Главная / Полезная информация / Справочники / Все о меди и алюминии / Кабель алюминиевый

Кабель алюминиевый

алюминиевый кабель, кабель ввг, кабель nym

Что же он из себя представляет? Это кабель, у которого жила, проводящая ток, сделана из алюминия или алюминиевого сплава. К этому типу кабеля спрос не падает, потому что такой кабель имеет некоторые преимущества перед кабелем с медными жилами. Поэтому при некоторых типах случаев выбирая между одним и вторым, предпочтение все таки отдается первому.


В каких же случаях лучше выбрать кабель с алюминиевыми жилами? Такой кабель является довольно экономичным продуктом. Даже, при том, что в большинстве случаев при данном сопротивлении нужно выбирать кабель гораздо большего сечения, чем если бы был выбран медный кабель. Здесь все дело в цене. На такой вид кабеля цена ниже примерно в 3 раза по сравнению с медным.


Второй момент — он гораздо легче, чем медный. Это свойство в некоторых случаях дает большое преимущество кабелям с алюминиевыми жилами (например: кабель ВВГ). В зависимости от того, какими будут условия эксплуатации, кабели с алюминиевыми жилами будут иметь различную конструкцию. К примеру, если его применяют в среде, где предположительно оболочка кабеля будет подвергаться механическому воздействию, то в структуру продукта вводят броню, состоящую из двух стальных лент, либо это будет проволочная броня, что часто подходит для сейсмоопасных районов и районов с подвижным грунтом.


Если алюминиевый кабель необходим для использования в условиях с пониженными температурами (до - 60 градусов по Цельсию), то для его создания используют определенные материалы, такие как поливинилхлоридные композиции, которые обладают повышенной стойкостью к холоду из — за применения особых добавок.


Кабель с алюминиевыми жилами очень хорошо применяется для того, чтобы передавать электрическую энергию в стационарных установках на высокое и среднее напряжение. Так как его отличает гораздо более малый вес и цена по сравнению с медным кабелем, это по всей вероятности играет решающую роль при приобретении кабеля с большим сечением.


Такой кабель можно также использовать для распределения тока и для передачи в установках стационарного типа при напряжении 1000 Ватт и частотой тока до 100 Герц. Также их применяют и в сетях с постоянным напряжением.


Алюминиевый кабель является экономичным и легким продуктом. В этом и состоят все его преимущества перед кабелем с медными жилами.


Характеристики алюминиевого кабеля

Алюминий - химический элемент III группы периодической системы Менделеева (атомный номер 13, атомная масса 26,98154). В большинстве соединений трехвалентен, но при высоких температурах он способен проявлять и степень окисления +1. Из соединений этого металла самое важное - оксид Al2O3.


Алюминий - серебристый-белый металл, легкий (плотность 2,7 г/см3), пластичный, хороший проводник электричества и тепла, температура плавления 660oC. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой - оксидом алюминия, который (Al2O3) надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид. Он растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте он не растворяется. При действии на него водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты - соли, содержащие алюминий в составе аниона:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4].


Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействуют с водой, вытесняя из нее водород:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2


Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4].


Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи имеет следующий вид:

2Al + 2NaOH +6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2.


Алюминий активно взаимодействует и с галогенами. Его гидроксид Al(OH)3 - белое, полупрозрачное, студенистое вещество.


В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый - среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия - боксит содержит 28-60% глинозема - оксида алюминия Al2O3.


В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.


Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950oC.


Алюминий применяется в авиации, строительстве, преимущественно в виде сплавов с другими металлами, электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и т.д.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), алюмотермии, кабельной промышленности и т.д.


