I. types et caractéristiques des matériaux conducteurs principaux

1. Matériaux conducteurs pour le cuivre (Cu) Chang

Propriétés électriques

• Faible résistivité: résistivité d'environ 1,72 × 10⁻⁸Ω ・m à 20 ℃, juste au - dessus de l'argent (1,59 × 10⁻⁸Ω ・m), grand débit porteur, adapté à la transmission de haute puissance.

• Bonne stabilité conductrice: le coefficient de température (0.00393 / ℃) est modéré, le changement de température a moins d'impact sur la résistance.

Propriétés mécaniques

• Excellente ductilité: peut être laminé en feuille de cuivre extrêmement mince (par exemple 0,01 mm) ou tiré en fil fin (par exemple 0,02 mm de fil laqué) avec un rayon de courbure pouvant atteindre plus de 10 fois le diamètre.

• Résistance à la traction modérée: la résistance à la traction du cuivre pur est d'environ 220 ~ 250mpa, réduit à 190mpa après recuit, convient aux câbles flexibles (tels que les câbles souples en caoutchouc).

Résistance à la corrosion

• Forte résistance à la corrosion atmosphérique: pratiquement pas d'oxydation dans l'air sec, une couche d'oxyde dense (carbonate de cuivre alcalin) est générée à la surface dans un environnement humide, empêchant la corrosion supplémentaire.

• Moins résistant aux acides et alcalins: face à l'acide sulfurique, l'acide nitrique et d'autres médias corrosifs forts auront une réaction chimique, besoin d'une gaine isolante spéciale.

Coût et processabilité

• Coût plus élevé: environ 3 ~ 4 fois l'aluminium (prix du cuivre environ 80 000 yuans / tonne en 2025, aluminium environ 22 000 yuans / tonne).

• Usinabilité Ji bon: peut être facilement connecté par pression à froid, soudage (par exemple, soudage par ultrasons, soudage à l'étain), etc., la résistance du joint est faible.

2. Aluminium (AL) Rapport qualité - prix Shou choisir le matériau

Propriétés électriques

• Résistivité plus élevée: résistivité à 20 ℃ environ 2,83 × 10 ⁻⁸Ω ・m, 1,67 fois le cuivre, le même débit porteur doit augmenter la section transversale (environ 1,5 fois).

• Coefficient de température légèrement supérieur: 0.00403 / ℃, la résistance augmente plus rapidement à haute température, il faut faire attention à la réduction du débit de charge.

Propriétés mécaniques

• Faible densité (2,7 G / cm³): le poids est seulement 1 / 3 de cuivre, adapté aux lignes aériennes telles que les lignes à haute tension pour réduire la charge de poteau.

• Faible résistance à la traction: la résistance à la traction en aluminium pur est d'environ 90 ~ 120mpa, facile à plier mais faible résistance à la fatigue vibratoire, doit être associée à un noyau en acier (par exemple, un toron en aluminium de noyau en acier ACSR).

Résistance à la corrosion

• Surface facilement oxydable: la température normale génère un film d'alumine (al₂o₃), bien que l'isolation (résistivité 10¹² Ω · m), mais augmentera la résistance de contact du joint, doit être améliorée par le processus d'émaillage ou de sertissage.

• Résistance aux acides et alcalins supérieure à celle du cuivre: meilleure stabilité dans un environnement neutre ou faiblement alcalin (p. ex. sol).

Coût et processabilité

• Faible coût: le prix des matières premières est bas et le même poids peut produire des conducteurs plus longs, le coût combiné est d'environ 1 / 2 ~ 1 / 3 du cuivre.

• Limitation de la processabilité: soudure difficile (nécessite un flux d'aluminium spécial), les joints de sertissage à froid ont besoin d'une force de sertissage plus importante et sont sujets à un mauvais contact en raison du fluage.

