Το αλουμίνιο είναι ένα από τα δημοφιλέστερα μέταλλα στον κόσμο. Είναι πασίγνωστο για το μικρό του βάρος, την υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος και την ανθεκτικότητά του στη διάβρωση. Ωστόσο, ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του αλουμινίου που είναι συζητήσιμο είναι ότι άγει τον ηλεκτρισμό. Επομένως, πώς απαντάτε στο ερώτημα: Είναι το αλουμίνιο ηλεκτρικός αγωγός; Εδώ φτάνουμε στην απάντηση: ναι, αλουμίνιο μπορεί να αγωγιμοποιήσει τον ηλεκτρισμό, αλλά όχι τόσο καλά όσο ο χαλκός, ο οποίος ήταν το μέταλλο επιλογής για τη δημιουργία ενός ηλεκτρικού συστήματος. 

Η παρούσα εργασία θα συζητήσει την ηλεκτρική αγωγιμότητα του αλουμινίου, τη χρήση του στην ηλεκτρολογική βιομηχανία, καθώς και τα οφέλη και τους περιορισμούς της χρήσης του στην ηλεκτρολογική βιομηχανία.

Τι σημαίνει ηλεκτρική αγωγιμότητα;

Θα εξετάσουμε πρώτα τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα πριν πούμε αν το αλουμίνιο είναι ηλεκτρικός αγωγός ή όχι. Η ικανότητα ενός υλικού να επιτρέπει το ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτή εξαρτάται από τον αριθμό των ελεύθερα κινούμενων ηλεκτρονίων σε αυτό το υλικό. Τα μέταλλα, γενικά, έχουν πολύ ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να ρέουν εύκολα μέσα στην ατομική τους δομή, οπότε είναι καλοί αγωγοί.

Η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας ενός συγκεκριμένου υλικού είναι αισθητή σε siemens διαιρούμενο με μέτρο (S/m). Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο μικρότερη είναι η δυνατότητα διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος. Υλικά με υψηλή αγωγιμότητα, όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο, βρίσκουν χρήση σε διάφορες ηλεκτρικές εφαρμογές, όπως η παροχή ενέργειας, η μεταφορά ενέργειας, η καλωδίωση και τα κυκλώματα.

Το αλουμίνιο άγει τον ηλεκτρισμό;

Ναι, το αλουμίνιο είναι πολλαπλάσια αγώγιμο από το χαλκό. Το αλουμίνιο θεωρείται καλός αγωγός όταν εξετάζουμε την αγωγιμότητα των μετάλλων, αν και η ηλεκτρική του αγωγιμότητα είναι μόνο περίπου το 61% του χαλκού. Αυτό σημαίνει ότι ο χαλκός θα παρέχει μεγαλύτερο ρεύμα που θα ρέει μέσα από ένα δεδομένο μέγεθος καλωδίου.

Παρόλα αυτά, το γεγονός ότι το αλουμίνιο έχει σχετικά υψηλή αγωγιμότητα το καθιστά εφαρμόσιμο στις περισσότερες ηλεκτρικές εφαρμογές, ιδίως όταν το βάρος και το κόστος είναι κρίσιμα κριτήρια. Η ειδική αντίσταση του αλουμινίου δεν είναι τόσο υψηλή όσο αυτή πολλών άλλων υλικών, δηλαδή το αλουμίνιο μπορεί επίσης να αγωγιμοποιήσει τον ηλεκτρισμό, αλλά με σχετικά μικρότερη αντίσταση.

Πώς το αλουμίνιο άγει τον ηλεκτρισμό;

Ο ηλεκτρισμός διοχετεύεται σε ένα αλουμίνιο λόγω της ροής των ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσω της δομής των ατόμων. Αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια είναι μόνο ασθενώς συνδεδεμένα με τα άτομα του μετάλλου και μπορούν εύκολα να μετακινηθούν όταν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο. Καθώς το υλικό επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να περάσουν μέσα από αυτό, θα δημιουργηθεί ηλεκτρικό ρεύμα.

