Usage travail utile le courant électrique est déjà quelque chose de banal, d’irremplaçable et de acquis. En effet, seulement deux siècles se sont écoulés depuis que les premiers courants ont été obtenus à partir de la première batterie par le grand scientifique Alessandro Volta, en 1800. Cependant, désormais, un réseau de fils et de connexions électriques imprègne littéralement tout et tout le monde à la surface de la terre et dans nos maisons. Si vous imaginez tout ce réseau de fils sans fin depuis l'extérieur, ce sera comme un sentiment nerveux ou système circulatoire dans notre corps. Le rôle de tous ces fils est de société moderne, peut-être, n'est pas moins important que la fonction de l'un des systèmes mentionnés ci-dessus d'un organisme vivant. Eh bien, puisque c'est si important et sérieux, alors lors du choix des fils et des câbles pour créer notre propre réseau électrique de communication, nous devons l'aborder avec une attention et une rigueur particulières. Pour qu'il fonctionne de manière stable, sans pannes ni pannes. Que comprend cette sélection de fils et câbles ? Tout d'abord, il faut décider du matériau utilisé pour le câblage, qu'il s'agisse de cuivre ou d'aluminium. Deuxièmement, décidez du nombre de noyaux dans le conducteur, 2 ou 3. Troisièmement, il est nécessaire de sélectionner la section transversale des noyaux en fonction du courant qui traversera les fils, c'est-à-dire en fonction de la puissance de la charge. Quatrièmement, sélectionnez un fil en fonction de la valeur calculée, la section la plus grande la plus proche en fonction de la série de types de conception relative. On peut en dire beaucoup plus sur les petites choses que ce qui a déjà été dit, alors attardons-nous là-dessus pour l'instant et essayons quand même de révéler le sujet de notre article sur le calcul et la sélection d'un fil ou d'un câble en fonction de la puissance de charge.

Quelle est la différence entre un câble et un fil ?

Avant de passer au contenu principal, il faut comprendre ce que l'on veut encore calculer, la section d'un fil ou d'un câble, quelles sont les différences entre l'un et l'autre !? Malgré le fait que la personne moyenne utilise ces deux mots comme synonymes, signifiant par là quelque chose qui leur est propre, mais si vous êtes méticuleux, il y a toujours une différence.
Ainsi, un fil est une âme conductrice, qu'il s'agisse d'une âme unique ou d'un ensemble de conducteurs, isolés dans un diélectrique, dans une gaine. Mais un câble, c'est déjà plusieurs de ces fils réunis en un seul tout, dans sa propre gaine protectrice et isolante. Pour que vous puissiez mieux comprendre de quoi il s'agit, jetez un œil à la photo.

Nous savons donc maintenant que nous devons calculer exactement la section transversale du fil, c'est-à-dire un élément conducteur, et le second s'éloignera déjà de la charge pour revenir à l'alimentation électrique. Cependant, parfois nous-mêmes ne nous oublions pas mieux que vous, donc si vous nous surprenez par le fait que quelque part vous rencontrez encore le mot câble, alors ne considérez pas cela comme de l'ignorance, les stéréotypes font leur travail.

Quel fil ou câble choisir pour le câblage (solide ou toronné)

Lors de l'installation du câblage électrique, des fils et câbles des marques PVS, VVGng, PPV, APPV sont généralement utilisés. Cette liste contient à la fois des câbles flexibles et des câbles monoconducteurs. Ici, nous aimerions vous dire une chose. Si votre câblage ne bouge pas, c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas d'une rallonge ou d'un point de courbure qui change constamment de position, alors il est préférable d'utiliser un monoconducteur. Vous demandez pourquoi ? C'est simple ! Quelle que soit la qualité de la pose des conducteurs dans la tresse isolante de protection, de l'air contenant de l'oxygène passera toujours en dessous. Une oxydation de la surface du cuivre se produit. En conséquence, s'il y a beaucoup de conducteurs, la zone d'oxydation est beaucoup plus grande, ce qui signifie que la section transversale parcourue par le courant « fond » beaucoup plus. Oui, c’est un long processus, mais nous ne pensons pas que vous changerez souvent le câblage. Plus elle travaille, mieux c'est. Cet effet d'oxydation sera particulièrement prononcé au niveau des bords du câble coupé, dans les pièces présentant des changements de température et une humidité élevée. Nous vous recommandons donc fortement d’utiliser du monocore ! La section transversale d'un câble ou d'un fil monoconducteur changera légèrement avec le temps, ce qui est très important pour nos calculs ultérieurs.

Sélectionnez un fil (câble) en cuivre ou en aluminium (document PEU)