3. Autres matériaux conducteurs (applications scéniques spéciales)

Tableau comparatif des caractéristiques de base des conducteurs en cuivre et en aluminium

Iii. Effets des caractéristiques des matériaux sur les scénarios d'application

1. Scénario dominé par la performance électrique

• Transmission haute puissance, courte distance: tels que les bus de sous - station, les lignes de connexion d'équipement industriel, préférez les conducteurs en cuivre, réduisez les pertes de résistance (la perte de fil du cuivre est inférieure de 40% à celle de l'aluminium).

• Transmission haute tension longue distance: Comme les lignes aériennes au - dessus de 110kV, choisissez le noyau en aluminium (comme les torons en aluminium à âme en acier), utilisez ses avantages légers pour réduire le coût de montage, tout en compensant les inconvénients de la résistivité élevée en augmentant la section transversale (par exemple, plus de 500 mm²).

2. Scénario dominé par les propriétés mécaniques

• Câbles pour appareils mobiles: tels que la chaîne de remorquage des machines de construction, les câbles miniers, les conducteurs en cuivre sélectionnés (torons fins multiples), en utilisant leur flexibilité et leur résistance à la fatigue en flexion (le taux de rupture du conducteur en aluminium est 3 fois supérieur à celui du cuivre après 100 Pliages).

• Ligne aérienne longue portée: comme la ligne de transmission de trans - Jiang, choisissez le toron d'aluminium de noyau en acier (noyau en acier enveloppé d'aluminium), le noyau en acier fournit la résistance à la traction (résistance à la traction ≥ 1200mpa), la couche d'aluminium est responsable de la conduction électrique.

3. Scénarios dominés par l'adaptabilité environnementale

• Environnement humide / corrosif: tels que les plates - formes offshore, les ateliers chimiques, sélectionnez des conducteurs en cuivre et un revêtement d'étain (la résistance à l'oxydation de l'étain est supérieure à celle du cuivre), ou sélectionnez des conducteurs en alliage d'aluminium (ajoutez du magnésium, du silicium et d'autres éléments pour améliorer la résistance à la corrosion).

• Environnement à haute température: Comme le câble à côté du four métallurgique, choisissez le conducteur de cuivre + isolation résistant à haute température (comme la bande mère de nuage), parce que le point de fusion du cuivre (1083 ℃) est beaucoup plus élevé que l'aluminium (660 ℃), la sécurité est plus élevée.

4. Scénarios sensibles aux coûts

• Câblage de bâtiments civils: Comme l'éclairage, la prise normale, le câble d'âme en aluminium peut être choisi (par exemple, type bvl), mais veuillez noter:

• Les connecteurs doivent utiliser des bornes de transition cuivre - aluminium (pour éviter la corrosion électrochimique par contact cuivre - aluminium);

• La section transversale doit être supérieure d'un ordre à celle des câbles en cuivre (par exemple 2,5 mm² pour le cuivre et 4 mm² pour l'aluminium).

Iv. Tendances du développement des matériaux conducteurs

1. Alliage de cuivre à haute conductivité: ajout de traces d'argent, de magnésium et d'autres éléments (tels que l'alliage Cu - AG), augmentation de la résistance à la traction (jusqu'à 300 MPa) sans augmentation significative de la résistivité, pour les câbles nécessitant une résistance mécanique élevée.

2. Conducteur en alliage d'aluminium: amélioration de la flexibilité de l'aluminium par des processus de traitement thermique tels que le recuit, tout en réduisant la résistance de contact du joint (comme le conducteur en alliage d'aluminium américain aa8030, 10% moins résistif que l'aluminium pur).

3. Technologie des conducteurs Composites: comme "aluminium plaqué cuivre + renfort en fibre de carbone", combinant conductivité et légèreté, pour câbles aérospatiaux.

Résumé: un « cadre décisionnel tridimensionnel » pour le choix des matériaux

1. Besoins électriques: la puissance, la distance de transmission déterminent la priorité de résistivité;

2. Conditions mécaniques et environnementales: la mobilité, la température, la corrosivité affectent la résistance des matériaux et la résistance aux intempéries;

3. Contraintes de coûts: lorsque la différence de prix entre le cuivre et l'aluminium est supérieure à 3 fois, le câble à âme en aluminium est plus rentable dans les scénarios de grande section transversale, tels que plus de 16 mm².