Το αλουμίνιο διαθέτει επίσης αρκετά μεγάλη ποσότητα ελεύθερων ηλεκτρονίων, πράγμα που σημαίνει ότι είναι επίσης ένας αξιοπρεπής αγωγός του ηλεκτρισμού, αλλά όχι τόσο αποτελεσματικός όσο ο χαλκός. Είναι περίπου 61 φορές λιγότερο ηλεκτρικά αγώγιμο από το χαλκό, οπότε είναι ελαφρώς πιο ανθεκτικό στη ροή των ηλεκτρονίων.

Η αγωγιμότητα του αλουμινίου μειώνεται επίσης με την αύξηση της θερμοκρασίας λόγω της αυξημένης δόνησης των ατόμων στο μέταλλο, η οποία αυξάνει την αντίσταση. Επιπλέον, στην επιφάνεια του αλουμινίου αναπτύσσονται στρώματα οξειδίων μη αγωγιμότητας, και αυτό μπορεί να μειώσει την αγωγιμότητα στα σημεία όπου πραγματοποιούνται αρθρώσεις. Αυτό το στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται θα πρέπει να ελέγχεται διότι θα μπορούσε να επηρεάσει την καλή αγωγιμότητα, ιδίως στις ηλεκτρικές επαφές.

Ηλεκτρικά αγώγιμες ποιότητες αλουμινίου 

Το αλουμίνιο είναι ηλεκτρικός αγωγός και το επίπεδο αγωγιμότητάς του εξαρτάται επίσης από την ποιότητα, καθώς οι διάφορες ποιότητες περιέχουν διαφορετικές καθαριότητες και μέταλλα κράματος. Η συσχέτιση μεταξύ του τύπου της ποιότητας του αλουμινίου και της αγωγιμότητάς του είναι επιτακτική κατά την επιλογή του σωστού τύπου αλουμινίου που ταιριάζει σε ορισμένες ηλεκτρικές εφαρμογές.

1. Καθαρό αλουμίνιο ( 1100 Grd )

Ο βαθμός αλουμινίου 1100 μπορεί να θεωρηθεί ως ένα από τα καθαρότερα αλουμίνια με επίπεδο καθαρότητας 99 τοις εκατό και άνω. Αυτή η καθαρότητα είναι υψηλή, η οποία οδηγεί σε καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα ηλεκτρικά ως εκ τούτου θα ήταν καλό σε τομείς που απαιτούν ηλεκτρική αγωγιμότητα και απόδοση καλύτερα, όπως καλωδιώσεις και συνδέσεις με τον ηλεκτρισμό.

• Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Περίπου το 61% του χαλκού.
• Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται σε συστήματα καλωδίων ισχύος, ηλεκτρικούς αγωγούς και άλλες συσκευές όπου η υψηλή αγωγιμότητα και η χαμηλή αντίσταση είναι απαραίτητες.

2. Κράμα αλουμινίου 1350

Το κράμα αλουμινίου 1350 είναι ένα άλλο αλουμίνιο υψηλής καθαρότητας, μόνο που συνδυάζεται με ελάχιστες ποσότητες χαλκού για να ενισχύσει την αντοχή του καθώς και άλλες ιδιότητες. Αυτός ο βαθμός είναι αγώγιμος σε ένα επίπεδο χαμηλότερα από αυτό που έχει το αλουμίνιο βαθμού 1100, αλλά πηγαίνει πολύ μακριά δίνοντας καλές επιδόσεις και στις ηλεκτρικές λειτουργίες.

• Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Περίπου το 61% της αγωγιμότητας του χαλκού, ο οποίος είναι σαν αλουμίνιο βαθμού 1100.
• Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται ευρέως σε καλώδια, αγωγούς και μετασχηματιστές, ιδίως σε ηλεκτρικά συστήματα υψηλής τάσης.

3. Κράμα αλουμινίου 6063

Ο βαθμός αλουμινίου 6063 είναι ένα κράμα μέσης αντοχής και χρησιμοποιείται συνήθως για δομικούς σκοπούς, όπως εξωθήσεις και πλαίσια. Έχει περισσότερα κραματικά υλικά όπως μαγνήσιο και πυρίτιο, τα οποία προσθέτουν στη μηχανική αντοχή, καθιστώντας το έτσι λιγότερο αγώγιμο ηλεκτρικά από το αλουμίνιο των βαθμών 1100 και 1350.

• Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Η αγωγιμότητα του χαλκού είναι 50-55% χαμηλότερη, με πρόσθετες επιδράσεις κράματος των στοιχείων.
• Εφαρμογές: Εφαρμόζεται κυρίως σε αρχιτεκτονικά εξώφυλλα, πλαίσια παραθύρων και αεροδιαστημικά συστατικά. Αν και δεν είναι τόσο αγώγιμο όσο οι καθαρότερες ποιότητες, βρίσκει ορισμένες χρήσεις σε τομείς όπου η αντοχή και η διαμορφωσιμότητα και όχι η αγωγιμότητα έχουν σημασία.

4. Κράμα αλουμινίου 1050

Το κράμα αλουμινίου 1050 είναι επίσης αλουμίνιο υψηλής καθαρότητας, με τη διαφορά ότι έχει μια μικρή παρουσία σιδήρου- ως εκ τούτου, η αγωγιμότητά του είναι μικρότερη από εκείνη του αλουμινίου βαθμού 1100. Είναι, ωστόσο, καλό ως προς την ηλεκτρική του αγωγιμότητα για διάφορες εφαρμογές.

• Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Το ποσοστό της ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι 99,76 % εκείνου του χαλκού, το ισοδύναμο του βαθμού 1100.
• Εφαρμογές: Ηλεκτρικά καλώδια, σύρματα και σύνδεσμοι μπαταριών στα οποία η υψηλή αγωγιμότητα είναι ο παράγοντας, αλλά στα οποία η αναφερόμενη μηχανική αντοχή δεν αποτελεί σημαντικό ζήτημα.

5. Aloy 6061 αλουμίνιο

Αυτό που κάνει αυτό το κράμα αλουμινίου ποιότητας 6061 δημοφιλές είναι οι καλές μηχανικές του ιδιότητες και η ευελιξία του. Για να γίνει ισχυρό, είναι κραματωμένο με μαγνήσιο και πυρίτιο, προκαλώντας μέτρια απώλεια στην αγωγιμότητα.

-Ηλεκτρική αγωγιμότητα: περίπου 45-50% της αγωγιμότητας του χαλκού.

Εφαρμογή: όπου η ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν είχε μεγάλη σημασία, αλλά η αντοχή και η αντίσταση στη διάβρωση.

Επηρεάζεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα από το φινίρισμα αλουμινίου;

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αλουμινίου μπορεί να επηρεαστεί σε μεγάλο βαθμό από το φινίρισμα του αλουμινίου και αυτό καθορίζεται από το φινίρισμα που εφαρμόζει κανείς στο μέταλλο. Η αγώγιμη ιδιότητα του αλουμινίου μπορεί να αλλάξει με διάφορες επιφανειακές επεξεργασίες: σχηματισμός στρώματος οξειδίου, ανοδίωση, επίστρωση, στίλβωση κ.λπ.

1. Σχηματισμός στρώματος οξειδίου

Παρουσία αέρα, όπως κατά τη διαδικασία οξείδωσης, το αλουμίνιο σχηματίζει ένα λεπτό στρώμα οξειδίων (Al 2 O 3 ). Αν και αυτό το στρώμα οξειδίων προσφέρει προστατευτική κάλυψη στη διάβρωση, δεν είναι αγώγιμο. Αυτό σημαίνει ότι αυτό το στρώμα οξειδίου στο σημείο όπου συνδέεται ο ηλεκτρισμός μπορεί να αυξήσει την αντίσταση, θέτοντας έτσι σε κίνδυνο τη συνολική αγωγιμότητα του αλουμινίου. Η αποτελεσματικότητα των ηλεκτρικών δραστηριοτήτων σε υψηλές επιδόσεις μπορεί να χαθεί λόγω της ύπαρξης αυτού του στρώματος οξειδίου. Για να επιτευχθεί καλή αγωγιμότητα, ένα τέτοιο στρώμα οξειδίου πρέπει να εξαλειφθεί ή να περιοριστεί στα σημεία επαφής ή παρέχονται επιφανειακές επεξεργασίες για την αποφυγή εναπόθεσης οξειδίου.

