Сравнительная характеристика железа и меди: Сходство и различия меди и железа
alexxlab | 07.03.2023 | 0 | Разное
Сравнение медных и алюминиевых ТПЖ
Силовой кабель используется для передачи переменного тока к конечному потребителю низкого, среднего и высокого напряжения, однако есть отдельные исполнения кабеля, выдерживающие до 330 кВ.
Токопроводящие жилы – сердце кабеля. По сути – это специальная проволока или группа проволок, по которым идет ток. Основные параметры и технические требования к жилам силовых кабелей указаны в ГОСТ 22483-77.
Основные требования к ТПЖ – это низкое электрическое сопротивление, что бы ток мог «свободно», без потери «проходить» по жиле, не нагревая ее.
Существует лишь два материала исполнения жил:
-
алюминий;
-
медь.
У каждого есть свои плюсы и минусы.
Алюминий более распространён в металлопрокате и продукции из металла. С его помощью производят не только ТПЖ, но и другие изделия.
Алюминий экспортируется в различные страны. Однако в 2013-2016 годах произошёл резкий упадок экспортной возможности алюминия, в связи с чем была сделана переориентировка сбыта продукции на внутренний рынок. Поэтому в последующие года металл активно поставлялся в зарубежные страны.
Несмотря на свою распространённость, алюминий не слишком надёжен в качестве проводки. Дело в том, что данный металл имеет специфические характеристики: мягкость и текучесть. Из-за этого места соединений начинают ослабевать, и конструкция постепенно разрушается. Кроме этого, алюминиевую проводку легко сломать при многократных сгибах.
Преимущества силового кабеля с медными жилами:
Несмотря на запрет применения алюминиевой проводки в строительстве, Минэнерго приказом от 16 октября 2017 г даёт решение использовать современные проводки из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030.
Физико-химические характеристики и токовые нагрузки
Разработанные в скором времени сплавы с точки зрения металлургии не слишком отличаются от чистого алюминия. Добавление легирующих добавок в количестве 0,01% меди и 0,5% железа носят больше маркетинговый ход по патентированию и как следствие монополизации рынка, нежели выигрыш в физических и электрических свойствах. В алюминиевые сплавы входят:
- Железо.
- Медь.
- Алюминий.
Основной проблемой применения алюминия в электротехнике является его активность. Все металлы левее водорода Н более химически активны чем справа. Металлы до Na вообще воспламеняются в контакте с водой, элементы, находящиеся правее от Н с трудом, реагируют даже с кислотами.
Можно рассмотреть это на примере гальванической пары. Применительно к электротехнике это сказывается так – при соединении медного и алюминиевого контактов между ними возникает «гальваническая пара», если учесть, что поверхность как алюминиевого, так и медного проводника покрыта соответствующим оксидом то последние имеют возможность диссоциации, то есть распада на заряженные ионы.
Диссоциация возможна благодаря естественной влаге, которая всегда есть в воздухе. Ионы окислов алюминия и меди, будучи мелкими частицами с различным электрическим потенциалом, начинают принимать участие образовании и протекании тока.
Начинается «электролиз», в ходе которого ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников. При их перемещениях металл разрушается, образовывается пустота и прогалины. Особенно это касается алюминия. Ну, а там, где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надёжней электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится ещё хуже и так далее (вплоть до возгорания).
Недостатки алюминия
Кроме перечисленного, следует выделить такие недостатки данного металла в ТПЖ и любой электротехнике:
- Тенденция к частым замыканиям и возгоранию проводки.
- Ненадёжность дешёвых алюминиевых проводов.
- Трудности в использовании.
В сравнении с удельным сопротивлением меди, удельное сопротивление алюминия составляет 0,0271 Ом/мм2. Это означает, что из-за своей высокой активности металл начинает образовывать оксид алюминия Al2O3, а уже это вещество преобразовывается в диэлектрик с электрической прочностью 10 кВ/мм. Это способствует нагреванию в местах контакта, ионизации токов и т.д. Поэтому происходит критический нагрев или обрыв.