En URSS, la plupart des bâtiments résidentiels étaient équipés de câblage en aluminium ; c'était une sorte de norme, de standard et même de dogme. Non, cela ne veut pas du tout dire que le pays était pauvre et qu’il y avait une pénurie de cuivre. Même dans certains cas, c'est l'inverse. Mais apparemment, les concepteurs de réseaux électriques ont décidé qu'ils pourraient économiser beaucoup d'argent s'ils utilisaient de l'aluminium plutôt que du cuivre. En effet, le rythme de construction était énorme ; il suffit de rappeler les bâtiments de Khrouchtchev, dans lesquels vit encore la moitié du pays, ce qui signifie que l'effet de ces économies a été significatif. Cela ne fait aucun doute. Cependant, aujourd'hui, les réalités sont différentes et le câblage en aluminium n'est pas utilisé dans les nouveaux locaux résidentiels, mais uniquement en cuivre. Ceci est basé sur les règles du PUE, clause 7.1.34 « Les câbles et fils avec conducteurs en cuivre doivent être utilisés dans les bâtiments… ». (Jusqu'en 2001, selon l'arriéré de construction existant, l'utilisation de fils et de câbles avec des conducteurs en aluminium était autorisée.) Nous vous déconseillons donc fortement d'expérimenter et d'essayer l'aluminium. Ses inconvénients sont évidents. Les brins d'aluminium ne peuvent pas être soudés et sont également très difficiles à souder, de sorte que les contacts dans les boîtes de jonction peuvent se rompre avec le temps. L'aluminium est très fragile, deux ou trois plis et le fil tombe. Il y aura des problèmes constants pour le connecter aux prises et aux interrupteurs. Encore une fois, si nous parlons de puissance conduite, alors un fil de cuivre de même section pour l'aluminium est de 2,5 mm2. permet un courant continu de 19A, et pour le cuivre 25A. Ici, la différence est supérieure à 1 kW.
Alors répétons-le : uniquement du cuivre ! De plus, nous partirons du fait que nous calculons la section pour un fil de cuivre, mais dans les tableaux nous donnerons également des valeurs pour l'aluminium. On ne sait jamais.

Quelle est la consommation approximative des appareils électroménagers et comment cela affectera le choix et le calcul de la section du câble

Ainsi, nous avons déjà décidé du marquage du câble, qu'il devait être monoconducteur, également qu'il devait être en cuivre, et nous avons également « bégayé » sur la puissance d'entrée du câble pour une raison. Après tout, c'est sur la base de l'indicateur de la puissance conduite que le fil ou le câble sera calculé pour sa section applicable. Tout est logique ici ; avant de calculer quoi que ce soit, il faut partir de conditions initiales tâches. Cela nous a été enseigné à l'école ; les données initiales déterminent les principales solutions. Eh bien, on peut en dire autant du calcul de la section d'un fil de cuivre ; pour calculer sa section, vous devez savoir avec quels courants ou puissances il fonctionnera. Et pour que nous connaissions les courants et les puissances, nous devons immédiatement savoir ce qui sera connecté exactement dans notre appartement, où se trouve l'ampoule et où se trouve la télévision. Où est l’ordinateur et où l’allumer ? chargeur pour téléphone. Non, bien sûr, au fil du temps, en fonction des circonstances de la vie, quelque chose peut changer, mais pas radicalement, c'est-à-dire que la consommation électrique totale approximative de tous nos locaux restera la même. La meilleure chose à faire est de dessiner un plan de l'appartement et d'y disposer et accrocher tous les appareils électriques que vous croisez et qui sont prévus. Disons-le de cette façon.

Ici, ce serait bien de savoir combien consomme chaque appareil. C'est pourquoi nous vous fournirons le tableau ci-dessous.

Pour résumer ce paragraphe, il faut imaginer quels courants et puissances fournis par les fils et câbles doivent être fournis afin de calculer la section dont nous avons besoin et choisir celle qui convient. Nous en reparlerons plus tard.

Comment calculer le diamètre (section transversale) d'un fil (câble) en fonction de l'intensité du courant et de la consommation électrique (cuivre et aluminium)

Passons maintenant à l’essentiel de notre article. Cependant, tout ce qui se trouvait ci-dessus ne pouvait pas être manqué, ce qui signifie que nous ne pouvions pas rester silencieux.
Si nous essayons de présenter l'idée de manière logique et simple, alors un courant d'une certaine force peut traverser chaque section conventionnelle d'un conducteur. Cette conclusion est tout à fait logique et il ne reste plus qu'à connaître ces rapports et à les corréler pour différents diamètres de fil, en fonction de leur série de types. Il ne faut pas non plus ignorer que la température entre également en jeu lors du calcul de la section efficace actuelle. Oui, il s’agit d’un nouveau composant – la température. C'est elle qui peut influencer la section transversale. Comment et pourquoi, découvrons-le.
Nous connaissons tous le mouvement brownien. Sur le déplacement constant des ions dans un réseau cristallin. Tout cela se produit dans tous les matériaux, y compris les conducteurs. Plus la température est élevée, plus ces vibrations des ions au sein du matériau seront importantes. Et nous savons que le courant est le mouvement dirigé des particules. Ainsi, le mouvement dirigé des particules entrera en collision avec les ions du réseau cristallin, ce qui entraînera une augmentation de la résistance au courant. Plus la température est élevée, plus résistance électrique conducteur. Par conséquent, par défaut, la section du fil pour un certain courant est prise à température ambiante, c'est-à-dire à 18 degrés Celsius. C'est à cette température que toutes les valeurs de référence sont données dans les tableaux, dont le nôtre.
Malgré le fait que nous ne considérons pas les fils d'aluminium comme des fils pour le câblage électrique, du moins dans un appartement, ils sont néanmoins utilisés dans de nombreux endroits. Disons pour le câblage dans la rue. C'est pourquoi nous présenterons également les dépendances en matière de section transversale et de courant pour les fils d'aluminium.
Ainsi, pour le cuivre et l'aluminium, il y aura les indicateurs suivants de la dépendance de la section du fil (câble) au courant (puissance). Voir tableau.

