Por que os principais condutores deste cabo de alimentação subterrâneo não são feitos de cobre?

Encontrei um pedaço de cabo elétrico deixado pela empresa de eletricidade que abastece a área. Eles fizeram um reparo recentemente no subsolo.

Estou curioso para saber por que os três grandes condutores triangulares não são feitos de cobre. Parece alumínio para mim, mas eu pensei que o cobre seria um condutor muito melhor.

o que estou perdendo? O alumínio é quase tão bom, mas muito mais barato?

Foto:

Anixter diz:

Embora o cobre tenha uma longa história como o material de escolha para conduzir eletricidade, o alumínio tem certas vantagens que o tornam atraente para aplicações específicas.

O alumínio possui 61% da condutividade do cobre, mas apenas 30% do peso do cobre. Isso significa que um fio desencapado de alumínio pesa metade do que um fio desencapado de cobre que possui a mesma resistência elétrica. O alumínio é geralmente mais barato quando comparado aos condutores de cobre.

A Fastmarkets diz (e não pretendo entender nada disso):

Copper     LME Averages Cash Ask ($/MT)    Sep 2017     $6,583.19
Aluminium  LME Official 3M Ask ($/MT)      21 Dec       $2,125.50

Portanto, se precisarmos de 1 MT (tonelada métrica?) De cobre, custará US $ 6,5 mil e precisamos de meia tonelada de alumínio para a mesma condutividade que custará US $ 1,1 mil. Isso representa uma economia de> 80%.

O motivo pelo qual você não vê mais cobre pode ser pelos motivos explicados pela continuação do primeiro artigo:

Os condutores de alumínio consistem em diferentes ligas, conhecidas como as séries AA-1350 e AA-8000. O AA-1350 possui um teor mínimo de alumínio de 99,5%. Nas décadas de 1960 e 1970, devido ao alto preço do cobre em relação ao alumínio, esse tipo de alumínio começou a ser popularmente usado para a fiação doméstica. Devido ao acabamento de baixa qualidade nas conexões e às diferenças físicas entre alumínio e cobre, as conexões de alta resistência se formaram e se tornaram um risco de incêndio.

Como resposta, as ligas de alumínio foram desenvolvidas para ter propriedades de fluência e alongamento mais semelhantes ao cobre. Essas ligas da série AA-8000 são os únicos condutores de alumínio sólido ou flexível que podem ser utilizados de acordo com o artigo 310 do Código Nacional Elétrico de 2014 *. As ligas da série AA-8000 atendem aos requisitos da ASTM B800, especificação padrão para fios de liga de alumínio da série 8000 para fins elétricos - temperamentos recozidos e intermediários.

• Americano (EUA).

Para completude, as densidades são:

metal        g/cm³
copper       8.96
aluminum     2.70

O alumínio tem uma condutividade mais baixa que o cobre, mas também tem uma densidade e um custo muito mais baixos por tonelada. Portanto (para uma determinada resistência), enquanto um cabo de cobre for menor, o cabo de alumínio será mais leve e mais barato.

A principal desvantagem dos cabos de alumínio é que eles precisam de práticas especiais de terminação para produzir terminações confiáveis ​​e os detalhes exatos dependem da liga de alumínio específica. A confiabilidade da terminação é uma preocupação na fiação elétrica, porque terminações ruins podem ficar muito quentes e representar um risco de incêndio.

Os operadores de redes de distribuição de eletricidade podem controlar rigidamente os materiais e práticas usadas para terminar sua fiação, a proporção de terminações e a quantidade de fiação é relativamente pequena e, para os cabos grandes e longos que usam, a economia de alumínio é grande demais para deixar passar.

