Zašto bakar dominira električnom vodljivošću
Međunarodni standard za žareni bakar fiksira 100% IACS na otpornosti ekvivalentnoj 58,0 MS/m, a komercijalno čisti bakar dostiže taj nivo, zbog čega bakar ostaje referentni provodnik za kablove, sabirnice, namotaje transformatora i kola motora. Provodljivost je izuzetno osjetljiva na otopljene nečistoće: dio procenta fosfora može povući bakarni proizvod na otprilike 85% IACS, dok željezo, arsen i sumpor imaju sličan nesrazmjeran učinak. Dodaci legure koji podižu čvrstoću, kao što su berilijum ili hrom u familiji bakra-berilijuma i bakra-hroma, dodatno smanjuju provodljivost, tako da je dizajn provodnika uvijek trgovina između strujne{7}}nosivosti i mehaničke čvrstoće.
Klase provodljivosti, temperamenti i standardi
| Oznaka | Tip | Indikativna provodljivost | Tipična električna upotreba |
|---|---|---|---|
| C11000 | Elektrolitički bakar tvrdog koraka | Oko 100-101 % IACS | Kablovi, sabirnice, trakasti provodnici |
| C10100 / C10200 | Bakar{0}}bez kiseonika | Oko 101 % IACS | Vakum uređaji, visoko{0}}provodnici |
| C10700 | Srebro{0}}bakar | Oko 96-98 % IACS | Komutatori, namotaji{0} za visoke temperature |
| C12200 | Fosfor{0}}deoksidirani bakar | Oko 85 % IACS | Cijev za vodu i rashladne krugove |
| C17510 | Bakar{0}}berilij | Oko 45-60 % IACS | Opružni kontakti, opruge razvodnog uređaja |
Lim, traka i ploča za električnu proizvodnju se naručuju prema ASTM B152, sabirnica prema ASTM B187, tvrdo-izvučena i žarena žica prema ASTM B1 i ASTM B3, a šipka za izvlačenje provodnika prema ASTM B49 ili EN 13601. Oznake kvaliteta i hemijska ograničenja za kovani bakar su navedene u svojstvu kovanog bakra2. metoda otpornosti prema ASTM B193 ili IEC 60468, a električne performanse kabla su verifikovane serijom GB/T 3048. Temperature se kreću od žarenog preko pola-tvrđeg do tvrdog, a izbor postavlja ravnotežu između mogućnosti oblikovanja tokom namotavanja zavojnice i otpornosti na deformacije u radu.
Prenos i distribucija energije
Visoko{0}}bakar se troši u provodnicima energetskih kablova, sabirnicama, namotajima transformatora, strujnim putevima razvodnih uređaja, utikačima i konektorima. Dimenzioniranje provodnika balansira prvi trošak sa gubitkom otpora tokom vijeka trajanja, a u kontinuirano opterećenim kolima ekonomski optimalni poprečni- presjek je često veći od minimalne veličine koja zadovoljava samo porast temperature, jer energija ušteđena tokom radnog vijeka nadmašuje dodatni metal. Bakar je i dalje poželjan u zakrčenim podzemnim putevima, gdje njegova provodljivost omogućava manji instalirani omotač od aluminijskog ekvivalenta iste struje.
Motori, generatori i transformatori
Električni motori i sistemi koje oni pokreću čine otprilike 60% potrošnje električne energije u industrijskim ekonomijama, što čini mala povećanja efikasnosti u dizajnu mašina komercijalno značajnim. Statori, rotori i komponente vratila koriste visoku-provodljivost, bakar velike-vrste i legure bakra, a velike mašine koriste šuplje bakrene provodnike koji se iznutra hlade vodom ili vodonikom. Povećanje bakarnog presjeka-namota je jedan od ustaljenih puteva ka višoj klasi efikasnosti, a rotori od livenog bakra su usvojeni u serijskoj proizvodnji iz istog razloga. U proizvodnji transformatora dominiraju namotaji od bakra ili aluminija; gdje je odabran bakar, specificirani su klasa provodljivosti, temperament i ivica trake kako bi se gubici vrtložnih- i lutajućih struja držali pod kontrolom.
