L'une des principales caractéristiques de nombreux métaux est la capacité à conduire l'électricité, et l'aluminium est l'un des meilleurs performeurs dans cette application. En tant que conducteur électrique, peu de matériaux peuvent rivaliser avec l'aluminium. C'est pourquoi tant d'industries et de technologies, des appareils grand public de haute technologie à l'aérospatiale en passant par les transformateurs lourds, se sont tournées vers les alliages d'aluminium comme solution.
La composition chimique du métal signifie que dans la plupart des cas, la liaison métallique permet la conduction de l'électricité. Les atomes métalliques sont entourés d'électrons en mouvement constant qui facilitent la circulation de l'électricité parmi les ions. Bien que l'aluminium ne soit pas le meilleur conducteur métallique, il est seulement surpassé par l'argent pur (#1), le cuivre pur (#2) et l'or pur (#3). À l'autre extrémité du spectre, le fer est un conducteur moyen, tandis que l'acier inoxydable est l'un des pires.
En raison du coût évident que cela impliquerait, l'argent et l'or ne sont pas des options viables à l'échelle industrielle. Il ne reste donc que le cuivre comme conducteur d'électricité plus réalisable, et lorsque vous comparez les deux, l'aluminium présente de nombreux avantages qui le rendent plus attrayant pour les fabricants et les concepteurs.
Aujourd'hui, nous examinerons les façons dont les alliages d'aluminium sont utilisés dans les appareils électriques et ce que vous devez savoir lors du choix d'une qualité adaptée à vos besoins.
L'aluminium est naturellement un conducteur
Veuillez fournir le texte à traduire., aluminium à lui seul est l’un des meilleurs métaux pour conduire l’électricité. L’aluminium est en réalité capable de ce qu’on appelle la supraconductivité, c’est-à-dire lorsque la résistance électrique d’un matériau disparaît et que les champs de flux magnétique sont expulsés. Dans un conducteur métallique normal, la résistance diminue progressivement en refroidissant, tandis que dans un supraconducteur, il existe une température critique à laquelle la résistance chute soudainement à zéro. Cela signifie qu’un courant électrique ordinaire peut persister indéfiniment à travers une boucle de fil supraconducteur sans besoin d’une source d’énergie.
Dans l'aluminium, la température critique de supraconductivité est de 1,2 kelvin. Son champ magnétique critique est d'environ 100 gauss. Une autre caractéristique de l'aluminium est qu'il est paramagnétique, il n'a donc pas à se soucier des champs magnétiques statiques. Il convient toutefois de noter qu'il peut être fortement affecté par un champ magnétique changeant en raison de l'induction de courants de Foucault.
Comparé au cuivre, l'aluminium présente un peu plus de la moitié (exactement 61 pour cent) de la conductivité du cuivre. En apparence, cela semble indiquer que le cuivre est la meilleure option en tant que conducteur, mais cela néglige le fait que l'aluminium pèse un tiers du poids du cuivre. Par conséquent, si vous avez deux fils métalliques, l'un en cuivre, l'autre en aluminium, capables de conduire la même quantité d'électricité, celui en aluminium pèsera la moitié moins lourd. L'aluminium a également tendance à être moins cher pour cette raison.
Quelles applications utilisent le plus couramment l'aluminium comme conducteur ?
L'aluminium est un si bon conducteur d'électricité que même la feuille d'aluminium peut être utilisée comme conducteur. La feuille a tendance à être trop fragile pour la plupart des applications industrielles, mais cela montre bien les avantages de ce matériau.
L'une des applications les plus courantes et les plus anciennes pour l'aluminium est le fil électrique. La majorité des câbles d'alimentation isolés dans le réseau électrique sont fabriqués en aluminium, pour des raisons de poids et de coût mentionnées précédemment. Les câbles en cuivre seraient beaucoup plus lourds que ceux en aluminium, c'est pourquoi l'aluminium a été utilisé dans le réseau électrique national dès la fin des années 1800.
Outre les câbles électriques aériens, le câblage en aluminium peut également être trouvé dans certains avions, maisons, appareils électroniques et appareils électroménagers tels que les ventilateurs, les lampes et plus encore.
Dans cette optique, pour des sections de fil plus petites, le cuivre sera souvent préféré à l'aluminium. En effet, le câblage en aluminium présente un inconvénient dont il faut être conscient : il peut être extrêmement corrosif lorsqu'il est combiné avec d'autres métaux, ce qui signifie que l'on ne peut pas utiliser de fil en aluminium avec des conducteurs en cuivre, par exemple. Étant donné que le cuivre a été utilisé dans de nombreux premiers appareils électriques, une grande partie de notre infrastructure repose sur le cuivre. Passer à l'aluminium serait prohibitivement coûteux, et c'est la raison pour laquelle le câblage en aluminium a été largement réservé aux câbles d'alimentation aériens pendant de nombreuses décennies.
Plus récemment, cependant, de plus en plus de câbles en cuivre sont remplacés par de l'aluminium. Cela signifie qu'il est important pour vous de faire vos recherches et de comprendre comment votre application sera utilisée et quelles sont les exigences actuelles en matière de câblage (cuivre ou aluminium).
De quoi sont composés les câbles électriques en aluminium ?
Il existe quatre principaux types de câbles électriques en aluminium. Le premier est connu sous le nom de Conducteur Tout en Aluminium (AAC) et se compose d'aluminium de qualité conducteur électrique. Cet alliage d'aluminium n'est pas très résistant, et bien que sa conductivité soit de 61% celle du cuivre, il est rarement utilisé dans les lignes de transmission. Vous le trouverez dans les lignes de distribution urbaines, qui ont tendance à avoir des portées plus courtes et des exigences plus élevées en matière de conductivité.
Suivant, il y a le conducteur en alliage d'aluminium tout aluminium (AAAC), qui est fabriqué à partir de l'alliage 6201. Cet alliage offre une résistance excellente, avec environ 52% la conductivité du cuivre. Il est fréquemment utilisé pour la distribution et est particulièrement utile dans les zones côtières en raison de sa résistance à la corrosion.
Conductor en aluminium, renforcé par acier (ACSR) combine un noyau en acier avec des couches de fils en alliage d'aluminium 1350 enroulés autour en spirale. Avec la résistance considérablement accrue fournie par le noyau en acier, il y a beaucoup moins de flèche, ce qui rend ce type de câble adapté à la fois à la transmission et à la distribution. Vous le trouverez souvent utilisé lors de traversées de rivières et dans d'autres zones où une résistance plus élevée est nécessaire.
Enfin, le conducteur en aluminium, alliage renforcé (ACAR) combine de l'aluminium 1350 enroulé autour d'un noyau en alliage d'aluminium 6201. Cela permet d'obtenir de meilleures propriétés électriques et mécaniques que l'ACSR, ce qui le rend plus fiable, bien que plus coûteux que d'autres câbles. Il peut être utilisé aussi bien dans les lignes de transmission aériennes que dans les lignes de distribution.
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