Существуют еще и конструктивные особенности кабеля в зависимости от материала ТПЖ
Если площадь поперечного сечения алюминиевой жилы не превышает 35 мм2, используется одиночная проволока. При площади свыше 35 и до 300 мм2 может использоваться как одиночная, так и сплетенная из нескольких проволока. При сечении от 300 мм2 допустимо использование только жилы из нескольких алюминиевых проволок.
Для медных жил цифры несколько отличаются.
При небольшой площади сечения (до 16 мм2) применяются жилы из одинарной проволоки, при сечении от 17 до 95 мм2
Силовой кабель с алюминиевой жилой подходит для организации электросетей практически любой протяженности. Алюминий широко распространен и доступен, поэтому в качестве материала обладает главными преимуществами – надежностью и невысокой ценой.
По этой причине если речь идет о кабелях с небольшим поперечным сечением (до 16 мм2), замена алюминиевых на медные вполне оправдана. В тех случаях, когда требуется проложить сеть с большим сечением, стоимость замены возрастает многократно.
В конечном счете следует упомянуть, что технологии всегда развиваются, и в каждой ситуации присутствуют решения, проверенные временем и тысячами людей.
Выбор остаётся за мастерами своего дела, дорожащими своей репутацией и предпочитающими надёжность.
Кабельный Завод “Эксперт Кабель” осуществляет выпуск новых кабелей из алюминиевой и медной ТПЖ. Они обеспечивают максимальную пожаробезопасность за счет качественного материала жилы и специальной изоляции из полимерных композиций, которая не содержит галогены и не поддерживает горение.
Если Вам нужна особая конструкция кабеля, то наши специалисты кратчайшие сроки разработают согласно вашему техническому заданию КПП, отвечающую всем требованиям.
Общая характеристика d-элементов » HimEge.ru
Понятие
переходный элемент
обычно используется для обозначения любого элемента с валентными d- или f-электронами. Эти элементы занимают в периодической таблице переходное положение между электроположительными s-элементами и электроотрицательными p-элементами.
d-Элементы принято называть главными переходными элементами. Их атомы характеризуются внутренней застройкой d-подоболочек. Дело в том, что s-орбиталь их внешней оболочки обычно заполнена уже до того, как начинается заполнение d-орбиталей в предшествующей электронной оболочке. Это означает, что каждый новый электрон, добавляемый в электронную оболочку очередного d-элемента, в соответствии с принципом заполнения, попадает не на внешнюю оболочку, а на предшествующую ей внутреннюю подоболочку. Химические свойства этих элементов определяются участием в реакциях электронов обеих указанных оболочек.
d-Элементы образуют три переходных ряда — в 4-м, 5-м и 6-м периодах соответственно. Первый переходный ряд включает 10 элементов, от скандия до цинка. Он характеризуется внутренней застройкой 3d-орбиталей. Орбиталь 4s заполняется раньше, чем орбиталь 3d,
Следует, однако, отметить существование двух аномалий. Хром и медь имеют на своих 4s-орбиталях всего по одному электрону. Дело в том, что полузаполненные или полностью заполненные подоболочки обладают большей устойчивостью, чем частично заполненные подоболочки.
В атоме хрома на каждой из пяти 3d-орбиталей, образующих 3d-подоболочку, имеется по одному электрону. Такая подоболочка является полузаполненной. В атоме меди на каждой из пяти 3d-орбиталей находится по паре электронов. Аналогичная аномалия наблюдается у серебра.
Все d-элементы являются металлами.
Электронные конфигурации элементов четвертого периода от скандия до цинка:
Хром находится в 4-м периоде, в VI группе, в побочной подгруппе. Это металл средней активности.
