Почему медный кабель лучше алюминиевого?
Существует несколько факторов, которые заставляют выбирать медный кабель силовой вместо алюминиевого кабеля:
-
Медный кабель имеет лучшую проводимость по сравнению с алюминиевым. При такой же площади поперечного сечения жилы кабеля, медь может выдержать нагрузки значительно больше, чем алюминий.
Например, при площади сечения 10 мм2, алюминиевая жила может вынести электрический ток до 50А, а медная жила того же сечения выдерживает ток до 70А. То есть, если требуется заменить алюминиевый кабель по уже готовой магистрали и толщина кабеля ограничена, а предположительная нагрузка возросла, то прокладка медного кабеля вместо алюминиевого позволит, при тех же размерах кабеля, увеличить допустимую нагрузку.
- Медный кабель по сравнению с алюминиевым имеет большую химическую стойкость. Медь относится к благородным (инертным) металлам и не вступает в химическую реакцию с большинством веществ. А алюминий подвергается химическому воздействию, вследствие чего разрушается.
- Медный кабель имеет большую механическую прочность по сравнению с алюминиевым. Это можно наблюдать в местах присоединения алюминиевого кабеля в домашней проводке. В районе клемм, алюминиевая жила всегда очень примята и часто разрушена, что с медной жилой никогда не происходит.
Существует еще несколько факторов, которые делают медный кабель более предпочтительным, но всех их очень долго перечислять и описывать, так как они уже не так очевидны. А единственным положительным моментом алюминиевого кабеля служит его низкая цена по сравнению с медью.
| На сайте electrotechnika.ru Вы всегда сможете заказать и купить кабель силовой в нужном объеме, по самым выгодным ценам и на максимально удобных для Вас условиях. |
Нужно ли менять алюминиевую проводку на медную
Если старая алюминиевая проводка справляется с текущими нагрузками, то можно и не менять. Ревизия электросети в квартире — дело нелегкое и пыльное. Придется сверлить, штукатурить и, по сути, сделать капитальный ремонт. Эти мероприятия потратят кучу времени и денег.
Если же проводка не справляется, то она подлежит замене. Делать это следует как можно скорее. Признаки того, что провод не выдерживает нагрузку, таковы:
- перегрев свыше 40-50 °C (рука почти не терпит);
- запах гари;
- деформация изоляции из-за оплавления;
- потемнение кабелей;
- трещины на изоляции.
Дополнительная информация. Трещина может быть и незаметной. Если стена или окружающий воздух отсыреют, то через поврежденную изоляцию возможно протекание токов утечки. Они будут приводить к постоянным ложным срабатываниям противопожарного УЗО.
Другое дело, если вы делаете ремонт. В таком случае желательно заодно заменить и проводку на более мощную медную. Того же рекомендует и ПУЭ.
Замена электропроводки в квартире
Медные кабели более пригодны для передачи электричества, чем алюминиевые. Об этом говорят их технические параметры и ПУЭ. Поэтому ответственную проводку выполняют из меди. Неответственные и временные электрические сети прокладываются алюминием.
Главные недостатки алюминиевых проводов
Как и любому материалу, алюминию присущи свои отрицательные качества.
Места соединений проводников, изготовленных из алюминия, являются достаточно проблемными для прохождения тока. Это происходит из-за плёнки окисла, образующейся на его поверхности. Обладая высоким сопротивлением, эта плёнка способствует нагреву проводов. Особенно это опасно для кабелей, имеющих небольшое сечение. При нагреве алюминий имеет свойство расширяться, менять свою форму и пластичность. После остывания он возвращается в исходное состояние. Такие колебания приводят к тому, что в местах соединения проводников контакт со временем может нарушиться. Зазор между ними может явиться причиной искрения, часто приводящего к пожарам. По статистике, алюминиевая проводка является намного более пожароопасной, чем другие виды электропроводки.
Свойства алюминиевой кристаллической структуры приводят к тому, что металл подвержен растяжению. Такое качество плохо сказывается в местах соединений проводов, выполненных методом скрутки.
