Os condutores envelhecem sob carga elétrica razoável?

Os aços de construção são propensos a falhas por fadiga - ficam estruturalmente mais fracos quando expostos a repetidas tensões mecânicas.

Existe algum processo semelhante para os condutores que os torne menos utilizáveis ​​quando eles conduzem a corrente por tempo suficiente?

Em outras palavras, suponha que eu tenha um transformador antigo que tenha servido por, digamos, 30 anos. Ele ainda funciona bem (não foi queimado, curto ou algo parecido), mas já é bastante antigo. Espero que o isolamento do fio do ímã fique mais fraco por causa de ser aquecido por todos esses anos. Também espero que o isolamento das placas do núcleo fique mais fraco.

E os próprios fios? Alumínio ou cobre neles serão diferentes do que eu encontraria nos fios mais novos?

A seguir, é apresentado um documento interessante sobre o envelhecimento de cabos condutores em usinas nucleares .

Nas páginas 20 e 21, dentro de uma tabela que informa os fatores de estresse dos componentes do cabo ( estressores ), você encontra as possíveis causas de falhas nos condutores.

Você pode notar que de maneira alguma o material condutor (alumínio, cobre) "envelhece" apenas por si só, mas desenvolve problemas ao interagir com outros "fatores". O simples ato de conduzir corrente não é prejudicial, a menos que cause estresse térmico ou mecânico no cabo (não no material).

Quanto ao material em si, o cobre usado na construção de condutores é extremamente puro, portanto não se degrada, a menos que exposto a fatores que desencadeiam uma reação química (por exemplo, oxidação, corrosão) ou uma reação nuclear (metais expostos por muito tempo a pesados). as radiações, especialmente nêutrons, sofrem uma alteração em suas propriedades físicas, uma vez que os átomos na treliça de cristal podem ser mutados em outros isótopos ou mesmo em outros elementos).

Se a pergunta é sobre pequenos transformadores, as respostas acima são adequadas.

Se a pergunta é sobre grandes transformadores, ou seja, transformadores de potência imersos em óleo - esse é um jogo totalmente diferente.

Os condutores metálicos de um transformador não se deterioram com a idade, mas o isolamento sim. Os transformadores de potência são construídos com isolamento de papel, que tem uma vida útil limitada. A celulose no papel degrada com aquecimento normal e fica mecanicamente fraca; além disso, a degradação da celulose libera água, o que diminui a força di-elétrica do óleo.

A taxa de degradação é exponencial com o aumento da temperatura (veja 1 para alguma discussão.) Acredito que os transformadores geralmente são projetados para atingir 25 ou 40 anos de vida sob carga nominal.

Tudo o que quer dizer - os condutores metálicos em um transformador de potência antigo serão bons - mas cuidado com o isolamento antigo .

Não em um transformador - não deve haver alterações, a menos que o transformador tenha sofrido abuso.

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Às vezes, os fios finos podem deteriorar-se devido a produtos químicos no ambiente - vi bobinas finas de cobre na presença de enxofre (gasoso) ou compostos de enxofre entrando nos orifícios do isolamento (tipo uma peste negra).

Como mencionado acima, seu transformador deve ficar bem, a menos que esteja sobrecarregado. Uma sobrecarga menor, gerando calor excessivo, degradará o isolamento e potencialmente causará curto-circuito nas curvas. Uma grande sobrecarga queima completamente um dos enrolamentos.

Os próprios condutores não degradam sua capacidade de transportar corrente em nenhuma capacidade, desde que operem dentro de suas classificações. Novamente, passar 1000 amperes através de um pedaço de cobre nº 30 não funcionará por muito tempo, mas isso ocorre porque o aquecimento derreterá o condutor.

O modo de falha primária dos condutores, sejam eles alumínio, cobre ou qualquer que seja uma avaria ambiental dos sistemas de isolamento, ou no caso de instalação inadequada de cabos isolados de média a alta tensão (15KV a 345KV), normalmente sem observar a curvatura mínima permitida raio.

Ambientalmente, a causa mais comum de falha isolada do cabo é a exposição à luz ultravioleta, com um segundo próximo de exposição a óleos ou outros produtos químicos que quebram a capa de isolamento real. Muito raramente, podem ocorrer falhas devido à intrusão de água, mas, novamente, isso não é realmente uma falha do condutor, mas do sistema de isolamento.

Para ser completo, existe a possibilidade de uma falha real do condutor, mas não considero que seja uma falha real do condutor pessoalmente, devido à instalação inadequada que leva a ação galvânica ou corrosão (pense nos fios de um terminal de bateria automotiva que corroem do ácido ou cobre desenvolvendo sua pátina verde típica quando exposta à água salgada). Essas falhas quase sempre acontecem em um ponto de conexão e são o resultado de conexões ruins ou impróprias.