कॉपर बनाम एल्युमीनियम: विद्युत अनुप्रयोगों में चालकता

चालकता संख्याएँ साथ-साथ

चालकता में एल्युमीनियम की कमी की भरपाई इसके बहुत कम घनत्व से हो जाती है। चालकता को घनत्व से विभाजित करने पर तांबे को लगभग 6.5 एमएस/एम प्रति ग्राम/सेमी3 और एल्युमीनियम को लगभग 13.1 मिलता है, इसलिए एक एल्यूमीनियम कंडक्टर समान द्रव्यमान के तांबे के कंडक्टर की तुलना में लगभग दोगुना करंट प्रवाहित करता है, जबकि तांबा समान क्रॉस {{5} सेक्शन के एल्यूमीनियम कंडक्टर की तुलना में लगभग 1.6 गुना अधिक करंट प्रवाहित करता है। यह एकल अंकगणितीय संबंध दो धातुओं के बीच अधिकांश अनुप्रयोग विभाजन की व्याख्या करता है।

आयतन आधार बनाम द्रव्यमान आधार

धातुओं के बीच चुनाव इस बात पर निर्भर करता है कि डिज़ाइन किस संसाधन की कमी है। जहां जगह तय होती है, जैसे मोटर स्लॉट, ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग, स्विचबोर्ड या वाहन के अंडरफ्लोर में, तांबा जीतता है क्योंकि यह प्रति यूनिट वॉल्यूम में अधिक एम्पैसिटी प्रदान करता है और अपनी उच्च तापीय चालकता के माध्यम से गर्मी को अधिक प्रभावी ढंग से हटा देता है। जहां द्रव्यमान बाध्यकारी बाधा है, जैसे कि तोरणों के बीच एक ओवरहेड लाइन पर, एल्यूमीनियम जीतता है क्योंकि एक ही धारा को हल्के कंडक्टर और हल्के सहायक संरचनाओं के साथ ले जाया जा सकता है, और बड़े व्यास को भारी कंडक्टर की तरह हवा लोडिंग द्वारा दंडित नहीं किया जाता है। एल्युमीनियम की लागत भी प्रति टन कम होती है, जो लंबे समय तक चलने वाले, कम घनत्व वाले प्रतिष्ठानों में सबसे अधिक मायने रखती है।

जहाँ रेखाएँ व्यवहार में खींची जाती हैं

ओवरहेड ट्रांसमिशन और वितरण लाइनें ASTM B231/B231M और ASTM B232/B232M जैसे मानकों के अनुसार एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु कंडक्टरों से बनाई जाती हैं, जिन्हें अक्सर स्टील से बनाया जाता है। मोटर्स, जेनरेटर, ट्रांसफार्मर, स्विचगियर, हाई{7}करंट बैटरी इंटरकनेक्ट और इलेक्ट्रिक-वाहन बसबार तांबे से बनाए जाते हैं, बसबार को C11000 जैसे ग्रेड में ASTM B187/B187M का ऑर्डर दिया जाता है, और कठोरता और झुकने की आवश्यकताओं के लिए चुने गए तापमान के साथ। उन चरम सीमाओं के बीच एक ऐसा क्षेत्र होता है जहां किसी भी धातु को काम पर लगाया जा सकता है, और फिर निर्णय धातु के बजाय समाप्ति लागत, संक्षारण पर्यावरण और थर्मल मार्जिन पर आता है।

कनेक्शन, संक्षारण और मानक आवश्यकताएँ

तीन तकनीकी मुद्दे मिश्रित धातु और एल्युमीनियम प्रतिष्ठानों को नियंत्रित करते हैं। पहला है गैल्वेनिक संक्षारण: गीले या खारे वातावरण में सीधे तांबे से जुड़ा एल्युमीनियम जोड़ पर संक्षारण करेगा, इसलिए द्विधातु संक्रमण प्लेटें या तांबा {{2}एल्यूमीनियम कनेक्टर निर्दिष्ट किए जाते हैं। दूसरा है एल्युमीनियम टर्मिनेशन में रेंगना और ठंडा प्रवाह, जो समय के साथ संयुक्त प्रतिरोध को स्थिर रखने के लिए फिर से टॉर्क शेड्यूल और बेलेविले वॉशर या विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए कनेक्टर की मांग करता है। तीसरा एल्युमीनियम पर ऑक्साइड की वृद्धि है, जिसे समाप्त होने से तुरंत पहले घर्षण या ऑक्साइड मर्मज्ञ यौगिक की आवश्यकता होती है। कंडक्टर मानक इन आवश्यकताओं को सीधे संबोधित करते हैं: कठोर तांबे के तार के लिए एएसटीएम बी1, नरम या एनील्ड तांबे के तार के लिए एएसटीएम बी3, संकेंद्रित तांबे के कंडक्टरों के लिए एएसटीएम बी8, और इंसुलेटेड केबल कंडक्टरों के वर्गीकरण के लिए आईईसी 60228 या जीबी/टी 3956, जो लचीलेपन को निर्धारित करने वाले वर्ग 2 या वर्ग 5 स्ट्रैंडिंग को भी ठीक करता है।