Высокое удельное сопротивление (0,027 Ом*мм2/м) не позволяет конкурировать алюминию с такими металлами, как медь (0,018 Ом*мм2/м). То есть он оказывает в полтора раза большее сопротивление прохождению электрического тока. Поэтому для одинаковой с медью пропускной способности кабели из алюминия должны иметь большее сечение.
Алюминию присуще такое негативное качество, как ломкость. Особенно это проявляется со временем, когда срок службы электрической алюминиевой проводки близок или превышает допустимый – 25 лет. Уже нельзя будет согнуть жилу с небольшим радиусом изгиба – она просто обломается. Поэтому рекомендуется по истечении срока службы менять алюминиевую электропроводку на другие её виды.
Согласно требованиям ПУЭ (правил устройства электроустановок), а также вышеописанным недостаткам, для проводки в квартирах и других помещениях алюминиевые кабели должны иметь сечение, равное или больше 16 мм2. Алюминиевая проводка должна соединяться болтовыми соединителями, зажимами с пружинными клеммами или клеммными колодками. Существуют специальные смазки, предотвращающие образование оксидной плёнки на поверхности проводников. Перед соединением желательно покрыть проводники такой смазкой. Таким образом, переходное сопротивление будет небольшим.
Алюминиевая проводка за границей
Производители новых алюминиевых сплавов, представляя свой продукт, часто указывают, что на Западе давно и успешно используют алюминиевую проводку. Так ли это?
В США и Канаде, начиная с середины 60-х годов, стали использовать алюминиевую проводку в связи с нехваткой медной. Там произошёл бум жилищного строительства, и одновременно выросли цены на медь. Проблемы были точно такие же, как и у советского алюминия марки АД0Е – текучесть, температурное расширение, окисление, коррозия при контакте со сталью и латунью. Речь идет об алюминии марки 1350, который по составу почти такой же, как и наш АД0Е, в чем можете убедиться, изучая таблицу ниже.
Состав алюминиевого сплава марки 1350
Кроме всех перечисленных проблем, американцы столкнулись с неправильным монтажом соединений, неправильной намоткой проводов на крепежные винты, да и часто для алюминия использовались устройства, предназначенные для меди, а коэффициенты теплового расширения не совпадали. Далеко неидеальные свойства алюминия вместе с проблемами установки привели к пожарам. Сейчас здания тех времен со старой проводкой многие страховые компании отказывают страховать.
Недостатки марки 1350 были критическими для использования внутри жилых помещений (но в воздушных линиях электропередач такой алюминий показал себя превосходно), потому уже в 70-х годах были разработаны новые сплавы на основе алюминия – это сплавы 8030 и 8176.
В них возросло содержание железа и меди. Повышенный состав железа в сплаве позволил решить проблему текучести, ведь атомы железа укрепили кристаллическую решетку сплава. Повышенное содержание меди дало сплаву более высокую прочность при повышенных температурах. Состав представлен ниже.
Сплавы 8030 и 8176 в ASTM B 800 (американский стандарт)
На данный момент в США и Канаде разрешено изготавливать алюминиевую проводку только из этих двух сплавов. Есть и европейский стандарт EN 573-3, который разрешает использование в Европе только двух этих сплавов серии 8000.
Сплавы 8030 и 8176 в EN 573-3 (европейский стандарт)
На данный момент в США алюминиевая проводка используется для подвода электрической энергии от общей электрической сети до распределительного щитка дома, подводящих электрических линий для высотных зданий, больниц, отелей, стадионов, реже применяются для подключения приборов с большим энергопотреблением (бойлер, кондиционер, сушилка, электроплита) и низковольтных установок.
В США официально разрешено использовать алюминиевую проводку для подключения розеток и осветительных приборов (сечение не менее 3,3 мм2). Об этом говорится в национальном электротехническом кодексе (NEC, пункт 340.104, где и указано минимальное сечение). На деле на рынке невозможно найти провод сечением менее 8,37 мм2 (8 AWG), а такой для внутренней разводки не подходит. Потому везде используется медная проводка, а судя по местным форумам там не очень хорошо относятся к алюминиевой проводке, даже нового типа.