2. Ανοδίωση

Όταν πρόκειται για αλουμίνιο, η ανοδίωση είναι μια διαδικασία που αποσκοπεί στο να κάνει σκόπιμα το φιλμ οξειδίου πιο παχύ. Αν και ενισχύει την αντοχή στη διάβρωση και βελτιώνει το αισθητικό φινίρισμα της επιφάνειας, η ανοδίωση καθιστά περαιτέρω την επιφάνεια πιο μονωτική. Αυτό μειώνει σημαντικά την αγωγιμότητα του αλουμινίου που το καθιστά ακατάλληλο για εφαρμογές που περιλαμβάνουν τη χρήση ηλεκτρικού ρεύματος. Όμως σε ορισμένες εφαρμογές, όπως αυτές με αισθητική σημασία, η ανοδική επίστρωση δεν αφαιρείται λόγω του προστατευτικού αποτελέσματος, το οποίο αποτελεί σημαντική απειλή. Η ανοδίωση δεν μπορεί να είναι βέλτιστη στις αγώγιμες εφαρμογές, εκτός εάν προβλέπεται σκόπιμη αφαίρεση του στρώματος οξειδίου στα σημεία σύνδεσης.

3. Επικαλύψεις και χρώματα

Το αλουμίνιο είναι επικαλυμμένο και βαμμένο για να προσφέρει επιπλέον προστασία από τα περιβαλλοντικά στοιχεία και να βελτιώσει την εμφάνιση. Ωστόσο, η συντριπτική πλειονότητα των επιστρώσεων (ιδίως των κανονικών χρωμάτων) είναι μονωτικές και σχηματίζουν φράγματα ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Οι επικαλύψεις έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του μετάλλου κατά ένα μεγάλο ποσοστό στις περιπτώσεις όπου εφαρμόζεται η επικάλυψη. Στην περίπτωση του αλουμινίου στην εφαρμογή ηλεκτρικών συστημάτων,s θα πρέπει να θυμόμαστε ότι τα μέρη με τα οποία γίνεται ηλεκτρική επαφή δεν πρέπει να είναι επικαλυμμένα ή σε ειδικές περιπτώσεις, μπορεί να είναι επιθυμητή η χρήση αγώγιμης επίστρωσης σε συγκεκριμένες καταστάσεις.

4. Στίλβωση επιφάνειας

Μία από τις μεθόδους φινιρίσματος που χρησιμοποιούνται είναι η επιφανειακή στίλβωση για να έχουμε μια καθαρή και λεία επιφάνεια αλουμινίου. Μηχανικά, η στίλβωση στην περίπτωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι η διαδικασία που βελτιώνει την ιδιότητα όσον αφορά την ηλεκτρική αγωγιμότητα για να προσφέρει μια καθαρότερη επιφάνεια επαφής. Η γυαλισμένη επιφάνεια αλουμινίου επιτρέπει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στην ηλεκτρική σύνδεση, μειώνει την αντίσταση και βελτιώνει την απόδοση στα ηλεκτρικά συστήματα. Όταν όμως η στίλβωση γίνεται υπερβολικά, μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια υλικού, γεγονός που μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα για την ακεραιότητα και το μέγεθος του αλουμινίου σε ορισμένες εφαρμογές. Κατά συνέπεια, η στίλβωση πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο για την επίτευξη της επιθυμητής ισορροπίας μεταξύ της αγωγιμότητας και της αντοχής του υλικού.

Γιατί χρησιμοποιείται το αλουμίνιο στην ηλεκτρική ενέργεια;

Παρόλο που ο χαλκός είναι ηλεκτρικά αγώγιμος σε σύγκριση με το αλουμίνιο, αυτό δεν οδήγησε την ηλεκτρική βιομηχανία να ξεφύγει από τη χρήση του αλουμινίου. Οι αιτίες για αυτό είναι οι εξής:

1. Κόστος-αποτελεσματικότητα

Η φθηνότερη τιμή είναι ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της εφαρμογής του αλουμινίου στα ηλεκτρονικά. Σε αντίθεση με τον χαλκό, το αλουμίνιο είναι φθηνότερο- στην πραγματικότητα, η τιμή του είναι περίπου το ένα τρίτο του κόστους του χαλκού. Αυτός ο παράγοντας οικονομικής προσιτότητας θα καταστήσει το αλουμίνιο μια εξαιρετική επιλογή όταν πρόκειται για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας, επειδή απαιτείται άφθονη ποσότητα υλικού.