Tableau des conducteurs pour le courant maximum admissible pour leur utilisation dans le câblage

Depuis 2001, les fils d'aluminium ne sont plus utilisés pour le câblage des appartements. (PEU)

Oui, ici, comme l'a noté notre lecteur, nous n'avons en fait pas fourni de calculs, mais seulement fourni des données de référence, tabulées, basées sur ces calculs. Mais on ose vous dire que pour les calculs il faut passer par de nombreuses formules et indicateurs. À partir de la température, de la résistivité, de la densité de courant, etc. Par conséquent, nous laisserons ces calculs aux spécialistes. Il est à noter qu'ils ne sont pas définitifs, puisqu'ils peuvent varier légèrement, en fonction de la norme du matériau et de la réserve de courant du fil utilisé dans différents pays.
Mais nous aimerions également parler de la conversion de la section du fil en diamètre. Ceci est nécessaire lorsqu'il y a un fil, mais pour une raison quelconque, il n'y a aucun marquage dessus. Dans ce cas, la section peut être calculée à partir du diamètre du fil, et vice versa à partir du diamètre de la section.

Comment calculer la dépendance du diamètre d'un conducteur (fil, câble) sur sa section (surface)

Ce paragraphe est plus pertinent pour un cours scolaire d'algèbre géométrique, lorsqu'il est nécessaire de trouver l'aire d'un cercle en fonction de son diamètre. C'est précisément la tâche à laquelle sont confrontés ceux qui souhaitent convertir un diamètre en section. Cela se fait très simplement.

La section transversale est égale à la formule - S = 0,7853 * D 2, où D est le diamètre du cercle et S est l'aire. L'énoncé S=PI*R 2 sera également vrai, où R est le rayon

Sections communes de fils de cuivre pour le câblage dans une section d'appartement

Nous avons beaucoup parlé de noms, de matériaux, caractéristiques individuelles et même sur la température, mais ils ont perdu de vue les circonstances de la vie. Ainsi, si vous engagez un électricien pour effectuer le câblage dans les pièces de votre appartement ou de votre maison, les valeurs suivantes sont généralement acceptées. Pour l'éclairage, la section du fil est prise à 1,5 mm 2, et pour les prises à 2,5 mm 2.
Si le câblage est destiné au raccordement de chaudières, de radiateurs, de poêles, la section du fil (câble) est déjà calculée individuellement.

Sélection de la section des fils en fonction du nombre de communications dans la maison (appartement) (schémas de câblage types)

Ce que je voulais aussi dire, c'est qu'il est préférable d'utiliser plusieurs lignes électriques indépendantes pour chaque pièce d'une pièce ou d'un appartement. Ainsi, vous n'utiliserez pas de fil d'une section de 10 mm 2 pour tout l'appartement, jeté dans toutes les pièces, d'où partent des branches. Un tel fil viendra à la machine d'entrée, puis à partir de celle-ci, en fonction de la puissance de la charge consommée, des sections de fil sélectionnées seront acheminées pour chacune des pièces.

Schéma de câblage électrique type pour un appartement ou une maison avec une cuisinière électrique (indiquant la section du câble pour les appareils électriques)

Résumer le choix de la section du fil (câble) en fonction du courant (puissance)

Si vous avez lu l'intégralité de notre article et tous nos calculs, vous avez probablement déjà réalisé à quel point il est difficile et en même temps simple de choisir un fil d'aluminium ou de cuivre, en fonction de la section en fonction de la charge et de la puissance actuelles. Oui, le calcul de la section nécessitera la connaissance de nombreuses formules, des corrections de matériau et de température, mais si vous utilisez les tableaux de référence que nous avons fournis, alors tout est simple et clair.
Eh bien, en plus de choisir la section des fils, vous devrez connecter correctement les fils entre eux, utiliser les machines, RCD, prises et interrupteurs appropriés. N'oubliez pas les caractéristiques du schéma de câblage de l'appartement. Tout cela affectera le choix de la section du fil dans votre cas particulier. Et seulement dans ce cas, lorsque vous prenez en compte tous les facteurs, utilisez des matériaux de référence et installez correctement tous les éléments, vous pouvez dire que tout a été fait comme il se doit !

Vidéo sur la sélection de la section du conducteur en fonction du courant (A)

Les principes de base pour choisir une section en fonction du courant d'alimentation sont à nouveau abordés dans cette vidéo.

Sans guides - nulle part

Le cuivre (lat. Cuprum) est l'un des sept métaux connus depuis l'Antiquité. Des réserves importantes minerais de cuivre sont situés aux États-Unis, au Chili, en Russie (Oural), au Kazakhstan (Dzhezkazgan), au Canada, en Zambie et au Zaïre.

Le cuivre fait partie de plus de 150 minéraux, 17 d'entre eux ont trouvé une application industrielle, parmi lesquels : la bornite (Cu5FeS4), la chalcopyrite (pyrite de cuivre - CuFeS2), la chalcocite (éclat de cuivre - Cu2S), la covellite (CuS), la malachite (Cu2(OH )2). Le traitement des minerais sulfurés fournit environ 80 % de tout le cuivre extrait.

Le cuivre natif se trouve également dans la nature.

Le cuivre pur est un métal malléable et mou, de couleur rosée à la fracture, assez lourd, excellent conducteur de chaleur et d'électricité et pouvant être facilement traité par pression. Ce sont ces qualités qui permettent d'utiliser des produits en cuivre dans l'électrotechnique - actuellement, plus de 70 % de tout le cuivre produit est utilisé pour la production de produits électriques. Pour les produits présentant une conductivité électrique maximale, on utilise du cuivre dit « sans oxygène ». Dans d'autres cas, du cuivre techniquement pur contenant 0,02 à 0,04 % d'oxygène convient également.

Principales caractéristiques du cuivre : densité - 8,93 g/cm3, point de fusion - 1083°C, cuivre à 20°C 0,0167 Ohm*mm2/m. Le cuivre pur a une conductivité électrique élevée (juste derrière l’argent). C’est cette qualité de cuivre qui est utilisée dans l’industrie pour la fabrication de jeux de barres électriques en cuivre.