Местная Алюминиевая Ассоциация выпускает подробные руководства по работе с алюминиевой проводкой, ведь повысить ее безопасность может только грамотный монтаж.
Отметим также, что в Европе для соединения алюминиевых проводов используют соответствующие контактные устройства. Например, винтовые зажимы изготавливают из алюминиевого сплава 2024, а винты – из сплава 6061, поверхность их покрыта оловом. Такие элементы имеют практически идентичный алюминиевому проводу коэффициент температурного расширения, что позволяет почти полностью нивелировать проблему текучести.
Сравнение алюминиевых и медных проводов по техническим характеристикам
Для того, чтобы понять, чем отличается медь и алюминий, нужно рассмотреть и сравнить их технические характеристики.
Свойства проводников
Основными электрическими свойствами материала проводников являются их удельное электрическое сопротивление, теплопроводность и температурный коэффициент сопротивления. К механическим свойствам можно отнести вес, прочность, удлинение перед разрывом и срок службы в режиме нормальной работы.
Удельное электрическое сопротивление
Удельное электрическое сопротивление – это способность материала оказывать сопротивление электрическому току при его протекании через проводник. Эта характеристика вычисляется по формуле:
Ρ = r⋅S/l,
где l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения, r – сопротивление.
Для сравнения:
| Материал проводника | Удельное электрическое сопротивление, Ом·мм²/м |
|---|---|
| Медь | 0,0175 |
| Алюминий | 0,0300 |
Как видно из этой таблицы, у меди удельное сопротивление ниже и, соответственно, она меньше нагревается и лучше проводит электрический ток.
Теплопроводность
Теплопроводность – это свойство проводника, которое показывает количество тепла, которое проходит в единицу времени через слой вещества
Для расчёта электрического кабеля данная характеристика является достаточно важной, так как от неё зависит безопасная эксплуатация электропроводки. Чем выше теплопроводность материала, тем он меньше нагревается и лучше отдает лишнее тепло. Для сравнения:
Для сравнения:
| Материал проводника | Теплопроводность, Вт/(м·К) |
|---|---|
| Медь | 401 |
| Алюминий | 202—236 |
Температурный коэффициент сопротивления
При нагревании различных материалов их электропроводимость изменяется. Характеристикой, которая показывает это изменение называется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Это значение выявляют с помощью специального измерителя ТКС и берут среднее значение этого коэффициента.
Для сравнения:
Маркировка проводов и кабелей и расшифровка марки
| Материал проводника | Температурный коэффициент сопротивления, 10-3/K |
|---|---|
| Медь | 4,0 |
| Алюминий | 4,3 |
Чем меньше температурный коэффициент сопротивления, тем большей стабильностью обладает проводник.
Вес и электропроводимость проводника
Медь намного тяжелее алюминия. Её плотность составляет 8900 кг/м³, а плотность алюминия 2700 кг/м³. Это означает, что проводник из меди будет тяжелее аналогичного по размеру алюминиевого провода в 3,4 раза.
Важно понимать, что электропроводимость меди более чем на 50% выше, чем у алюминия и, соответственно, чтобы проводник из алюминия мог провести такой же ток он должен быть больше медного на 50%. Поэтому эффективнее использовать медный проводник, чем кабель из алюминиевого материала. Поэтому эффективнее использовать медный проводник, чем кабель из алюминиевого материала
Поэтому эффективнее использовать медный проводник, чем кабель из алюминиевого материала.
Удлинение перед разрывом и прочность
Электрический кабель может работать в различных режимах и условиях эксплуатации, поэтому при выборе проводника очень важно учитывать его стойкость к механическим нагрузкам. Сопротивление на разрыв – характеристика, которая учитывает прочность материала и противодействие разрушающей нагрузке. Для сравнения:
Для сравнения:
| Материал проводника | Предел прочности на разрыв, кг/м² |
|---|---|
| Медь | 27 – 44,9 |
| Алюминий | 8 – 25 |
Исходя из анализа таблицы хорошо видно, что медь обладает высокой стойкостью к механическому воздействию и существенно превосходит алюминий по такой характеристике.
