Материалы, используемые в кабельной промышленности (медь)

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводников — проводов и шин.

Медь – металл, имеющий уникальное сочетание различных свойств: превосходная устойчивость к коррозии, высокая степень пластичности, привлекательные цвет и фактура, высокая теплопроводность и хорошая электропроводимость. После очистки от примесей медь приобретает розоватый на изломе цвет, становится мягкой и ковкой. Удаление примесей значительно повышает тепло- и электропроводность, поэтому большая часть всей произведённой меди идёт на изготовление электротехнических изделий.

Чистая медь — ковкий и мягкий металл, достаточно тяжелый, отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди в электротехнике. Более 70% всей производимой меди идет на электротехнические изделия. Кабели, электротехнические шины, обмотки трансформаторов и другие электротехнические изделия изготавливаются из разных сортов меди.

В большинстве случаев для электротехнических нужд используется так называемая технически чистая медь, содержащая около 0,02-0,04% кислорода, но для изделий, требующих максимальной электропроводности, применяют особую, «бескислородную» медь.

Хочу все знать

При ответе на вопрос, что собой представляет электротехническая медь, совсем не обязательно изучать лекции по такой науке, как химия, и заучивать определенные прописные термины. Достаточно обратить внимание на самые важные технические и эксплуатационные характеристики меди. Стоит рассмотреть основные методы ее получения, сферу применения, а также упомянуть о тех, кто занимается производством меди, предназначенной для нужд мировой электротехнической промышленности.

Если учесть тот факт, что примерно 80% от всей добываемой сейчас меди получаются в итоге переработки разных сульфидных руд, можно отметить, что материал отличается повышенными показателями себестоимости. Она обычно оправдана достаточно широким спектром ее использования.

Основные характеристики меди – электротехнической и стандартной

Медь, как материал, имеет по всем параметрам уникальное сочетание самых разных свойств. Среди них можно отметить такие преимущественные характеристики, как:

• Идеальные параметры стойкости к разрушительной коррозии;
• Высокий уровень эластичности;
• Наличие привлекательного цвета, а также фактуры;
• Высокие параметры проводимости тепла;
• Идеальная электропроводность.

После того, как медь полностью очищается от разнообразных примесей, она принимает розоватый оттенок на изломе, а также становится очень мягкой по структуре. Удаление большого количества разнообразных примесей в значительной степени повышает ее электро- и теплопроводность. По этой причине большая часть всей изготовленной меди идет на то, чтобы из нее были изготовлены разные электротехнические изделия.

В большом количестве случаев для достижения основных электротехнических нужд используется специальная чистая с технической точки зрения медь. В ней содержится примерно 0,02-0,04% кислорода. Для изделий, которые требуют максимальных показателей электропроводности, используют специальную, не имеющую в своем составе кислород, медь.

Среди самых важных качественных характеристик можно отметить такие факторы, как:

• Удельный вес примерно равен 8,93 г/cм3;
• Параметры сопротивления при 20 градусах равны примерно 0,0167 Ом х мм2/м;
• Показатели температуры для эффективного плавления, которая составляет 1083 градусов.

В настоящее время предприятия из качественной меди производят самые разные изделия, к которым можно отнести провода, кабели, обмотки для трансформаторов, а также электротехнические шины.

Основные методы получения меди

Качественная электротехническая медь представляет собой чистый металл, потому что любая, даже незначительная примесь значительно снижает показатели электропроводности. Например, всего 0,002 % такого вещества, как алюминий, несмотря на то, что он тоже является проводником, в состоянии привести к тому, что степень проводимости снизится примерно на 10%. Чего уж говорить о тех примесях, которые не являются проводниками вообще. Именно по этой причине любой технический брак не может быть допустимым.

Чтобы получить максимально качественную и чистую медь, используется метод, который называется электрорафинированием, он основан на таком процессе, как электролиз. Производятся идеальные условия, способствующие отделению примесей от частиц самой меди. Обычно они оседают на одном каком-то электроде, потому в результате можно получить особую электромеханическую медь, чистота которой составляет 99,999%, от требуемого уровня, предназначенного для разных электротехнических нужд.

Можно отметить еще одну достаточно важную сферу применения – изготовление сплавов на основе меди или с добавлением ее. Интересным является то, что мягкая по структуре медь в сочетании с иными металлами образует совершенно не мягкие, но, наоборот, очень твердые сплавы, то есть растворы. В них атомы от разнообразных металлов распределяются очень равномерно.

Если добавить в красную медь специальный продукт огневого процесса рафинирования, добавление небольшого количества мышьяка серьезно увеличит параметры ее прочности, но одновременно с этим будут ухудшены возможности такого процесса, как сварка.

Область применения меди

По показателям востребованности, весь объем меди, которая потребляется на мировом рынке, «расходится» в таких пропорциях:

• Современная электротехника и подобные качественные изделия – примерно 70%;
• Конструкционные элементы строительных объектов – 15%;
• Детали от машин и иных элементов – около 5%;
• Разнообразные транспортные области составляют 4%;
• На все остальное и на военные нужды в том числе приходится примерно 6%.