Les jeux de barres en cuivre sont fabriqués selon GOST 434-78. Les états dans lesquels les jeux de barres en cuivre sont livrés au consommateur : jeux de barres non recuits (marqués T-hard), recuits (M-soft) et TV-hard en cuivre sans oxygène.

À l'état déformé, la résistance du cuivre est supérieure à celle du métal recuit et les valeurs de conductivité électrique sont réduites.

Les alliages qui augmentent la résistance et améliorent d'autres propriétés du cuivre sont obtenus en y introduisant des additifs, tels que le zinc, l'étain, le silicium, le plomb, l'aluminium, le manganèse et le nickel. Plus de 30 % du cuivre est utilisé pour les alliages.

Les laitons - alliages de cuivre et de zinc (cuivre de 60 à 90 % et zinc de 40 à 10 %) - sont plus résistants que le cuivre et moins sensibles à l'oxydation. Lorsque du silicium et du plomb sont ajoutés au laiton, ses qualités antifriction augmentent ; lorsque de l'étain, de l'aluminium, du manganèse et du nickel sont ajoutés, sa résistance anticorrosion augmente. Les tôles et les produits moulés sont utilisés dans la construction mécanique, notamment dans la fabrication de produits chimiques, d'optique et d'instruments, ainsi que dans la production de treillis pour l'industrie des pâtes et papiers.

Bronze. Auparavant, les bronzes étaient des alliages de cuivre (80 à 94 %) et d'étain (20 à 6 %). Actuellement, des bronzes sans étain sont produits, du nom du composant principal après le cuivre.

Bronzes d'aluminium contiennent 5 à 11 % d'aluminium, ont des propriétés mécaniques élevées combinées à une résistance anti-corrosion.

Bronzes au plomb, contenant 25 à 33 % de plomb, sont utilisés principalement pour la fabrication de roulements fonctionnant à hautes pressions Et vitesses élevées glisser.

Bronzes au silicium, contenant 4 à 5 % de silicium, sont utilisés comme substituts bon marché aux bronzes à l'étain.

Bronzes au béryllium, contenant 1,8 à 2,3 % de béryllium, se distinguent par leur dureté après durcissement et leur grande élasticité. Ils sont utilisés pour la fabrication de ressorts et de produits à ressorts.

Bronzes au cadmium- les alliages de cuivre avec une petite quantité de cadmium (jusqu'à 1 %) - sont utilisés dans la production de fils pour chariots, pour la fabrication de raccords pour conduites d'eau et de gaz et dans la construction mécanique.

Les soudures sont des alliages de métaux non ferreux utilisés dans le brasage pour obtenir un cordon de soudure monolithique. Parmi les soudures dures, l'alliage cuivre-argent est connu (44,5-45,5 % Ag ; 29-31 % Cu ; le reste est du zinc).

En Russie, les jeux de barres en cuivre sont produits par plusieurs usines : Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Kirov OCM.

La production mondiale de cuivre en 2007 a augmenté de 2,5 % par rapport à 2006 et s'élève à 17,76 millions de tonnes. La consommation de cuivre a augmenté de 4 % en 2007, la consommation de cuivre de la Chine ayant grimpé de 25 % sur l'année, tandis que la consommation de cuivre des États-Unis a chuté de 20 %.

L'aluminium et un certain nombre d'alliages qui en sont dérivés sont utilisés en génie électrique en raison de leur bonne conductivité électrique, de leur résistance à la corrosion, de leur faible densité et, surtout, de leur coût inférieur par rapport au cuivre et à ses alliages conducteurs.

En fonction de la valeur de la résistivité électrique, les alliages d'aluminium sont divisés en alliages conducteurs et alliages à résistance électrique accrue.

La conductivité électrique spécifique des qualités d'aluminium électrique A7E et A5E est d'environ 60 % de la conductivité du cuivre recuit selon la norme internationale. L'aluminium technique AD0 et l'aluminium électrique A5E sont utilisés pour la fabrication de fils, câbles et bus. Les alliages d'aluminium faiblement alliés du système Al-Mg-Si AD31, AD31E sont utilisés dans l'industrie électrique.

DANS la croûte terrestre contient 8,8% d'aluminium. C'est le troisième élément le plus abondant dans la nature après l'oxygène et le silicium et le premier parmi les métaux. Il fait partie des argiles, des feldspaths et du mica. Plusieurs centaines de minéraux d'Al sont connus (aluminosilicates, bauxites, alunites et autres). Le minéral d'aluminium le plus important, la bauxite, contient 28 à 60 % d'alumine - oxyde d'aluminium Al2O3.

L'aluminium sous sa forme pure a été obtenu pour la première fois par le physicien danois H. Oersted en 1825, bien qu'il s'agisse du métal le plus répandu dans la nature.

La production d'aluminium est réalisée par électrolyse de l'alumine Al2O3 dans la cryolite NaAlF4 fondue à une température de 950°C.

Principales caractéristiques de l'aluminium : densité - 2,7×103 kg/m3, chaleur spécifique de l'aluminium à 20°C - 0,21 cal/deg, point de fusion - 658,7°C, point d'ébullition de l'aluminium - 2000°C, coefficient de dilatation linéaire de l'aluminium ( à une température d'environ 20°C) : - 22,9 × 106(1/deg)

Les alliages d'aluminium, qui augmentent sa résistance et améliorent d'autres propriétés, sont obtenus en y introduisant des additifs d'alliage, tels que le cuivre, le silicium, le magnésium, le zinc et le manganèse.