कंडक्टर ख़रीदना-ग्रेड कॉपर

कंडक्टर निर्माण के लिए सामग्री को कैथोड के रूप में GB/T 467-2010, ASTM B115 या EN 1978, और वायर रॉड के रूप में GB/T 3952 या ASTM B49 के रूप में ऑर्डर किया जाता है। डाउनस्ट्रीम में जो गुण मायने रखते हैं, वे हैं 100% IACS पर या उससे अधिक चालकता, नियंत्रित ऑक्सीजन सामग्री, फॉस्फोरस और अन्य चालकता का निम्न स्तर {{9}हानिकारक अशुद्धियाँ, सतह की सफाई और लैप्स, सीम और स्लिवर्स से मुक्ति जो ड्राइंग में तार टूटने का कारण बनते हैं। डिलीवरी पर चालकता का सत्यापन एएसटीएम बी193 की प्रतिरोधकता माप या एएसटीएम ई1004 की एड़ी -वर्तमान विधि द्वारा किया जाता है, और प्रमाणपत्र में परीक्षण तापमान रिकॉर्ड किया जाना चाहिए क्योंकि चालकता तापमान पर निर्भर है। वैक्यूम घटकों, उच्च आवृत्ति कंडक्टर या बड़ी घूर्णन मशीनों जैसे अनुप्रयोगों के लिए, एएसटीएम बी170 या एएसटीएम एफ68 को ऑक्सीजन मुक्त ग्रेड निर्दिष्ट किया जाता है, क्योंकि यह 101-102% आईएसीएस पर चालकता रखता है और टांकने और एनीलिंग के दौरान हाइड्रोजन उत्सर्जन से बचाता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: क्या तांबा एल्युमीनियम से दोगुना सुचालक है?

ए: मात्रा के हिसाब से, तांबा लगभग 1.6 गुना प्रवाहकीय है, 100% आईएसीएस पर, जबकि विद्युत ग्रेड एल्युमीनियम के लिए यह लगभग 61% है; समान द्रव्यमान के आधार पर एल्युमीनियम लगभग दोगुना धारा प्रवाहित करता है।

प्रश्न: ओवरहेड बिजली लाइनों के लिए तांबे के बजाय एल्यूमीनियम का उपयोग क्यों किया जाता है?

ए: वजन और लागत; समान द्रव्यमान का एक एल्युमीनियम कंडक्टर तांबे की तुलना में लगभग दोगुना करंट प्रवाहित करता है, जिससे लंबे समय तक टावरों और इंसुलेटर पर भार कम हो जाता है।

प्रश्न: तांबे का उपयोग अभी भी मोटरों और ट्रांसफार्मरों में क्यों किया जाता है?

ए: स्थान और गर्मी: तांबा प्रति इकाई आयतन में अधिक धारा प्रवाहित करता है और गर्मी को बेहतर तरीके से हटाता है, इसलिए यह समान आउटपुट के लिए कम तापमान वृद्धि के साथ छोटी वाइंडिंग की अनुमति देता है।

प्रश्न: तांबे और एल्यूमीनियम को कैसे जोड़ा जाना चाहिए?

ए: बाईमेटेलिक ट्रांज़िशन प्लेटों या विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए तांबे {{0}एल्यूमीनियम कनेक्टर्स के साथ, और गीले या खारे स्थानों में एक संयुक्त डिज़ाइन के साथ जो इलेक्ट्रोलाइट को बाहर करता है, क्योंकि सीधे संपर्क से गैल्वेनिक संक्षारण होता है।

प्रश्न: कंडक्टर -ग्रेड कॉपर रॉड को कौन सी चालकता दिखानी चाहिए?

ए: वायर रॉड को आम तौर पर 100% आईएसीएस पर या उससे ऊपर प्रमाणित किया जाता है, जो 20 सी पर 58.0 एमएस/एम के बराबर होता है, जिसे एएसटीएम बी193 या एएसटीएम ई1004 द्वारा सत्यापित किया जाता है।