В своих соединениях хром проявляет степени окисления +2, +3 и +6. CrO — типичный основный оксид, Cr
2
O
3
— амфотерный оксид, CrO
3
— типичный кислотный оксид со свойствами сильного окислителя, т. е. рост степени окисления сопровождается усилением кислотных свойств.
Железо находится в 4-м периоде, в VIII группе, в побочной подгруппе. Железо — металл средней активности, в своих соединениях проявляет наиболее характерные степени окисления +2 и +3. Известны также соединения железа, в которых оно проявляет степень окисления +6, которые являются сильными окислителями. FeO проявляет основные, а Fe
Медь находится в 4-м периоде, в I группе, в побочной подгруппе.
Ее наиболее устойчивые степени окисления +2 и +1. В ряду напряжений металлов медь находится после водорода, ее химическая активность не очень велика. Оксиды меди: Cu2O CuO. Последний и гидроксид меди Cu(OH)2 проявляют амфотерные свойства с преобладанием основных.
Цинк находится в 4-м периоде, во II-группе, в побочной подгруппе. Цинк относится к металлам средней активности, в своих соединениях проявляет единственную степень окисления +2. Оксид и гидроксид цинка являются амфотерными.
Медь и железо – в чем разница
Медь и железо – два древнейших известных металла. Оба использовались на протяжении всей истории для различных целей, от инструментов до украшений. Но как они сравниваются? В этой статье будут рассмотрены различия между медью и железом, включая их свойства, использование и преимущества.
Свойства меди по сравнению с железом
Медь — это мягкий металл, обладающий высокой ковкостью и пластичностью. Он обладает отличной электро- и теплопроводностью, что делает его идеальным материалом для проводки и электрических компонентов.
Он также устойчив к коррозии в большинстве сред, что делает его идеальным для использования в сантехнике или элементах наружной отделки. Его красновато-оранжевый оттенок также придает ему эстетическую привлекательность.
Железо намного тверже меди и менее пластично. Он также имеет хорошую электропроводность, но лучше, чем теплопроводность меди: железо легко ржавеет при воздействии влаги, поэтому его необходимо покрывать или обрабатывать для предотвращения коррозии. Железо имеет серебристо-серый цвет, что придает ему гладкий вид при полировке или окраске.
Использование меди в сравнении с железом
Медь часто используется в электропроводке из-за ее высокой электропроводности и пластичности, что позволяет изгибать ее в различные формы без разрушения или растрескивания. Также он обладает отличной термостойкостью, поэтому его можно использовать в системах отопления и радиаторах без риска перегрева или расплавления материала. Его можно использовать в сантехнике из-за его коррозионной стойкости и в украшениях, таких как ювелирные изделия, из-за его привлекательной окраски.
Железо обычно используется в строительстве, потому что оно достаточно прочное, чтобы поддерживать большие конструкции, и в то же время недорогое по сравнению с другими материалами, такими как сталь или алюминий. Его прочность также делает его идеальным материалом для таких инструментов, как молотки или гаечные ключи, поскольку он не ломается легко под нагрузкой или напряжением, как это могут сделать более мягкие металлы, такие как медь. Кроме того, его способность удерживать край означает, что железные лезвия часто предпочтительнее лезвий из более мягких металлов, таких как бронза или латунь, для таких задач, как нарезка овощей или резьба по дереву.
Цена меди и железа
При выборе металла для строительства медь и железо являются двумя наиболее распространенными материалами. Хотя оба металла имеют множество применений, важным фактором, который следует учитывать, является стоимость. Медь, как правило, стоит дороже, чем железо, поэтому проекты, требующие больших порций металла, вероятно, будут дороже, если они будут выполнены с использованием меди.
Тем не менее, некоторые предприятия по благоустройству дома и промышленные предприятия могут счесть более экономичным в долгосрочной перспективе использование меди вместо железа из-за ее превосходной долговечности и устойчивости к коррозии. Таким образом, стоимость должна быть тщательно сбалансирована с долгосрочными экономическими перспективами при выборе между этими двумя популярными металлами.