Технические характеристики алюминия:
Плотность - 2,7 x 103 кг/м3;
Удельный вес - 2,7 г/cм3;
Удельная теплоемкость при 20 oC - 0,21 кал/град;
Температура плавления - 658,7 oC;
Удельная теплоемкость плавления - 76,8 кал/град;
Температура кипения - 2000 oC;
Относительное изменение объема при плавлении (дельта V/V) - 6,6%;
Коэффициент линейного расширения (при температуре около 20 oC): - 22,9 x 106(1/град);
Коэффициент теплопроводности - 180 ккал/м x час x град;


Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона

Наименование материала Модуль Юнга, кГ/мм2 Модуль сдвига, кГ/мм2 Коэффициент Пуассона
Алюминиевая бронза, литье
Алюминиевая проволока тянутая
Алюминий катаный
10500

7000

6900
4200

-

2600-2700




0,32-0,36

Отражение света алюминием (числа, приведенные в таблице, показывают, какая доля света в %, падающего перпендикулярно к поверхности, отражается от нее)


Наименование волн Длина волны Отражение света, %
Ультрафиолетовые 1880
2000
2510
3050
3570
25
31
53
64
70
Видимые 5000
6000
7000
-
-
-
Инфакрасные 8000
10000
50000
100000
-
74
94
97

Оксид алюминия Al2O3

Оксид алюминия Al2O3, называемый также глиноземом, встречается в природе в кристаллическом виде, образуя минерал корунд. Корунд обладает очень высокой твердостью. Его прозрачные кристаллы, окрашенные в красный или синий цвет, представляют собой драгоценные камни - рубин и сапфир. В настоящее время рубины получают искусственно, сплавляя с глиноземом в электрической печи. Они используются не столько для украшений, сколько для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т.п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr2O3, применяют а качестве квантовых генераторов - лазеров, создающих направленный пучек монохроматического излучения.


Корунд и его мелкозернистая разновидность, содержащая большое количество примесей - наждак, применяются как абразивные материалы.


Производство алюминия

Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема Al2O3. К важнейшим алюминиевым рудам относятся также алунит и нефелин, значительными запасами которых располагает Россия. Кроме бокситов, большие месторождения которых находятся на Урале и в Башкирии, богатым источником алюминия является нефелин, добываемый на Кольском полуострове. Много месторождений находится и в Сибири.


Алюминий получают из оксида Al2O3 электролитическим методом. Используемый для этого оксид должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного материала примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al2O3 получают переработкой природного боксита.


Основное исходное вещество для производства алюминия - оксид. Он не проводит электрический ток и имеет очень высокую температуру плавления (около 2050oC), поэтому требуется слишком много энергии.


Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000oC. Такой способ параллельно нашли француз П. Эру и американец Ч. Холл. Они обнаружили, что глинозем хорошо растворяется в раплавленном криолите - минерале состава AlF3 .3NaF. Этот расплав и подвергают элктролизу при температуре всего около 950oC на алюминиевых производствах. Запасы криолита в природе незначительны, поэтому был создан синтетический криолит, что существенно удешевило производство алюминия.


Гидролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na3 [AlF6 ] и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 весовых процентов Al2O3 , плавится при 960oC и обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. Для дополнительного улучшения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF3, CaF2 и MgF2. Благодаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950oC.


Эликтролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичем. Его дно (под), собранное из блоков спресованного угля, служит катодом. Аноды (один или несколько) располагаются сверху: это - алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. На современных заводах электролизеры устанавливаются сериями; каждая серия состоит из 150 и большего числа электролизеров.


При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде - кислород. Алюминий, обладающий большей плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне эликтролизера, откуда его периодически выпускают. По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порции оксида. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействует с углеродом анода, который выгорает, образуя CO и CO2.


Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в Волхове.

Сплавы алюминия

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства алюминия, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.


Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава). Сплав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.


Силумин - легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.


Магналии - сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т.д. (деформируемые магналии).


Основные достоинства всех сплавов алюминия состоит в их малой плотностью (2,5-2,8 г/см3), высокая прочность (в расчете на единицу веса), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии, сравнительная дешевизна и простота получения и обработка.


Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в производстве посуды, спорттоваров, мебели, рекламе и других отраслях промышленности.


По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна. Алюминий - одна из наиболее распространенных добавок в сплавах на основе меди, магния, титана, никеля, цинка, железа. Он также применяется и для алитирования (алюминирования) - насыщения поверхности стальных или чугунных изделий алюминием с целью защиты основного материала от окисления при сильном нагревании, т.е. повышения жароупорности (до 1100 oC) и сопротивления атмосферной коррозии.