Срок службы
Срок службы электрической проводки зависит от условий эксплуатации и окружающей среды. Принято считать, что срок службы алюминиевого кабеля в нормальных условиях работы составляет 20-30 лет. В то же время медная проводка служит значительно дольше и срок её службы может достигать до 50 лет.
О выборе марки кабеля для домашней электропроводки
Свойства алюминия
Алюминиевая проводка легко гнется, но быстро ломается
Алюминий относится к категории легких, химически и биологически инертных металлов с удельным весом 2700 кг/м³. Материал безопасен для человека и окружающей среды.
Достоинства алюминия:
- Доступная стоимость. Цена определяется более низкой температурой плавления и меньшими, чем у других металлов, затратами на производство.
- Пластичность. Провод хорошо гнется, сохраняя приданную форму. Жилам придается любая нужная в работе конфигурация.
- Образование защитного слоя. Поверхность металла после зачистки покрывается тонким слоем, который препятствует его окислению по всему объему.
Вместе с тем, алюминий имеет следующие недостатки:
- Высокая степень сопротивления потоку электронов. Это вызывает нагревание линий, что может привести к возгоранию отделочных материалов.
- Большой уровень теплового расширения. Из-за этого возникает ослабление контактных соединений. При частом включении и отключении линий с высокой нагрузкой происходит разъединение цепи.
- Окисление при контакте с воздухом. Образующаяся от этого пленка имеет плохую проводимость, из-за чего контакты перегреваются и плавят изоляцию, а линия «земля» просто перестает выполнять свою функцию.
- Короткий срок эксплуатации. Он не превышает 30 лет при средней нагрузке.
Правила, приказы и ПУЭ по алюминиевой и медной проводке
Алюминиевая проводка
В соответствии с правками, принятыми в 2019 году, проводку в жилых помещениях можно делать из алюминиевых и медных кабелей.
Однако, к эксплуатации пригодны не алюминиевые провода образца 60-70х годов, а современные сплавы с некоторым содержанием железа. Главное – соблюдать требования, приведенные в таблице.
| Название линии | Наименьшее сечение кабелей и проводов, мм.кв | |
| С жилами из алюминиевых сплавов | С медными жилами | |
| Линии групповых сетей | 2,5 | 1,5 |
| Линии распределительной сети для питания жилых помещений (стояки) | 6 | 4 |
| Линии от этажных до квартирных щитов и к расчетному счетчику | 4 | 2,5 |
Запрет алюминиевой проводки в квартире
Алюминиевую проводку старого образца запрещено использовать ввиду признания ее потенциально пожароопасной
В соответствии с международными стандартами алюминиевая проводка старого образца признана потенциально пожароопасной, поэтому проводить ее запрещено. Несколько фактов, которые это подтверждают:
- В мире многократно были зафиксированы случаи возгорания, причиной которых стала алюминиевая проводка. В результате были унесены жизни не одного десятка человек.
- По статистике в многоквартирных и загородных домах с алюминиевой электросетью частота самовозгораний в 55 раз превышает количество возгораний в помещениях с электропроводами, изготовленными из других материалов.
- Согласно главе 7.1. ПУЭ. П.7.1.34 такая разновидность разводки разрешена к использованию только в сооружениях, которые были построены до 2001 года.
- Чтобы предупредить возгорание? запрещается соединять медную и алюминиевую проводку, например, скруткой.
Применение алюминиевых проводов
Наиболее популярными считаются марки алюминиевых проводов СИП и АВВГ.
Универсальный силовой провод АВВГ может применяться при любых условиях, резких перепадах температур и при высоком показателе влажности — до 98%. Это достаточно прочный на разрыв и устойчивый к воздействиям агрессивных сред кабель с алюминиевыми токопроводящими жилами и поливинилхлоридной изоляцией.
Такие провода предназначаются для стационарных одиночных прокладок электропроводки, которые не будут подвергаться значительным механическим нагрузкам, например:
- на открытых участках, где воздействие климатических факторов максимальное;
- в пустотах, которые обустраиваются в строительных конструкциях;
- в подвалах и помещениях, которые подвергаются затоплениям;
- редко под землей.