Относительно отраслей современной промышленности, то здесь первое место отведено именно строительству. К ней относится около 40% от общего объема меди, которая производится на данный момент.

Такая область современной промышленности, как электроника, забирает примерно 25%, на сферу машиностроения приходится 14 %, а на транспортную область около 11%. На широко потребление идет остаток в 9%.

Так как низкокислородная и не имеющая кислорода медь обладает идеальными литьевыми качествами, она может применяться в процессе изготовления выполненных из мели труб, для производства химико-технологического качественного современного оборудования, производительных автомобильных радиаторов и стандартных бытовых труб водопровода.

Производители качественной меди

Вся медь должна полностью соответствовать требованиям ГОСТа 434-78. По ним выпускают специальные медные шины такие промышленные предприятия, как:

• ГМК «Норильский никель», являющийся одним из самых крупным и основных производителей на территории России;
• Холдинг УГМК;
• ЗАО «Русская медная компания». В компании находится 11 предприятий в Казахстане и четырех крупных областей России.

Это крупные предприятия, но есть и более мелкие.

Разнообразные полезные детали

Общая технология изготовления медных шин является одинаковой на всех без исключения предприятиях, но современного покупателя интересует стоимость, которая при высоком качестве будет более доступной. Стоит отметить, что современные предприятия России соревнуются не в параметрах качества, так как оно у всех довольно высокое, но исключительно в стоимостной политике.

Чтобы достигнуть определенных условий в процессе работы основных токоведущих деталей, при изготовлении применяются разные инновационные решения и современные технические подходы:

• Полоса коллектора, то есть определенный сплав серебра и качественной меди, который превосходит обычную чистую по качеству медь по основным техническим и эксплуатационным качествам;
• Электротехнические используемые в промышленности профили, имеющие прямоугольную форму особого назначения;
• Совершенно твердые, имеющие чистую поверхность и полутвердые шины;
• Есть шины со специальным закруглением всех малых по параметрам сторон производимого сечения и так далее.

По причине подобного закругления можно достигнуть стойкости присутствующего покрытия изоляции, так как нет каких-либо резких по форме изгибов на всех углах. Также серьезно экономится общее количество меди без одновременной потери качественной проводимости. Еще одним преимуществом является эффективное распределение всей токовой нагрузки, причем максимально одинаково по всему сечению.

Шины, которые имеют более высокую чистоту всей присутствующей поверхности, предназначены для определенного электролитического покрытия участка следующего контакта серебром. Таким образом, можно достигнуть значительного снижения величины общего показателя сопротивления контакта.

По вопросам приобретениря кабелей из качественной электротехнической меди:

Как получают медь?

Медь, используемая в проводах и кабелях достаточно высокой чистоты. Для её получения используют медные руды (сульфидные, оксидные и смешанные). Напомню, что такое сульфидные руды — это ископаемое сырье, которое добывается в природе и состоит из тяжелого металла (руда), серы(сульфид) и разных примесей.

На долю сульфидных руд приходится почти вся добыча и запасы меди (среди рудной добычи). Самыми распространенными минералами по залежам и целесообразности добычи среди сульфидных руд являются — халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4).

В общем, на первом этапе добывают медьсодержащие руды.

Затем добытые руды необходимо очистить от всех примесей и посторонних металлов, чтобы на выходе получилась медь. Для этих целей используют следующие методы: пирометаллургический, гидрометаллургический и электролиз. Например, после пирометаллургического метода мы получим слитки меди, в которых самой меди будет 90 процентов. Неплохо, однако можно и лучше.

Затем эту черновую медь доводят до 99,99% чистоты методом электролитической очистки и мы получаем то, что и используется в энергетике.

Влияние примесей на свойства меди

Вопрос чистоты меди достаточно важен:

• при наличии 0,02% примеси алюминия электропроводность снижается примерно на 10%. А ведь алюминий достаточно хороший проводник
• при наличии 0,1% фосфора сопротивление увеличивается на 55%, следовательно проводимость уменьшается, как величина обратная сопротивлению
• если в меди будет висмут или свинец в количестве более 0,001%, то это вызывает красноломкость (растрескивание при горячей обработке давлением)
• кислород в меди затрудняет пайку и увеличивает удельное сопротивление. Чтобы этого избежать вводят присадку фосфора
• водород — образует микротрещины и повышает ломкость

Если присутствует несколько примесей, то бывают ситуации, что они взаимодействуют и их влияние увеличивается в разы.

Для использования меди для передачи электричества наличие примесей оказывает только негативный эффект.

