w wiązkach przewodów samochodowych, gdzie redukcja masy wpływa na oszczędność paliwa. Kompromisem jest przewodność — drut ze stopu aluminium potrzebuje około 1,6 razy większego przekroju poprzecznego miedzi, aby przewodzić ten sam prąd, dlatego dobór miernika musi uwzględniać tę różnicę, a nie zastępować rozmiar na podstawie rozmiaru.
Typowe gatunki stopów i do czego każdy z nich jest zbudowany
Wybór gatunku zależy od tego, czy w zastosowaniu priorytetem jest wytrzymałość, przewodność czy odporność na pełzanie:
| Stopień stopu | Kluczowa właściwość | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|
| AA-8176 | Dobra równowaga wytrzymałości i przewodności | Przewód do budynków mieszkalnych i komercyjnych |
| AA-8030 | Większa plastyczność, łatwiejsze usuwanie izolacji i zakańczanie | Okablowanie obwodu odgałęzionego, zespoły zawierające duże złącza |
| 6201-T81 | Wysoka wytrzymałość na rozciąganie, niski ugięcie przy dużych rozpiętościach | Napowietrzne linie przesyłowe i dystrybucyjne (AAAC) |
Typowe gatunki drutu ze stopów aluminium i ich główne zastosowania.
Szczególnie 6201-T81 warto wyróżnić oddzielnie od drutów budowlanych z serii 8000 — jest to stop konstrukcyjny stosowany prawie wyłącznie w konstrukcji gołych przewodów napowietrznych (rdzenie AAAC i ACSR), a nie w izolowanych okablowaniach wewnętrznych, ponieważ jego wytrzymałość wynika z procesu obróbki cieplnej, a nie z tego samego profilu ciągliwości co drut z serii 8000.
Dlaczego metoda zakończenia ma większe znaczenie niż w przypadku miedzi
Większość awarii w terenie przypisywanych „złemu drutowi aluminiowemu” w rzeczywistości ma swój początek w końcówce, a nie w samym przewodzie. Aluminium tworzy cienką warstwę tlenku niemal natychmiast po wystawieniu na działanie powietrza, a warstwa ta jest słabym przewodnikiem. Pozostawiony bez rozwiązania w punkcie połączenia, powoduje narastanie rezystancji, nagrzewanie i ostatecznie awarię połączenia.
- Używaj złączy i zacisków specjalnie przystosowanych do aluminium (oznaczonych AL lub AL/CU), które zawierają związek przeciwutleniający i odpowiedni nacisk styku dla wyższego współczynnika rozszerzalności cieplnej aluminium
- Nałożyć przeciwutleniającą masę spoinową w miejscu połączenia przed zaciśnięciem lub przykręceniem, co zapobiegnie ponownemu tworzeniu się warstwy tlenku na powierzchni styku
- Dokręć ponownie połączenia śrubowe po początkowym cyklu termicznym, ponieważ większa szybkość rozszerzania i kurczenia się aluminium w porównaniu z miedzią może poluzować połączenie, które zostało prawidłowo dokręcone podczas montażu
Połączenia łączące bezpośrednio aluminium i miedź, bez urządzenia o klasie AL/CU, również są narażone na ryzyko korozji galwanicznej w miejscu styku dwóch metali, co przyspiesza uszkodzenie złącza w wilgotnym lub zewnętrznym środowisku.
Prawidłowy dobór drutu ze stopu aluminium
Ponieważ drut ze stopu aluminium przewodzi mniejszy prąd na jednostkę przekroju niż miedź, nie można bezpośrednio stosować tabel wymiarowych opracowanych dla miedzi. Standardową praktyką jest dobieranie rozmiarów przewodów aluminiowych o około dwa rozmiary AWG większe niż odpowiednik miedziany przy tym samym prądzie znamionowym — na przykład obwód miedziany 12 AWG zwykle osiąga średnicę 10 AWG w aluminium. Lokalne przepisy elektryczne publikują dokładne tabele równoważności i powinny one stanowić ostateczne odniesienie, a nie praktyczną zasadę, ponieważ obciążalność prądowa zależy również od rodzaju izolacji, temperatury otoczenia i wypełnienia przewodu.
W przypadku ciągów nad głową i na zewnątrz obliczenia ugięć i naprężeń zależą od wytrzymałości na rozciąganie konkretnego stopu, a nie od ogólnych wartości aluminium, dlatego w celu dokładnego zaprojektowania przęsła konieczne jest pobranie danych producenta dotyczących naprężenia i odkształcenia dla dokładnie określonego gatunku.
Pytania, które należy zadać dostawcy przed złożeniem zamówienia zbiorczego
Kilka kontroli specyfikacji zapobiega najczęstszym rozbieżnościom między podanym przewodem a rzeczywistymi potrzebami projektu:
- Jaki konkretny stop i stan jest dostarczany i czy odpowiada on gatunkowi określonemu na rysunkach elektrycznych projektu lub w normie?
- Czy drut jest zagęszczony czy standardowo skręcony? Zagęszczony splot zmniejsza całkowitą średnicę przewodu przy tym samym przekroju poprzecznym, co wpływa na dopasowanie złącza i przewodu.
- Jakie certyfikaty stron trzecich mają zastosowanie (UL, CSA lub równoważne), ponieważ aluminiowy drut budowlany bez odpowiedniego certyfikatu może powodować problemy ze zgodnością z przepisami podczas kontroli.
Uzyskanie pisemnego potwierdzenia tych trzech punktów przed złożeniem zamówienia zbiorczego pozwala uniknąć droższego problemu otrzymania drutu spełniającego ogólny opis „stopu aluminium”, ale nie określonego gatunku wymaganego w specyfikacji technicznej projektu.