Такие провода можно применять для эксплуатации в системах, где проходит напряжение не больше 660 В, а для проводников с поперечным сечением жилы более 50 мм допустимо применение в сетях, которые находятся под напряжением 1000 В.
Маркировка алюминиевых проводов СИП означает, что они предназначаются для того, чтобы обеспечивать и распределять электроэнергию в воздушных силовых линиях и в осветительных электросетях, имеющих напряжение до 35 кВ. Их можно использовать как альтернативу традиционным неизолированным проводам, потому как они имеют изоляционный слой из полиэтилена. К преимуществам СИП относятся такие их свойства:
- предотвращают возникновение риска нахлестывания и перекручивания проводов, что характерно для неизолированных линий;
- способствуют уменьшению ширины просеки, и при прокладывании линии электропроводов в городе не требуют выделения большой полосы отчуждения земли;
- уменьшают расходы на эксплуатацию до 80%;
- нивелируют риски незаконного подключения и кражи электроэнергии.
Менять «алюминий» на «медь» или нет, аргументы
Один из наиболее популярных способов оценить разницу между медной и старой алюминиевой проводкой – замена встраиваемой розетки или выключателя на новый. Достаточно часто в этой ситуации концы старого провода отламываются и создают дополнительные трудности.
Кроме того, старой алюминиевой проводке присуща одинарная изоляция токопроводящей жилы. Это увеличивает вероятность случайного повреждения и утечкой в стену или иную конструкцию дома, квартиры. Современное жилище обустраивается строго с использованием провода, имеющего двойную защитную оболочку и называемого кабелем.
Тем не менее, металл имеет объёмный перечень достоинств, заключающихся в следующем:
- Небольшая удельная масса – 2,7 г/см2.
- Низкая стоимость.
- Малая величина сопротивления – 0, 0175-0,01184 Ом мм2/м.
- Высокое значение проводимости – 35,3-36,4 м/Ом мм2.
- Практически моментальное образование прозрачной защитной плёнки на объекте.
Клипса для алюминиевой комнатной проводкиИсточник livejournal.com
Недостатками алюминиевой проводки является:
- Высокая текучесть металла. Отражается это за счёт снижения площади сечения проводников в точках соприкасания с прижимным элементом. Обуславливается это повышением сопротивления и соответствующим нагревом с последующим отгоранием контакта.
- Вероятность ломания жил, возникающая в результате эксплуатации. Это происходит из-за микротрещин, случайного повреждения в ходе удаления изоляции, в местах прижима контактами клипс.
- Чувствительность к механическим повреждениям. В сравнении с медной, алюминиевая жила легче рвётся, ломается и перебивается.
В качестве наглядного примера, можно рассмотреть сравнительную таблицу, построенную исходя из зависимости каждого проводника к мощности подключенных потребителей.
Таблица сравнения сопротивления алюминия и медиИсточник zdesremont.ru
Исходя из содержания представленной таблицы, становится очевидно безоговорочное лидирование меди.
Выбор сечения кабелей
Для крупных расчетов можно использовать специализированный калькулятор на справочном сайте либо соответствующее программное обеспечение. Следующий алгоритм применяют для последовательного вычисления рабочих параметров по формулам:
- при передаче в подключенную нагрузку мощности P = 1 600 Вт в линии с напряжением U = 220 V постоянный ток (I) определяют следующим образом: I = P/U ≈ 7,27А;
- сопротивление медного проводника (в обе стороны) длиной 800 м и сечением 2,5 мм кв.: R = (2*I*p)/S = (2*800*0,0175)/2,5 = 11,2 Ом;
- потери по напряжению в этой трассе: ΔU = (2*L*I)/((1/p)*S) = (2*800*7,27)/((1/0,0175)*2,5) = 11 520/ 142,86 = 80,63 V.
При необходимости последнее выражение несложно математически преобразовать для выбора площади поперечного сечения проводника по суммарному значению подключаемой нагрузки:
S = (2*I*L)/((1/p)*ΔU.
