Een van de belangrijkste kenmerken van veel metalen is het vermogen om elektriciteit te geleiden, en aluminium is een van de beste prestaties in deze toepassing. Als elektrische geleider kunnen weinig materialen tippen aan aluminium. Daarom wenden veel industrieën en technologieën, van hightech consumentenelektronica tot ruimtevaart tot zware transformatoren, zich tot aluminiumlegeringen als oplossing.
De chemische samenstelling van metaal betekent dat in de meeste gevallen de metallische binding de geleiding van elektriciteit mogelijk maakt. Metallische atomen worden omgeven door voortdurend bewegende elektronen die elektriciteit gemakkelijk laten bewegen tussen de ionen. Hoewel aluminium niet de beste metalen geleider is, wordt het slechts overtroffen door zuiver zilver (#1), zuiver koper (#2) en zuiver goud (#3). Aan de andere kant van het spectrum is ijzer een middelmatige geleider, terwijl roestvrij staal een van de slechtste is.
Vanwege de duidelijke kosten die ermee gemoeid zouden zijn, zijn zilver en goud geen haalbare opties op industriële schaal. Dat laat alleen koper over als een meer haalbare geleider van elektriciteit, en wanneer je de twee vergelijkt, heeft aluminium veel voordelen die het aantrekkelijker maken voor fabrikanten en ontwerpers.
Vandaag zullen we de manieren onderzoeken waarop aluminiumlegeringen worden gebruikt in elektrische apparaten en wat je moet weten bij het kiezen van een juiste kwaliteit voor jou.
Aluminium is van nature een geleider
Allereerst, aluminium op zichzelf is een van de beste metalen voor het geleiden van elektriciteit. Aluminium is eigenlijk in staat tot wat bekend staat als supergeleiding, waarbij de elektrische weerstand van een materiaal verdwijnt en de magnetische fluxvelden worden uitgezet. In een normaal metalen geleider zal de weerstand geleidelijk afnemen naarmate het afkoelt, terwijl in een supergeleider er een kritieke temperatuur is waarop de weerstand plotseling tot nul daalt. Dit betekent dat een gewone elektrische stroom oneindig kan blijven bestaan door een lus van supergeleidende draad zonder dat er een energiebron nodig is.
Bij aluminium ligt de kritieke temperatuur voor supergeleiding op 1,2 kelvin. Het kritieke magnetische veld bedraagt ongeveer 100 gauss. Een ander kenmerk van aluminium is dat het paramagnetisch is, dus het hoeft zich geen zorgen te maken over statische magnetische velden. Het moet echter worden opgemerkt dat het sterk kan worden beïnvloed door een veranderend magnetisch veld als gevolg van de inductie van eddy-stromen.
In vergelijking met koper vertoont aluminium net iets meer dan de helft (exact 61 procent) van de geleidbaarheid van koper. Op het eerste gezicht lijkt dit te suggereren dat koper de betere optie is als geleider, maar dat negeert het feit dat aluminium een derde van het gewicht van koper weegt. Daarom, als je twee metalen draden hebt, één koper, één aluminium, die dezelfde hoeveelheid elektriciteit kunnen geleiden, zal de aluminium draad de helft wegen. Aluminium is ook meestal goedkoper om deze reden.
Welke toepassingen vertrouwen het meest op aluminium als geleider?
Aluminium is zo'n goede geleider van elektriciteit dat zelfs aluminiumfolie als geleider kan worden gebruikt. Folie is meestal te delicaat voor de meeste industriële toepassingen, maar het laat zien hoe voordelig dit materiaal is.
Een van de meest bekende en oudste toepassingen voor aluminium is elektrische draad. De meeste geïsoleerde stroomkabels in het elektriciteitsnet van Nederland zijn gemaakt van aluminium, vanwege het genoemde gewicht en kosten. Koperen kabels zouden veel zwaarder zijn dan de aluminium, daarom is aluminium al sinds eind 1800 in het elektriciteitsnet van Nederland te vinden.
Naast bovengrondse stroomkabels, kan aluminium bedrading ook worden gevonden in sommige vliegtuigen, huizen, elektronische apparaten en huishoudelijke apparaten zoals ventilatoren, lampen en meer.
Met dat in gedachten, wordt in kleinere draaddiameters vaak koper verkozen boven aluminium. Dit komt doordat aluminium bedrading één nadeel heeft dat je moet weten: het kan uiterst corrosief zijn wanneer het wordt gecombineerd met andere metalen, wat betekent dat je geen aluminium draad kunt gebruiken met koperen geleiders, als voorbeeld. Omdat koper werd gebruikt in veel van de eerste elektrische apparaten, vertrouwt een groot deel van onze infrastructuur op koper. Overschakelen op aluminium zou onbetaalbaar zijn, en dat is de reden waarom aluminium bedrading lange tijd voornamelijk werd gebruikt voor bovengrondse stroomkabels.
Meer recent worden echter steeds meer koperen bedrading vervangen door aluminium. Dit betekent dat het belangrijk is dat je onderzoek doet en begrijpt hoe jouw toepassing zal worden gebruikt en wat de huidige bedradingseisen (koper of aluminium) zijn.
Waaruit bestaan aluminium elektrische kabels?
Er zijn vier hoofdtypen aluminium stroomkabels. De eerste wordt aangeduid als All Aluminum Conductor (AAC) en bestaat uit elektrisch geleidend aluminium van kwaliteit. Deze aluminiumlegering is niet erg sterk, en hoewel de geleidbaarheid 61% is van die van koper, wordt het niet vaak gebruikt in transmissielijnen. Je vindt het in stedelijke distributielijnen, die meestal kortere afstanden hebben en hogere eisen aan de geleidbaarheid stellen.
De volgende is All Aluminum Alloy Conductor (AAAC), gemaakt van legering 6201. Deze legering biedt uitstekende sterkte, met ongeveer 52% de geleidbaarheid van koper. Het wordt vaak gebruikt voor distributie en is vooral nuttig in kustgebieden vanwege de corrosiebestendigheid.
Aluminium geleider, staalversterkt (ACSR) combineert een stalen kern met lagen van aluminium 1350 legerdraad gewikkeld in een spiraal. Met de aanzienlijk verhoogde sterkte die door de stalen kern wordt geboden, is er veel minder doorhanging, waardoor dit soort kabel geschikt is voor zowel transmissie als distributie. Je zult het vaak gebruiken bij rivierovergangen en andere gebieden waar hogere sterkte nodig is.
Tot slot combineert Aluminium Geleider, Legering Versterkt (ACAR) aluminium 1350 gewikkeld rond een aluminiumlegering kern van 6201. Dit resulteert in verbeterde elektrische en mechanische eigenschappen dan ACSR, waardoor het betrouwbaarder is, hoewel het duurder dan andere kabels. Het is te vinden in zowel bovengrondse transmissie- als distributielijnen.
Uw Technische Dienst Professional
Bij Clinton Aluminum is ons doel meer te zijn dan alleen een leverancier van aluminium. We streven ernaar echte partners voor onze klanten te zijn. Dit is vooral belangrijk bij het omgaan met ingewikkelde toepassingen die elektrische geleidbaarheid vereisen. We zetten ons in om u door elke stap van uw inkoopproces te begeleiden. Neem vandaag nog contact met ons op voor hulp van verkoopprofessionals die een diepgaand begrip hebben van de verschillende soorten aluminiumlegeringen en de vele voordelen die ze bieden.