Duralumin (duralumin, duralumin, du nom de la ville allemande où il a été lancé fabrication industrielle alliage) - une fonte d'aluminium (base) avec du cuivre (Cu : 2,2-5,2 %), du magnésium (Mg : 0,2-2,7 %) du manganèse (Mn : 0,2-1 %). Sujet au durcissement et au vieillissement, souvent recouvert d'aluminium. C'est un matériau structurel pour l'ingénierie de l'aviation et des transports.

Silumin - alliages légers de coulée d'aluminium (base) avec du silicium (Si : 4-13 %), parfois jusqu'à 23 % et quelques autres éléments : Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Des pièces de configurations complexes en sont fabriquées, principalement dans les industries automobile et aéronautique.

Les Magnalia sont des alliages d'aluminium (base) avec du magnésium (Mg : 1-13 %) et d'autres éléments qui présentent une résistance élevée à la corrosion, une bonne soudabilité et une ductilité élevée. Ils sont utilisés pour réaliser des pièces moulées en forme (magnals de coulée), des tôles, des fils, des rivets, etc. (magnals déformables).

Les alliages d'aluminium occupent la deuxième place en termes d'étendue d'application après l'acier et la fonte.

Quelques faits intéressants sur l’aluminium :

dans le corps d'un adulte, il y a jusqu'à 140 mg d'aluminium,

1 kg d'aluminium dans une voiture permet d'économiser plus de 10 litres d'essence tous les 200 000 kilomètres,

l'aluminium est contenu même dans les pommes - jusqu'à 150 mg/kg,

un atome sur vingt qui constitue l’enveloppe extérieure de notre planète est un atome d’aluminium,

besoin quotidien la teneur en aluminium d'un adulte est estimée à 2,45 mg.

Avec une conductivité plus faible (environ 56 % du cuivre recuit), les alliages conducteurs d’aluminium ont le même objectif que l’aluminium électrique. De tels alliages sont utilisés pour répondre à des exigences de haute résistance, de fluage et autres exigences particulières. Les pneus en aluminium sont fabriqués selon GOST 15176-89 à partir d'alliages AD31 et AD31T, moins souvent AD0.

La consommation mondiale d'aluminium primaire en 2007 s'est élevée à 37,52 millions de tonnes, soit 3,184 millions de tonnes (ou 9,3 %) de plus qu'en 2006. La production mondiale d'aluminium primaire a augmenté en 2007 de 4,024 millions de tonnes par rapport à 2006 et a atteint 38,02 millions de tonnes.

Fabricants de produits en cuivre

Le plus grand producteur de cuivre sur le marché russe est MMC Norilsk Nickel

Le deuxième producteur de cuivre de notre pays est le holding UMMC.

Le troisième acteur majeur sur le marché russe est la Société russe du cuivre. CJSC Russian Copper Company comprend 11 entreprises opérant dans quatre régions de Russie, ainsi qu'au Kazakhstan

Il existe sur le marché des bus en cuivre provenant de plusieurs usines : Kamensk-Ural OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirov OCM. Kirovsky et Kolchuginsky OCM font partie de l'OJSC UMMC.

Technologies et prix

La technologie de fabrication des jeux de barres en cuivre étant connue et pratiquement la même dans toutes les usines, le rapport qualité/prix est primordial pour le consommateur. Les entreprises nationales, leaders du secteur, fabriquent actuellement des produits de haute qualité et se font concurrence principalement sur les prix. Mais, en parlant de la qualité des jeux de barres en cuivre, il convient de noter que les impuretés, même en très petites quantités, réduisent considérablement la conductivité électrique du cuivre. Le mariage n’a donc pas sa place ici.

Dans le même temps, les entreprises étrangères et nationales proposent des solutions innovantes permettant de fabriquer des produits avec des paramètres de qualité clairement définis. De plus, dans des moments particulièrement critiques, la production de jeux de barres en cuivre se fait selon nos propres solutions, parfois originales.

Par exemple, JSC KUZOTsM produit des bandes collectrices en alliage cuivre-argent. Cet alliage est supérieur au cuivre en caractéristiques opérationnelles, et contrairement à un alliage de cuivre et de cadmium, il est respectueux de l’environnement. L'usine produit également toute une gamme de profilés électriques à des fins critiques. Il s'agit notamment de profilés électriques rectangulaires en cuivre, tels que des jeux de barres semi-solides, des jeux de barres durs à propreté de surface accrue : jeux de barres avec arrondi complet des petits côtés de section de dureté variable, etc.

Les pneus semi-solides sont produits pour répondre aux exigences des normes britanniques BS1432 en matière de qualité de surface et pour obtenir des propriétés mécaniques conformes à l'état semi-solide. Les pneumatiques sont fabriqués à partir d'une ébauche pressée en deux passes d'étirage avec recuit intermédiaire, et l'étirage de finition est réalisé avec un degré de déformation réduit par rapport au schéma de production traditionnel des pneumatiques pleins.

Pneus avec une propreté de surface accrue, destinés à un revêtement électrolytique ultérieur avec de l'argent, qui offre la conductivité électrique la plus élevée au point de contact, ce qui impose des exigences particulières concernant la rugosité de leur surface (Rz≤0,63 microns selon GOST 2789-73). L'indicateur de rugosité requis par le client a été obtenu chez KUZOTsM par un certain nombre de méthodes technologiques - utilisation de réductions totales accrues lors de l'étirage, préparation supplémentaire de la surface de la broche avant de terminer l'emboutissage, traitement approprié du canal d'une forme spéciale en composite et monolithique meurt. Le niveau de rugosité garanti ci-dessus (Rz≤0,63 µm) permet l'application de revêtements d'une épaisseur donnée et uniforme sur la surface du pneumatique. Cela permet de créer des surfaces de contact avec une faible résistance de contact et une conductivité électrique élevée.

