Tipuri de conductoare si cabluri electrice

Tipuri de conductoare si cabluri electrice

Definitie Conductoarele si cablurile electrice au rolul de a transporta si distribui energia electrica de la o centrala la unu sau mai multi consumatori.

2.1. Clasificarea conductoarelor si cablurilor electrice

Criteriul cel mai important de clasificare este domeniul de utilizare al conductorului electric, deoarece determina atat gama de tensiune si frecventa de utilizare cat si tipul constructiv.

Astfel se deosebesc:

conductoare neizolate si izolate pentru transportul energiei electrice;

conductoare pentru instalatii fixe si mobile;

conductore pentru ascensare;

conductoare pentru bransamente la constructi civile si industriale;

conductoare navale;

conductoare pentru expluatari miniere si petroliere;

conductoare pentru autovehicule;

conductore pentru comanda,masurare,semnalizare si control;

conductoare pentru sudarea electrica si echipamente electrotehnice ;

Conductoarele electrice folosite in istalatii pot fi:

- conductoare monofilare, la care sectiunea conductorului este format dintr-un singur fir;

- conductoare multifilare, la care sectiunea conductorului este formata din mai multe fire rasucite sau impletite intre ele.

Constructia:

In instalatiile electrice se intalnesc urmatoarele tipuri constructive de conductoare:

- conductor neizolat, alcatuit din unul sau mai multe fire neizolate, rasucite intre ele;

- conductor izolat, format din unul sau mai multe fire neizolate, rasucite intre ele peste care se afla o izolatie, cu sau fara invelis de protectie(fig.3, fig.4);

- conductor izolat,sau cordon, construit din doua sau mai multe conducto

are izolate flexibile, rasucite inpreuna, peste care se apica invelisurile protectoare;

- snurul,construit din doua sau mai multe conductoare izolate, flexibile rasucite intre ele (fig. 4);

Fig.5 Cablu cu 3 conductoare

cablu, alcatuit din unul sau mai multe conductoare izolate, cuprinse intr-o manta etansa, peste care se aplica invelisuri protectoare.

Fig. 6. cablu pentru linii electrice subterane,

Materialele folosite in constructia conductoarelor electrice:

Mrerialele folosite in constructia conductoarelor electrice se clasifica astfel:materiale conductoare , electroizolante, de impegnare, de protectie.

Fig. 6. Tipuri de materiale utilizate pentru cabluri si conductoare

2.2. Materiale conductoare

Pentru fabricarea conductoarelor electrice se folosesc cuprul si aluminiul. Aceste materiale sunt utilizate in stare cat mai pura (minimum 99,95% aluminiu deoarece continutul de inpuritati are o mare influenta asupra conductivitati electrice.

Rezistivitatea aluminiului este de 1,65 ori mai mare decat a cuprului, dar greutatea specifica este de 3,3 ori mai mica.

Rezistenta mecanica a aluminiului este mica, dar electric este un metal rezistiv la coroziune.

Aceste materiale se folosesc sub forma de sarme trifilare cu diferite grade de ecruisare.

Pentru conductoarele aeriene supuse la solicitari mecanice mari se utilizeaza ca materiale conductoare bronzul (aliaj pana la 87% Sn),alame (aliaj pana la 72% Cu si 28% Zn) si otelul.

2.3. Materile electroizolante si de protectie

Pentru izolatia cablurilor si conductoarelor electrice se intrebuinteaza urmatoarele materiale izolante:

materiale plastice: policlorvinilul, polietilena, polistirenul, poliamidele,

politetrafluoretilena;

caucuciucuri naturale si sintetice;

lacuri electroizolante - silicoorganice (cu siliconi), viniflexul, metalvinilul,

poliamidele, poliuretanice, tereftalice pe baza de ulei glipsatice, sintetice etc.

materiale fribroase - fire de bumbac, matase naturala, vascoza, tesaturi de bumbac, fire de sticla, azbest, panza lacuita, etc.

Izolatia poate fi executata in forma de invelis continuu sau stratificat.

Materiale utilizate printr-o tensiune de strapungere mare, care sa permita folosirea de straturi de izolatie de grosime relativa mica, si printr-o rezistenta la imbatranire mare, care sa garanteze siguranta in exploatarea conductorului.

Protejarea cablurilor si conductoarelor electrice actiunii mediului ambiant se realizeaza cu ajutorul mantalelor etanse.

Mantalele etanse pot fi confectionate fie din materiale nemetalice (cauciucuri naturale sau sintetice, materiale plastice), fie din materiale metalice (plumb sau aluminiu).

Pentru protejarea izolatiei si a mantalelor etanse impotriva deteriorarilor care pot survenii in timpul traznetului, depozitarii, montarii si exploatarii cablurilor, peste el se aplica invelisuri protectoare sau mantale suplimentare.

In functie de intensitatea si caracterul actiunilor mecanice si de proprietatile chimice ale mediului ambiant invelisurile protectoare sunt confectionate din iuta, hartie, masa bituminoasa si polivinil, benzi de otel, sau sarme de otel zincat.

Protejare izolatiei de cauciuc impotriva actiunii luminii si a unor solicitari mecanice - neinsemnate se realizeaza cu tesaturi de bumbac din fire de otel, matase sau fire sintetice aplicate pe izolatie. Pentru protejarea izolatiei de cauciuc impotriva actiunii uleiului, a benzii si a ozonului, tesatura de protectie se inlocuieste.