Fabrika mašina, metalurgije i elektrohemije
Izvan tržišta provodnika, bronzani zupčanici, pužni točkovi, spojnice, pričvršćivači, ležajevi i čahure nose pokretna opterećenja, dok silicijum bronza i kalajna bronza služe elastičnim elementima i dijelovima otpornim na koroziju-. Elektrometalurgija troši bakar u indukcijskim namotajima hlađenim vodom-, od sabirnica do ćelija i u kalupima za kontinuirano livenje napravljenim od bakra koji sadrži-hrom{4}}cirkonijum ili srebro-pri čemu se visoka toplotna provodljivost mora kombinovati sa otpornošću na omekšavanje. Bakar se također koristi kao dodatak za legiranje: dodaci u rasponu od 0,2 % do 0,5 % poboljšavaju čvrstoću i otpornost na atmosfersku i morsku koroziju nisko-legiranog konstrukcijskog čelika, a legure aluminijuma koje -koju taloženje- stvrdnjavaju se u transportnim konstrukcijama.
Specifikacija i inspekcija električnog bakra
Električni bakar se naručuje sa oznakom, temperamentom, dimenzijama i tolerancijom, stanjem rubova i zahtjevima provodljivosti navedenim u narudžbenici. Verifikacija pokriva otpornost prema ASTM B193 ili IEC 60468, zateznu čvrstoću i izduženje, veličinu zrna gdje je uključeno savijanje ili formiranje i provjere dimenzija prema ASTM B152 ili EN 13601 tolerancijama. Traka i sabirnica se isporučuju sa certifikatom o ispitivanju mlina u EN 10204 3.1 u kojem se navodi toplotni broj, hemijska analiza i električni rezultati, a težine zavojnica ili snopova su dogovorene tako da se automatizirane linije za namotavanje i štancanje ne prekidaju. Čistoća je važna koliko i sastav: oksidni kamenac, ivice i ivice smanjuju otpornost na kontakt i mogu oštetiti izolaciju tokom namotavanja, tako da se stanje površine provjerava prije slanja.
Često postavljana pitanja
P: Šta znači 100% IACS?
O: To je međunarodni standard žarenog bakra, koji definiše otpornost zapremine od 0,017241 oma kvadratni milimetar po metru, što je ekvivalentno 58,0 MS/m. Vodljivost bakarnih proizvoda se navodi kao procenat te referentne vrednosti.
P: Koji se bakar koristi za električne aplikacije?
O: Elektrolitički bakar C11000 otpornog na korak je materijal za provodnike opće{1}}namjene. C10100 i C10200 bez kiseonika su odabrani za vakuum i visoko{6}}rad, srebrni-nosivi C10700 gdje je potrebna otpornost na omekšavanje na temperaturi i fosfor-deoksidirani C12200{1} za cijevi1} umjesto struje.
P: Zašto fosfor tako oštro smanjuje električnu provodljivost?
O: Fosfor ostaje u čvrstom rastvoru u bakru i raspršuje elektrone provodljivosti. Čak i rezidualni nivo od nekoliko stotinki procenta dovoljan je da se provodljivost smanji na otprilike 85% IACS, zbog čega se deoksidirani bakar koristi za prijenos topline, a ne za provodnike.
P: Kako se provjerava provodljivost provodnika?
O: Mjerenjem otpornosti na obrađenom ili nacrtanom uzorku korištenjem metode ASTM B193 ili IEC 60468 i pretvaranjem rezultata u postotak IACS reference. Rezultati se navode zajedno sa podacima o zatezanju i istezanju na certifikatu o ispitivanju mlina.
P: Da li je bakar i dalje najbolji provodnik za velike kablove?
O: Bakar nudi najveću provodljivost od komercijalno dostupnih metala provodnika, tako da dozvoljava najmanji poprečni-presjek za datu struju. Aluminij je lakši i ima nižu cijenu po jedinici mase, i ostaje konkurentan na dugim rasponima iznad glave gdje težina zavisi.
P: Šta uzrokuje povećanje efikasnosti motora od sadržaja bakra?
O: Gubici bakra su proporcionalni gustoći struje. Povećanje poprečnog presjeka namota-smanjuje otpor, a samim tim i energiju izgubljenu kao toplinu, zbog čega se koriste povećano punjenje bakra i rotori od livenog bakra za postizanje viših klasa efikasnosti.