Pneumatiques avec arrondi complet des petits côtés de la section, c'est-à-dire avec un rayon de courbure, égal à la moitié les épaisseurs des jeux de barres présentent certains avantages par rapport aux épaisseurs traditionnelles : la résistance à l'usure du revêtement isolant augmente en raison de l'absence de courbures dans les coins du profilé, des économies de cuivre importantes sont réalisées et la répartition de la charge de courant sur la section transversale du jeu de barres est amélioré.

Dans quelques mois, les relations entre les fabricants russes de produits électriques et leurs concurrents étrangers devraient franchir une nouvelle étape. Cela est dû à l'adhésion à l'OMC. D'une part, l'adhésion à l'OMC ouvre Fabricants russes marché extérieur, d'autre part, l'adhésion à l'OMC signifie une réduction obligatoire des droits d'importation et d'exportation, qui devraient diminuer de près d'une fois et demie d'ici 3-4 ans. Et la principale concurrence portera sur la qualité des produits.

N. Alexandrov. Métaux et prix

Aciers de construction.

Ils sont classés selon leurs caractéristiques et composition chimique alliages S'ils sont de haute qualité et ordinaires. Les deux sont des aciers au carbone, bien que leur teneur en carbone soit insignifiante.

Le but des alliages de construction ordinaires est de fabriquer produits industriels, qui doivent être soumis à des charges mécaniques importantes : clous, boulons, cornières, profilés, poutres, etc. Les aciers de construction de haute qualité conviennent à la fabrication de pièces utilisées dans la construction mécanique. Bien entendu, leurs charges de tenue sont bien moindres, ces nuances sont devenues beaucoup plus souples, elles sont utilisées pour la fabrication de pièces par emboutissage à froid. De plus, il existe des marques particulièrement qualitatives, on les appelle cryogéniques. Ils conservent leurs caractéristiques de résistance à des températures extrêmement basses. Ils sont utilisés pour fabriquer des conteneurs pour le transport et le stockage de gaz liquéfiés, et sont également utilisés dans la construction d'installations dans des conditions de pergélisol.

Il résiste à la corrosion dans les environnements agressifs. C'est sa propriété principale. L'alliage est soumis à un alliage, le principal élément d'alliage est le chrome, et plus il est important, plus l'acier est résistant aux effets corrosifs des acides, par exemple. La teneur en chrome peut aller de 12 à 20 % (si le chrome est de 17 % ou plus, l'alliage résistera à une exposition à une concentration de 50 % d'acide nitrique). Pour mettre en valeur cette merveilleuse propriété de l'acier inoxydable, donnez-lui un propriétés physiques et chimiques, il est également allié au nickel, au titane, au niobium et au molybdène. Le rapport de certains éléments et leur quantité détermine la nuance d'acier et sa résistance aux acides forts (phosphorique, sulfurique, etc.)

Comment expliquer une telle résistance à la corrosion ? À l’interface de l’alliage contenant du chrome et du milieu, se forme un film d’oxydes et d’autres composés insolubles qui protège la surface. De nombreux produits différents sont fabriqués en acier inoxydable. Et pas seulement dans l'industrie. Ce n'est pas seulement un matériau durable, mais aussi esthétique - il est très souvent utilisé dans l'architecture et dans la conception d'articles ménagers.

Cuivre.

C'est le métal non ferreux le plus courant. Résistant à la corrosion dans l'air (seul le dioxyde de carbone contenu dans l'air forme une couche verdâtre - patine), dans l'eau douce et salée, avec des solutions alcalines, mais se dissout dans les acides forts (nitrique, sulfurique). Il est facilement traité par brasage et pression, mais ses propriétés de coulée ne sont pas très élevées. Le cuivre désoxydé et sans oxygène est utilisé en électronique.

Les alliages de cuivre sont résistants à l’usure, tout comme le cuivre pur est anticorrosion.

Sur la base de l'interaction du cuivre avec les impuretés, on distingue 3 groupes :

• Solutions solides : avec de l'aluminium, du zinc, de l'antimoine, du nickel, de l'étain, du fer (la conductivité électrique et thermique diminue) ;
• Impuretés insolubles : bismuth, plomb (la conductivité électrique ne change pas, mais le traitement sous pression est difficile) ;
• Composés chimiques fragiles : soufre et oxygène (l'oxygène réduit la résistance et le soufre favorise une meilleure coupe).

Le cuivre et les alliages de cuivre sont utilisés depuis longtemps dans la fabrication de vaisselle, d'articles ménagers et sont utilisés dans l'art et l'architecture.

Aluminium

Il s'agit d'un métal à haute conductivité électrique, résistant à la corrosion (dans l'air, il se recouvre rapidement d'un mince « film » d'oxyde d'aluminium et ne s'oxyde plus) et, peut-être, l'une de ses principales propriétés est qu'il a une faible densité, donc , légèreté, douceur et excellente maniabilité par temps froid, c'est-à-dire. pliage et estampage.

Les composés d'aluminium sont absolument non toxiques et sont donc activement utilisés dans industrie alimentaire, confection de plats, de papier d'aluminium, d'emballages, etc.