OTOH no ambiente de construção é tipicamente muito menos controlado. Existem muitas outras terminações, é provável que uma ampla variedade de acessórios diferentes seja usada; os acessórios freqüentemente têm desenhos onde terminações devem ser feitas antes que os fios sejam empurrados para seus locais finais, muitas pessoas / empresas diferentes provavelmente trabalharão na instalação incluindo alguns que não são realmente qualificados para isso. Nesse ambiente, os problemas de confiabilidade da terminação são muito mais difíceis de mitigar.

É por isso que o alumínio domina a fiação de distribuição, mas o cobre domina a fiação do edifício.

Alguns órgãos normativos proíbem pequenos condutores de alumínio porque são vistos como um passivo demais. AIUI, a NEC dos EUA, define um tamanho mínimo de 8AWG (~ 8mm²) para alumínio (em novos trabalhos) e a BS7671 define um tamanho mínimo de 16mm².

O alumínio é frequentemente usado para alimentações subterrâneas, pois dobra muito mais facilmente as curvas de 45 graus nos tubos de PVC. São permitidas apenas curvas de 45 graus, pois o esforço para fazer uma curva de 90 graus poderia quebrar o fio do peixe ou quebrar o tubo de PVC. Ainda é preciso uma linha de 'peixe' e 'sabão' de aço e um extrator motorizado para ajudar, pois eles puxam 4 fios através de um tubo de 4 "a 6" de diâmetro com fios de tamanho de 300 a 500 mcm, para trifásicos potência, 5 fios se eles tiverem um neutro duplo.

Eu deveria esclarecer duas coisas. A) O OP está mostrando um cabo personalizado usado fora dos EUA, embora o OP não tenha especificado sua localização. Nos EUA, o bom livro da NEC e uma indústria de longa data ainda usam cabos individuais em um tubo grosso de PVC. A resistência a ser danificada pelas raízes das árvores é uma das razões. B) A linha de 'peixe' de aço é usada para começar puxando uma corda grossa através do cano que pode tolerar 2.000 libras de tração.

Os fios são puxados do painel de entrada de serviço (o interior ainda não está instalado) para a base do transformador de concreto. O transformador é solto no lugar e o rack do disjuntor do painel da entrada de serviço é instalado após a tração do cabo ser concluída, com vários metros de fio saindo de cada extremidade. Esta é uma tarefa que dura o dia todo, com várias pessoas de ambos os lados trabalhando em uníssono. É um trabalho árduo e sujo. Estive lá, fiz isso.

Pode levar vários tubos para fornecer energia a um grande complexo de escritórios ou fábrica. Os fios são amarrados em paralelo e a fase corresponde às duas extremidades dos tubos. Para residências residenciais, o fio raramente tem mais de 4 awg de tamanho e 3 fios (fase bifásica 120/240), portanto, eles usam cobre.

O alumínio é realmente mais barato que o cobre, e isso pode ser um fator significativo na escolha do material para o cabeamento, dependendo dos preços atuais do mercado para ambos os materiais. Além disso, o alumínio pesa significativamente menos que o cobre (~ 30%), tornando mais fácil (e, portanto, mais barato) transportar, movimentar-se e instalar.

Não tenho fonte, mas ouvi dizer que o menor custo do alumínio não é economizar dinheiro com o custo do cabo, pois o cabo de alumínio custa quase o mesmo devido aos altos custos de fabricação. O alumínio metálico é usado para impedir o roubo, pois os fios de cobre são facilmente reformados e revendidos aos recicladores, mas o alumínio não é.

Esse raciocínio pode ser local. Eu moro em Israel, mas não sei se o engenheiro estava discutindo ou não o cabo israelense real. O assunto da discussão foi o roubo de equipamentos, não as vantagens e desvantagens do cobre versus alumínio.

Algumas ligações demonstrando como grande um problema é de metal roubo .

Uma consideração adicional possível é a contribuição do "efeito da pele". Por causa do "efeito de pele", pouco importa que o alumínio não seja um condutor tão bom quanto o cobre. No entanto, como o alumínio é mais barato e mais leve, é ideal para a construção do centro do cabo e cobre para a "capa" do cabo.