Преимущества медных проводников

Медь неспроста выбирают в качестве заготовок для изготовления кабельной продукции. По сравнению с алюминием она обладает рядом достоинств:

• Сопротивление медных проводов ниже, чем у алюминиевых. Это позволяет использовать меньший диаметр сечения и снизить потери при нагревании.
• Хорошая коррозионная стойкость. Полная замена сетей снабжения производится после 30-35 лет эксплуатации.
• Пластичность. Медная проволока очень гибкая, что облегчает процесс укладки и избавляет от изломов.

Марки медных проводов и кабелей: маркировка, характеристики, производители и особенности применения

В продаже представлены десятки тысяч наименований различных проводов и кабелей. Часть из них выполнена по стандартам ГОСТ, а остальные представляют собой зарубежные аналоги. Среди всего многообразия широкое распространение получили изделия из меди. О них и пойдет сегодня речь. Чтобы не плутать в терминологии, для начала проясним, что такое медный кабель и провод.

Краткое содержимое статьи:

Марки медных проводов и где они применяются

Провод — одиночная, многожильная конструкция без изоляции или в резиновой, пластмассовой оплетке. Сегодня жилы проводов изготавливаются из меди или алюминия. Медь используется для изготовления надежных, силовых проводников. Отличается она от алюминия большим количеством положительных особенностей. В проводнике ниже сопротивление. Это снижает диаметр сечения, снижает тепловые потери при нагревании. Кабель обладает хорошей коррозийной стойкостью. Полная замена сетей снабжения осуществляется после тридцатилетней эксплуатации. Медь более гибкая, по сравнению с алюминием. Это облегчает процедуру укладки и избавляет от излома.

Расчет сечения

Сечение медного провода — это та площадь, которую имеет жила в поперечном разрезе. На величину оказывают влияние длительно допустимая нагрузка, сила тока.

Самый простой способ рассчитать сечение — воспользоваться данными таблиц, учитывающих условия эксплуатации и максимальный ток. Для этого потребуется еще два показателя — суммарная мощность электропотребителей (кВт или Вт) и напряжение (В). Первый указывают в технических паспортах или на корпусах приборов, а второй для городских квартир составляет 220 В.

Далее в специальных таблицах находят полученные значения мощности и сопоставляют с диаметром проводника. Помните, что в расчетах необходимо оставлять небольшой запас по диаметру. Ведь при подключении новой техники нагрузка возрастет.

Марки медных проводов

Каждый медный провод состоит из токопроводящей жилы из электротехнической меди. Внутри него находится еще несколько изолированных жил во внутренней оболочке. Сверху, в зависимости от вида, изделие покрывается защитным экраном. Нередко имеет металлическую броню.

По назначению кабели бывают силовыми, контрольными, радиочастотными. Самыми продаваемыми марками медных проводов признаны проводники:

ВВГ — силовое устройство с максимальным количеством жил 5 штук, стойкостью к влажности на 98%, температуре. Работает в сети с 1000 вольтными параметрами. Обладает черной или серой наружной оболочкой, белой, желтой или синей изоляцией. Имеет негорючий вид — ВВГнг .

NYM

— медный провод, имеющий поливинилхлоридную негорючую изоляционную прослойку. Пространство у него заполняется с помощью мелованной резины, из-за чего кабель обладает высокой прочностью и термостойкостью. Число жил в нем достигает 5 штук. Отличается от ВВГ тем, что стоит дороже. Его производят в круглой форме. Это неудобно, если нужно осуществлять внутреннюю прокладку. Проводник можно монтировать на природе. Его радиус изгиба позволяет проводить работы любых сложностей.

КГ

— гибкий медный провод, который применяется при постоянном, переменном напряжении для электропитания переносного оборудования, сварочного аппарата.

Характеристики сплавов

Зависеть электропроводность металлов может не только от количества имеющихся в них примесей, но и от других показателей. К примеру с повышением температуры нагрева способность меди пропускать сквозь себя ток снижается. Оказывает влияние на электропроводность такой проволоки даже способ ее изготовления. В быту и на производстве могут использоваться как мягкие отожженные медные проводники, так и твердотянутые. У первой разновидности способность пропускать сквозь себя ток выше.

Однако больше всего влияют, конечно же, используемые добавки и их количество на электропроводность меди. Таблица ниже представляет читателю исчерпывающую информацию относительно способности пропускать ток наиболее распространенных сплавов этого металла.

Электропроводность медных сплавов

Состояние (О — отожженная, Т-твердотянутая)

Оловянная бронза (0.75 %)

Кадмиевая бронза (0.9 %)

Алюминиевая бронза (2,5 % А1, 2 % Sn)

Фосфористая бронза (7 % Sn, 0,1 % Ρ)

Электропроводность латуни и меди сравнима. Однако у первого металла этот показатель, конечно же, немного ниже. Но при этом он и выше, чем у бронз. В качестве проводника латунь используется довольно-таки широко. Ток она пропускает хуже меди, но при этом и стоит дешевле. Чаще всего из латуни делают контакты, зажимы и различные детали для радиоаппаратуры.