Il est activement utilisé en électrotechnique en raison de sa conductivité électrique élevée, presque la même que celle du cuivre, mais l'aluminium est nettement moins cher.

Pour ajouter de la résistance, l’aluminium est allié au cuivre et au magnésium (en petites quantités) pour former l’alliage « duralumin ».

L'aluminium est largement utilisé dans diverses industries.

Laiton.

Alliage de cuivre et de zinc. Différents ratios de ces deux composants permettent d'obtenir des alliages aux propriétés différentes. Si la teneur en zinc est de 5 à 20 %, le laiton est appelé rouge et jaune si la teneur en zinc est de 20 à 36 %.

Ces alliages sont malléables et ont suffisamment basse température fusion. Extérieurement, le laiton ressemble à l’or, c’est pourquoi il est souvent utilisé dans les arts appliqués et la décoration. Ferrures de meubles, serrures, éléments décoratifs. Les instruments de musique sont fabriqués en laiton. Il est également utilisé dans l’industrie militaire.

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Aluminium, propriétés, qualités, application

ALUMINIUM, PROPRIÉTÉS, QUALITÉS, APPLICATION. L'aluminium appartient au groupe des métaux légers. Sa densité est de 2,7 g/cm3. La disponibilité, la conductivité élevée et la résistance à la corrosion atmosphérique ont permis une large utilisation de l'aluminium en génie électrique. Les inconvénients de l'aluminium sont une faible résistance mécanique à la traction et une douceur accrue, même dans l'aluminium étiré. L'aluminium est un métal argenté ou blanc argenté. Son point de fusion est de 658-660є et son coefficient de dilatation thermique est de 24*10-6/єС. L'aluminium est rapidement recouvert d'une fine couche d'oxyde, qui protège de manière fiable le métal de la pénétration de l'oxygène, de sorte que les fils d'aluminium nus (non isolés) peuvent fonctionner longtemps en plein air. Le film d'oxyde sur les fils d'aluminium a une résistance électrique importante, de sorte que de grandes résistances de transition peuvent se former aux jonctions des fils d'aluminium. Les jonctions de fils sont généralement nettoyées sous une couche de vaseline pour empêcher l'aluminium de s'oxyder dans l'air. Lors de l'humidification des jonctions de fils d'aluminium avec d'autres fils en d'autres métaux (cuivre, fer) obtenus mécaniquement (connexions boulonnées), des couples galvaniques avec une force électromotrice notable peuvent se former. Dans ce cas, le fil d'aluminium sera détruit par les courants locaux. Pour éviter la formation de vapeurs galvaniques en atmosphère humide, les jonctions avec d'autres fils d'autres métaux doivent être soigneusement protégées de l'humidité par vernissage et autres moyens. La corrosion directe de l'aluminium est causée par les oxydes d'azote (NO), le chlore (CI), le dioxyde de soufre (SO2), les acides chlorhydrique et sulfurique et d'autres agents. Des connexions fiables des fils entre eux, ainsi qu'avec des fils constitués d'autres métaux, sont réalisées par soudage à froid ou à chaud. Plus la pureté chimique de l’aluminium est élevée, plus il résiste à la corrosion. Par conséquent, les qualités d'aluminium les plus pures avec une teneur en métal pur de 99,5 % sont utilisées pour la fabrication d'électrodes dans des condensateurs électriques, pour la fabrication de feuilles d'aluminium et de fils de bobinage de petits diamètres de 0,05 à 0,08 mm. De l'aluminium conducteur contenant au moins 99,7 % de métal pur est utilisé. Pour la fabrication du fil, on utilise de l'aluminium avec une teneur en métal pur d'au moins 99,5 %. Le fil d'aluminium est fabriqué par tréfilage et laminage. Le fil d'aluminium est disponible en trois qualités : AM (recuit doux), APT (semi-dur) et AT (dur non recuit). Le fil est produit avec un diamètre de 0,08 à 10 mm.

Caractéristiques des propriétés du cuivre et de l'aluminium

Densité de l'aluminium - 2,7 g/cm3, cuivre - 8,90 g/cm3.

Le point de fusion de l'aluminium est de 658 à 660°C, celui du cuivre de 1083°C.

Coefficient de dilatation en température :

Aluminium - 24*10-6/°С ; cuivre - 17*10-61/єС.

Coefficient de température el. résistance:

aluminium - a= +0,00423 1/°C, cuivre a= +0,00400 1/°C.

Résistance à la traction:

AM:Gw = 7,5 h 8,0 kg/m2 AT:Gw = 10 h 18 kg/mm2

MM:Gw = 2,0 heures 2,5 kg/mm2 MT:Gw = 35 heures 40 kg/mm2

Élongation

AT dn = 0,5 h 2,5 % MM dn = 15 h 40 %

MT dn = 0,5 h 2,2 % AM dn = 10 h 26 %

Résistivité

AT s = 0,0282 h 0,0283 ohm*mm2 /m

MT s = 0,0177 h 0,0180 ohm*mm2/m

AM s = 0,0279 h 0,280 ohm*mm2/m

MM s = 0,01750 h 0,01755 ohm*mm2/m

Seuls deux métaux – le cuivre et l’aluminium – sont largement utilisés comme conducteurs de courant électrique. Leur utilisation à ce titre est déterminée par un ensemble complexe propriétés physiques les métaux eux-mêmes et leurs prix.

Base physique du flux de courant électrique dans les conducteurs

Comme le sait la physique, courant électrique- c'est un mouvement ordonné charges électriques dans un conducteur, sous l’influence des forces du champ électrique. Lorsque des charges électriques se déplacent dans un conducteur, elles sont soumises à une résistance, qui est évaluée par la valeur de la résistance électrique et qui se mesure en ohms (Ohm).