В рассмотренном примере потери напряжения составляют более 36%. Этот результат свидетельствует о необходимости корректировки расчета сопротивления проводника. По действующим нормативам допустимо уменьшение контрольного параметра не более, чем на 5 %. Увеличив диаметр провода, можно получить необходимый результат. При сечении 19 мм кв. напряжение уменьшится до 209,41 V (4,81%).
С учетом увеличенного сопротивления алюминиевого провода предполагаются пропорциональные изменения потерь. Выполнив аналогичный расчет, можно получить рекомендованное сечение 31 мм кв. Использование такого проводника в аналогичных условиях снизит напряжение до 209,2 V, что позволит обеспечить соответствие нормативам – 4,92%.
К сведению. Для проверки расчетных данных можно использовать мультиметр. Измерения выполняют в соответствующем диапазоне с учетом амплитуды сигнала, переменного (постоянного) тока.
Измерение сопротивления кабеля мультиметром
При подключении источника питания переменного тока алгоритм вычислений усложняется. Для таких исходных условий пользуются формулой:
ΔU = ((Pа * Rа + Pр * Rи) *L)/ U,
где:
- Pа (Pр) – активная (реактивная) мощность;
- Rа (Rи) – относительное активное (индуктивное) сопротивление линии в Ом на километр.
Для определенных материалов проводников исходные данные берут из справочника. По аналогии с упомянутыми нормативами уменьшение напряжения не должно быть в общем случае более 5%. Дополнительные ограничения применяют с учетом особенностей электрических сетей и подключаемых потребителей (от 1% до 12%). Действующие правила уточняют по тексту последней редакции ПУЭ.
Приведенные итоги расчетов убедительно подтверждают преимущества меньшего удельного сопротивления медного провода. При использовании алюминиевого аналога значительно увеличивается количество материала для передачи электроэнергии с нормативными потерями. Для комплексного анализа следует учитывать лучшие показатели меди по прочности, гибкости.
Алюминий отличается меньшей стоимостью, легкостью. Но при работе с этим материалом следует исключить вибрационные воздействия и перемещения в процессе эксплуатации. Особо тщательно проектируют изгибы, чтобы сохранить целостность проводника. Электрический контакт нарушается образованием окислов на поверхности изделий, изготовленных из этого металла.
Советуем изучить Дезинфекционное освещение для обеззараживания и лечения заболеваний
К сведению. В определенных ситуациях многое будет значить свободное место для прокладки трассы. По экономии пространства преимущественными параметрами обладает медь.
Выбор сечения проводника по допустимому нагреву
По мере увеличения силы тока повышается температура проводящего металла. На определенном уровне повреждается слой защитной изоляции, созданный из полимеров. Это провоцирует короткие замыкания и образование пламени. Опасные ситуации предотвращают корректным расчетом площади поперечного сечения. Определенное значение имеет способ прокладки (совместный/ раздельный).
Выбор кабельных изделий с учетом нагрева
Выбор сечения по потерям напряжения
Как показано в расчетах, при большой длине трасы нужно учитывать снижение напряжения и соответствующие энергетические потери. В крупных проектах рассматривают всю цепь тока с распределительными устройствами и подключаемыми нагрузками.
Выбор по допустимым потерям
Для точного определения подходящей кабельной продукции рассматривают особенности процесса эксплуатации. Делают необходимый запас, чтобы предотвратить аварийные ситуации при подключении новых потребителей и бросках напряжения в сети питания.
Важные характеристики при выборе провода
Так что же лучше?
Если вы строите дом для себя, плюс планируете его расширять в дальнейшем, медные кабели будут лучшим выбором. Высокая изначальная цена будет компенсирована впоследствии большим потенциалом для подключения электрических приборов и устройств, а также легкостью в модернизации. Провода из меди также намного безопаснее и проще в использовании, чем алюминиевые кабели.
Если же во главе угла — экономия, лучше рассмотреть покупку алюминиевых кабелей. Однако учтите: возни с ними больше (нужно больше проводов), а служат они меньше.
Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.