Проводимость меди и железа
Медь и железо — это два металла, которые, хотя и способны проводить электрический ток, сильно различаются по скорости и силе проводимости. Медь известна своей превосходной электропроводностью по сравнению с железом, что означает, что электрический ток проходит через нее с большей легкостью. По этой причине медь часто используется в производственных линиях, где требуется более высокая передача тока, например, в промышленных целях, таких как автомобильное производство и компьютерные схемы. Подтверждающие расчеты также показали, что медь имеет более стабильный отклик в диапазоне частот, чем железо.
Тем не менее, доступность железа компенсирует его более низкую производительность в определенных ситуациях; Он гораздо более долговечен и устойчив к коррозии, чем медь, что делает его идеальным для электрической инфраструктуры, требующей более длительного срока службы, такой как электрические сети и силовые кабельные системы.
Вес меди и железа
Медь и железо являются двумя наиболее распространенными и универсальными металлами, используемыми в различных отраслях промышленности. Хотя оба металла имеют широкий спектр применения, есть одно существенное отличие, которое отличает их друг от друга — вес. Медь значительно легче железа, и с ней легче работать. Это делает его идеальным для использования в изделиях, которые должны быть легкими, но при этом сохранять прочность, например, трубы или провода. С другой стороны, железо имеет гораздо больший вес, поэтому оно отлично подходит для обеспечения надежной поддержки или устойчивости, например, в мостах или крупных строительных проектах.
Независимо от того, ищете ли вы что-то, чтобы быстро выполнить работу, или вам нужно что-то, что может выдержать большую нагрузку, вес меди по сравнению с железом, безусловно, играет важную роль в принятии вашего решения.
Лучший проводник электричества
Одним из главных преимуществ меди перед железом является то, что она лучше проводит электричество. Это означает, что медь можно более эффективно использовать в электрических приложениях, таких как проводка и электрические компоненты. Кроме того, медь менее подвержена коррозии, чем железо, что делает ее более долговечной.
Более гибкий, чем железо
Еще одно преимущество меди перед железом заключается в том, что она более гибкая. Его можно использовать в приложениях, где важна гибкость, например, в сантехнике и трубопроводах. Кроме того, медь с меньшей вероятностью сломается или треснет, чем железо, что делает ее более долговечной.
Более низкая температура плавления, чем у железа
Медь также имеет более низкую температуру плавления, чем железо, что означает, что ее можно использовать там, где желательна более низкая температура плавления.
Например, из меди можно производить полупроводники и другие электронные устройства. Кроме того, более низкая температура плавления меди облегчает работу с ней, чем с железом.
Более устойчивы к коррозии, чем железо
Медь также более устойчива к коррозии, чем железо, что означает, что она не так легко ржавеет или подвергается коррозии. Это делает его идеальным материалом для применений, где важна коррозионная стойкость, например, в морской среде. Кроме того, коррозионная стойкость меди облегчает ее переработку по сравнению с железом.
Более высокая теплопроводность, чем у железа
Наконец, медь имеет более высокую теплопроводность, чем железо, что означает, что ее можно более эффективно использовать в приложениях, где важна теплопередача. Например, медь можно использовать в теплообменниках и радиаторах.
Заключение:
При рассмотрении вопроса о том, следует ли использовать для вашего проекта медь или железо, необходимо учитывать несколько факторов: стоимость, прочность, твердость, ковкость и т.
д. В конечном итоге оба материала имеют свои сильные и слабые стороны; то, что работает лучше всего, будет зависеть от приложения, для которого вы их используете! Например, если вам нужно что-то, что может выдерживать высокие температуры, то медь будет лучшим выбором, тогда как железо лучше подойдет для поставленной задачи, если важнее прочность. У каждого металла есть свой уникальный набор плюсов и минусов; понимание этого поможет вам сделать правильный выбор при выборе между медью и железом!