2.4. Materiale conductoare cu inalta conductivitate electrica

In grupa materialelor conductoare se distrage o subgrupa de materiale care au o rezistivitate foarte mica, folosita la realizarea conductoarelor de bobinaj, liniile electrice de transport si distributie a energiei electrice si a contactelor. Pentru diminuarea pierderilor de putere si de energie electrica, pierderile care provoaca incalzirea nedorita a elementelor de circuit strabatute de curent electric, se folosesc materiale cu rezistivitate cat mai mica.

Rezistenta electrica este direct proportional cu rezistivitatea (R = ρ l/s), iar pierderile de putere sunt proportionale cu rezistenta (V = RIǗ²) deci pentru materialele cu rezistivitate mica corespund pierderi mici.

Cuprul (Cu)

Minereulrile de cupru se gasesc in Zair, S.U.A, Spania, Suedia, Germania, Chile, si foarte putin la noi in tara, in judetele Tulcea, Alba, Bistrita-Nasaud, Suceava, Harghita, Maramures, Bihor si Satu Mare.

In industria electrotehnica se utilizeaza exclusive cuprul electrotehnic avand o puritate de 99,60 - 99,90%.

Caracteristicile specifice ale cuprului electrotehnic sunt:

densitatea, dCu = 8,9 Kg/dm³;

temperatura de topire, θtCu = 1083˚C;

conductivitate electrica, γCu= 58m/Ωmm²(la 20˚C);

conductivitatea termica, λCu= 0,938 cal/s cm ˚C = 0,938 4,1868 102 W/mK(la 20˚C).

Ca materialul conductor, cuprul prezinta o mare conductivitate electrica si termica, ocupand locul al doilea printre celelalte materiale metalice (dupa argint).

Se dizolva in acid sulfuric si acid azotic.

Cuprul este atacat de sulf, clor, hydrogen, in contact cu care capata boala hidrogenului, care ii provoaca fragilitate.

Caracteristicile mecanice ale cuprului depind in mare masura de tratamentul termic. Dupa tragere, la rece, se obtine cuprul tare care are o rezistenta mecanica mare si o alungire mica la intindere.

Cuprul este foarte ductil si maleabil, se lipeste si se sudeaza cu usurinta si are o rezistenta satisfacatoare la coroziune. Datorita acestor proprietati, cuprul are aplicatii multiple in electrotehnica si electronica: pentru conductoarele de bobinaj cu diametrul incepand de la sutimi de milimetru, benzi si table de diferite dimensiunii, bare, tevi, piese de contact, lamele de colector la masini electrice, linii de transport a energiei electrice, redresoare cu circuite imprimate etc.

Cuprul se foloseste si in aliaje magnetice, aliaje de mare rezistivitate si in aliaje cu rezistenta mecanica sporita de cupru (alame si bronzuri).

Aluminiul (Al)

Aluminiul este cel mai raspandit metal din scoarta pamantului si se gaseste sub forma de minereuri. Minereurile cele mai importante de aluminiu sunt: bauxita si criolita, care se gaseste in Franta, Rusia, Ungaria, India, S.U.A. In tara la noi se gasesc importante zacaminte de bauxita in muntii Bihorului. Extragerea aluminiului pur din bauxita se realizeaza la noi in tara in doua etape. Prima etapa consta in extragerea aluminei (Al O ) din bauxita , care se efectueaza la combinatul de alumina din Oradea.

A doua etapa consta in extragerea aluminiului pur din alumina prin rafinarea electrolitica, la Combinatul de aluminiu din Slatina.

Aluminiul se obtine cu puritatea variind intre 98 si 99,90%,

Crecteristicile aluminiului sunt:

densitatea,dAl =2,7 Kg / dm³;

tenperatura de topire, θtAl =658 ˚C;

conductivitate electrica, γAl =37m/Ωmm² (la 20˚C);

rezistivitatea electrica, Pal =0,027 Ωmm² (la 20˚C);

conductivitate termica, λAl =0,53 cal/scm˚C =0,534186810²W/mK (la 20˚C)

Aluminiul este cel mai usor dintre metalele utilizate in tehnica. Rezistenta la coroziune a aluminiului in atmosfera uscata este satisfacatoare datorita peliculei de oxid de aluminiu, care este aderenta si neporoasa. In atmosfera umeda, datorita potentialului sau electrochimic foate negativ (-1,3V), aluminiul este distrus in contact cu metale obisnuite.

Aluminiul nu rezista la vibratii mecanice si are rezistenta mica la oboseala.

Principalele utilizari ale aluminiului in industria elctrotehnica sunt:

fabricare armaturilor pentru condensatoare cu hartie, condensatoare electrolitice si ca anod in condensatoarele din circuitele intregate peliculare;

fabricarea mantalelor de protectie a cablurilor electrice, in locul plumbului;

realizarea infasurarilor transformatoarelor si masinilor electrice;

fabricarea infasurarilor rotoarelor in scurtcircuit ale motoarelor asincrone;

realizarea conductoarelor si cablurilor de transport si distributie a energiei electrice

Prin liniile electrice aeriene, rezistenta mecanica a conductoarelor de aluminiu este insuficienta pentru a sustine greutatea proprie a conductorului si suprasarcinile provocate de gheata, zapada, vant.

Din acesta cauza conductoarele pentru liniile electrice aeriene se realizeaza din aluminiu cu inima de otel. Sirmele de otel zincat, care formeaza inima sau miezul conductorului, suporta sarcina mecanica principala, iar conductoarele de aluminiu, care se infasoara in jurul miezului de otel, au rolul principal de a conduce curentul electric, avand rezistivitatea mult mai mica decat otelul.

Conductoarele de otel-aluminiu au greutatea relativ mare, flexibilitate redusa, coieficienti diferiti de dilatere termica a elementelor componente.