La résistance électrique des conducteurs cylindriques est déterminée par la formule r=ρ *l/s, où r est la résistance électrique du conducteur, Ohm, ρ est la résistance électrique spécifique du matériau conducteur, Ohm*mm2/m, l est la longueur du conducteur, m, s est la section transversale du conducteur, mm 2

Ainsi, en électrotechnique, des matériaux à faible résistivité (cuivre, aluminium, acier) sont utilisés pour fabriquer des fils.

Par exemple : résistivité du cuivre - 0,0175 ohm*mm 2 /m, résistivité de l'aluminium - 0,0294 ohm*mm 2 /m

Parfois, au lieu de la résistance électrique r, la valeur inverse est utilisée - conductivité g = 1/r, et au lieu de la résistance spécifique - conductivité spécifique γ = 1/ρ. La conductivité électrique est mesurée en Siemens (Sm).

Lorsque des charges électriques se déplacent dans un conducteur, la résistance électrique provoque un échauffement du conducteur. Cet échauffement est nocif et, lors du fonctionnement du conducteur, doit être limité en tenant compte des propriétés physiques du conducteur et de la classe d'isolation.

La température en régime permanent du conducteur sous courant dépend de la densité de courant, qui est déterminée par la formule : δ = I/s, où δ est la densité de courant, a/mm 2, I est la valeur du courant et s est la section transversale du conducteur, mm 2

Qu'est-ce qui est plus rentable à utiliser comme fils électriques : le cuivre ou l'aluminium ?

Lorsque l’on compare les tendances de croissance du coût de l’aluminium et du cuivre au cours du 20e et du début du 21e siècle, il est évident que le coût de l’aluminium augmente plus lentement que celui du cuivre. Cette différence est particulièrement visible au début du XXIe siècle. Depuis 2006, le prix du cuivre est Bourse de Londres les métaux ont atteint 8 500 $/tonne, tandis que l'aluminium – 2 500 $/tonne. Cela est dû à l'amélioration et à l'augmentation de la production d'aluminium, avec des matières premières accessibles et peu coûteuses pour la production de produits de câbles, qui représentent 25 % du coût du produit final.

Pour le cuivre, la situation est différente. Les réserves de minerai de cuivre se détériorent, la teneur en minerai de cuivre diminue, les nouveaux gisements sont pauvres en métal et plus difficiles à extraire. De plus, ces gisements sont géographiquement plus difficiles d’accès. Par conséquent, le coût des matières premières dans le coût du produit final est supérieur à 50 % et continue de croître.

Ces tendances ne changent pas, tout comme la dynamique comparative des prix, et aucun changement n’est attendu. Tout cela plaide en faveur de l'utilisation de l'aluminium.

Les applications scientifiques et industrielles sont encore inaccessibles dans la pratique mondiale. Compte tenu du fait que la conductivité électrique de l'aluminium est inférieure à celle du cuivre, la section transversale du fil d'aluminium et, par conséquent, son volume doivent être supérieurs à ceux du cuivre et le diamètre du fil d'aluminium, pour le même densité de courant, devrait être 25% supérieure à celle du cuivre.

Cependant, l'augmentation de volume, et donc de poids, du fil d'aluminium est compensée par la faible densité du métal (2,7 t/m 3 - aluminium, 8,9 t/m 3 - cuivre). Ainsi, la masse d’un fil d’aluminium, pour une même densité de courant, est trois fois inférieure à celle du cuivre.

Cependant, il n'y a aucun gain de poids lors de l'utilisation de fil d'aluminium au lieu de cuivre, en raison des exigences du SNIP. Par exemple, la masse de cuivre dans les fils et câbles posés dans les panneaux d'un appartement moderne de trois pièces est de 10 kg. La masse d'un câble tripolaire d'une longueur de 1000 mètres, d'un câble VVG (cuivre) d'une section de 1,5 mm 2 est de 93 kg, et la masse d'un câble équivalent AVVG (aluminium) d'une section de 2,5 mm 2 est de 101 kg. L'avantage de l'utilisation de fils d'aluminium est dû aux prix beaucoup plus bas de l'aluminium.

Aux prix actuels, l’utilisation de fils d’aluminium est plusieurs fois plus rentable que celle de fils de cuivre !

L'aluminium est utilisé depuis longtemps pour les lignes à haute tension et les systèmes de câbles aériens. Mais dans les fils isolés, une augmentation du diamètre de l'âme nécessite une augmentation de la consommation de câble en composé plastique PVC, dont le prix (1 800 $/tonne) est proche de celui de l'aluminium. Plus le toron est fin, plus les coûts comparatifs de l’isolation électrique sont élevés et plus les avantages du passage du cuivre à l’aluminium sont faibles. Cependant, aux prix actuels, les économies restent importantes !

Les concepteurs, les architectes et les électriciens doivent surmonter leurs préjugés contre l’utilisation de fils d’aluminium dans les nouvelles constructions. Cela permettra d'utiliser de l'aluminium rentable mais exigeant en main-d'œuvre pour le câblage des panneaux et les connexions aux points de charge externes (prises et interrupteurs), ce qui permettra de réaliser des économies significatives.

Les fils de bobinage en aluminium peuvent être utilisés avec un avantage notable dans la production de transformateurs de faible puissance, de moteurs électriques et d'autres machines électriques.

Tout cela déterminera l’énorme demande d’aluminium sur le marché mondial et l’utilisation du « métal ailé » sur terre.

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