Абхишек Модак
Абхишек — опытный блоггер и отраслевой эксперт, который делится своими взглядами и знаниями по различным темам. Своими исследованиями Абхишек предлагает ценные идеи и советы профессионалам и энтузиастам. Подпишитесь на него, чтобы получить экспертные советы о последних тенденциях и разработках в металлургической промышленности.
Сравнение материалов | Совет производителей алюминиевых экструдеров
Таблица типовых затрат на оснастку
| Процесс | Типичная стоимость инструмента |
|---|---|
| Виниловая экструзия | 1500 долларов США и выше |
| Литье под давлением | $25 000 и выше |
| Литье под давлением | $25 000 и выше |
| Профилегибочная машина | $30 000 и выше |
| Штамповки | $5000 и выше |
| Алюминиевые профили | от 500 до 5000 долларов |
Таблица типовых сроков изготовления инструмента
Возможность формовки в чистые формы, а экструзия обеспечивает размещение металла там, где это необходимо. 
Алюминиевый профиль против литого пластика, дерева, винила
| Свойство | Алюминиевые профили | Литой пластик | Дерево | Винил (поливинилхлорид) |
|---|---|---|---|---|
| Прочность (на растяжение) | Очень хорошие механические свойства. | Широкий диапазон свойств от 0,08 до 0,8 прочности на растяжение алюминиевых профилей для стеклонаполненных компаундов. |
Хорошие комплексные свойства, зависящие от породы дерева и влажности. | Низкие механические свойства. |
| Плотность | Легкий примерно на 1/3 веса меди или стали | Очень легкий, примерно на 60 % легче алюминия. | Очень легкий, примерно 1/3 плотности алюминия. | Очень легкий, примерно на 60% плотнее алюминия. |
| Отношение прочности к весу | Очень хорошо | Низкий-хороший | Низкий-хороший | Низкий-хороший |
| Коррозионная стойкость | Отлично; его можно дополнительно увеличить, наряду с улучшением внешнего вида, за счет анодирования или других покрытий. | Отлично; выбор состава и цвета важен для устойчивости к атмосферным воздействиям (УФ). | Не применяется напрямую; разлагается в присутствии некоторых кислот. | Отлично; высокая стойкость к щелочам и солям, но разрушается органическими растворителями и сильными кислотами. |
| Формуемость | Легко формуется и экструдируется в самые разные сложные формы, включая многопустотные полости. Возможность формовки в чистые формы, а экструзия обеспечивает размещение металла там, где это необходимо. | Легко формуется или формуется в сложные формы. | Бедный; не могут быть сформированы в обычном порядке. | Легко формуется или формуется в сложные формы. |
| Электропроводность | Отлично; в пересчете на фунт, вдвое эффективнее меди, используемой в шинопроводах и электрических соединителях. | Бедный; используется как изолятор, высокая диэлектрическая способность. | Бедный; не может использоваться в качестве электрического проводника Обычно не может использоваться в качестве изолятора. |
Бедный; электрические и теплоизоляционные характеристики. |
| Теплопроводность | Отлично; идеально подходит для применения в теплообменниках. |
Бедный; низкий коэффициент теплопередачи (теплопередачи). | Бедный | Бедняга |
| Отделка | Можно применять почти безграничный набор отделок, включая механическую и химическую предварительную отделку, анодирование, окраску и гальванопокрытие. | Цвет может быть цельным с материалом, а также гальваническим, окрашенным и горячим тиснением. | Можно использовать краску и морилку. | Цвет может быть единым целым с материалом. |
| Возможность вторичной переработки | Высокая стоимость лома; регулярно перерабатываются для создания новых экструзий. | Регулярно перерабатывается, но теряет свойства; переработанный материал добавляется к новому запасу. | Низкая стоимость брака. | Обычная переработка с низкой стоимостью лома. |
| Экономика инструмента | Инструменты для экструзии относительно недороги. Как правило, простая форма будет стоить всего несколько сотен долларов.
|