Aluminijska žica naspram bakrene žice
Bakar provodi električnu energiju bolje od aluminija na temelju veličine za veličinu - otprilike 61% bolje po površini poprečnog presjeka - ali aluminij teži otprilike jednu trećinu manje i obično košta manje po funti vodiča. Ovaj kompromis je razlog zašto aluminijska žica dominira primjenama gdje su težina i cijena važniji od minimiziranja veličine vodiča, kao što su nadzemni dalekovodi, dok bakar ostaje standard u užim prostorima kao što je ožičenje stambenih grana, gdje je manji promjer koji nosi istu struju važniji.
| Vlasništvo | Aluminijska žica | Bakrena žica |
|---|---|---|
| Vodljivost (relativna) | ~61% bakra po presjeku | Referentni standard (100%) |
| Težina | Otprilike 1/3 težine bakra pri jednakoj vodljivosti | Teži po jedinici vodljivosti |
| trošak | Općenito niže po funti | Općenito više po funti |
| Tipična uporaba | Nadzemni dalekovodi, primjene velikog kolosijeka | Stambeno ožičenje, motori, elektronika u tijesnom prostoru |
Ključne razlike u svojstvima između aluminijske i bakrene žice.
Što je meka aluminijska žica
Meka aluminijska žica , također nazvana žarena aluminijska žica, je aluminijska žica koja je toplinski obrađena nakon izvlačenja kako bi se smanjio unutarnji stres i vratila duktilnost. Tijekom procesa izvlačenja žice, aluminij se stvrdnjava dok se provlači kroz sve manje matrice, postajući tvrđi i manje fleksibilan sa svakim prolazom. Žarenje poništava to stvrdnjavanje zagrijavanjem žice na kontroliranu temperaturu — obično 300-400°C za aluminij — što omogućuje rekristalizaciju zrnate strukture metala u mekše, obradivije stanje.
Rezultat je žica koja se lako savija, uvija i oblikuje bez pucanja, po cijenu nešto niže vlačne čvrstoće u usporedbi s tvrdo vučenom žicom koja preskače korak žarenja.
Žarena naspram tvrdo vučene aluminijske žice
| Faktor | Žarena (meka) žica | Tvrdo izvučena žica |
|---|---|---|
| Fleksibilnost | Visoka, lako se savija i oblikuje | Nizak, krut i elastičan |
| Vlačna čvrstoća | Niže | Viša, zadržava otpornost na rad |
| Tipična primjena | Namatanje, pletenje, konektori, savitljivo kabliranje | Nadzemni vodovi, aplikacije kojima je potrebna samopotpora i otpornost na progib |
Uspoređena mehanička svojstva i upotreba žarene i tvrdo vučene aluminijske žice.
Proces proizvodnje aluminijske žice
Proizvodnja aluminijske žice općenito slijedi ove faze:
- Rastaljeni aluminij se lijeva u obliku šipke, obično kontinuiranim lijevanjem, proizvodeći zavojnice šipke velikog promjera kao početnu sirovinu.
- Šipka se provlači kroz niz progresivno manjih matrica, smanjujući promjer u fazama dok ne dosegne ciljnu debljinu žice; ovaj rad stvrdnjava metal dok se tanji.
- Za meku/žarenu žicu, izvučena žica prolazi kroz peć za žarenje ili kontinuiranu liniju za žarenje, zagrijavajući je kako bi smanjila unutarnje naprezanje i vratila fleksibilnost.
- Žica namijenjena za višežilni ili pleteni kabel zajedno se uvija u stroju za upredanje kako bi se formirali višežilni vodiči potrebne konstrukcije.
- Gotova žica ili kabel je namotan i, ako je potrebno, obložen ili izoliran prije pakiranja za otpremu.
Svojstva aluminijske žice
- Mala težina — otprilike jedna trećina gustoće od bakra, smanjujući strukturno opterećenje na pratećoj infrastrukturi poput prijenosnih tornjeva.
- Otpornost na koroziju — aluminij prirodno tvori tanki oksidni sloj koji štiti od daljnje korozije, iako ovaj sloj također može smetati električnim vezama ako nije pravilno tretiran na krajevima.
- Toplinska ekspanzija — aluminij se širi i skuplja više od bakra s promjenama temperature, čimbenik koji inženjeri uzimaju u obzir u dizajnu nadzemnih vodova s velikim rasponom.
- Duktilnost (u žarenom obliku) — meka aluminijska žica može se više puta savijati i oblikovati bez loma, što je čini prikladnom za namotavanje i oblikovanje.
- Stabilnost troškova — aluminija je općenito više u izobilju i cijena mu je manje promjenjiva od bakra, što je čimbenik pri donošenju odluka o nabavi velikih razmjera.
Upotreba i primjena meke aluminijske žice
Fleksibilnost meke (žarene) aluminijske žice čini je prikladnom za primjene koje uključuju savijanje, namotavanje ili oblikovanje tijekom instalacije ili proizvodnje:
- Električni priključci i završeci — gdje se žica mora oblikovati oko ušica ili priključnih točaka bez pucanja.
- Navijanje aplikacija — zavojnice transformatora, namoti motora i slične namjene gdje je žica čvrsto omotana oko jezgre.
- Fleksibilni i pleteni kabel — užetane vodiče koji se moraju više puta savijati tijekom instalacije ili u radu, kao što su kabeli uređaja ili fleksibilni vodovi.
- Žica za spajanje i uzemljenje — primjene u kojima je žica usmjerena oko prepreka i mora biti u skladu s nepravilnim stazama.
- Opće električne primjene — ožičenje u zgradama, proizvodnja uređaja i industrijske upravljačke ploče gdje fleksibilnost tijekom instalacije smanjuje vrijeme rada.
Tablica promjera aluminijske žice
| Veličina AWG | Promjer (mm) | Tipična uporaba |
|---|---|---|
| 6 AWG | 4,11 mm | Stambeno servisni ulaz, podploče |
| 10 AWG | 2,59 mm | Razgranati krugovi, veći uređaji |
| 14 AWG | 1,63 mm | Ožičenje za lake uvjete rada, upravljački krugovi |
| 18 AWG | 1,02 mm | Niskonaponsko signalno i kontrolno ožičenje |
Uobičajeni AWG promjer žice s približnim promjerom i tipičnom primjenom.
Budući da je vodljivost aluminija niža od vodljivosti bakra, aluminijska žica općenito je dimenzionirana za jedan ili dva mjerna broja veća nego što bi bakrena žica trebala biti za isti kapacitet prijenosa struje — što je ključna razlika u specifikacijama koju treba uzeti u obzir pri zamjeni aluminija u dizajnu koji je izvorno dimenzioniran za bakar.