2. Ελαφρύ

Το αλουμίνιο είναι επίσης πολύ ελαφρύ σε σύγκριση με το χαλκό και η πυκνότητά του είναι περίπου το ένα τρίτο του χαλκού. Αυτό είναι που το καθιστά κατάλληλο σε περιοχές όπου το βάρος είναι ζήτημα, όπως στις εναέριες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος μεταφοράς είναι χαμηλότερο λόγω του ελαφρού βάρους του αλουμινίου και η εγκατάστασή του γίνεται εύκολη.

3. Αντοχή στη διάβρωση

Όταν βρίσκεται στον καθαρό αέρα, το αλουμίνιο αναπτύσσει επίσης με φυσικό τρόπο μια λεπτή προστατευτική επίστρωση οξειδίου που καλύπτει την επιφάνειά του. Αυτό το φιλμ οξειδίου χρησιμεύει ως σφραγιστικό που δεν μπορεί να οξειδωθεί περαιτέρω, και ως εκ τούτου, το αλουμίνιο είναι ένα εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση υλικό. Αυτό είναι πλεονέκτημα, ιδίως για τα ηλεκτρικά συστήματα που βρίσκονται σε εξωτερικούς χώρους, καθώς οι καιρικές συνθήκες και η υγρασία μπορούν εύκολα να διαβρώσουν άλλα μέταλλα, όπως ο χαλκός.

4. Αναλογία αντοχής προς βάρος

Το αλουμίνιο έχει μεγάλη αναλογία αντοχής προς βάρος, πράγμα που σημαίνει ότι, αν και είναι ελαφρύ, μπορεί να προσφέρει μεγάλη δομική αντοχή. Αυτή η πτυχή καθιστά το αλουμίνιο μια όμορφη επιλογή σε όλα σχεδόν τα ηλεκτρικά θέματα, όπως καλώδια, γραμμές μεταφοράς και ακόμη και κατά την κατασκευή ηλεκτρικού εξοπλισμού.

Σύγκριση της αντοχής του αλουμινίου και του χαλκού: Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η ηλεκτρική συννγωγιμότητα του αλουμινίου είναι περίπου 61% του χαλκού. Παρ' όλα αυτά, η διαφορά αγωγιμότητας δεν είναι τόσο μεγάλη όσο φαίνεται. Στην περίπτωση πολλών εφαρμογών μεγάλης κλίμακας, π.χ. μετάδοση ενέργειας, η εξοικονόμηση κόστους και βάρους που προσφέρει το αλουμίνιο αντισταθμίζει την ελαφρώς μειωμένη αγωγιμότητά του. Με αυτό το δεδομένο, όταν πρόκειται για υψηλές ηλεκτρικές επιδόσεις, τότε ο χαλκός εξακολουθεί να είναι ο καλύτερος αγωγός.

Σύγκριση Αλουμινίου και Χαλκού:

Αν και ο χαλκός είναι πιο αγώγιμος, η διαφορά στην απόδοση εξηγείται συνήθως με τη δημιουργία ενός καλωδίου αλουμινίου μεγαλύτερης διατομής για να μεταφέρει την ίδια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα χάλκινο καλώδιο μικρότερης διατομής. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα εναέρια καλώδια μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και άλλες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιούν συνήθως καλώδια αλουμινίου.

Η σύγκριση του αλουμινίου με άλλους αγωγούς

Όταν πρόκειται να συγκριθεί το αλουμίνιο με άλλους ηλεκτρικούς αγωγούς, όπως ο χαλκός και ο άργυρος, οι επιδόσεις του λέγεται ότι είναι πολλές φορές ικανοποιητικές, αλλά δεν χρησιμοποιούνται καλά σε ένα σύστημα υψηλών επιδόσεων.

Χρήσεις του αλουμινίου στην ηλεκτρική ενέργεια

Το αλουμίνιο βρίσκει εφαρμογή σε πολύ διαφορετικά ηλεκτρικά προϊόντα, ειδικά όταν τα χαρακτηριστικά που αναφέρθηκαν επωφελούνται από το χαμηλό κόστος, τη χαμηλή πυκνότητα και την αντοχή στη διάβρωση.

1. Γραμμές μεταφοράς ενέργειας

Η πιο συνηθισμένη εφαρμογή του αλουμινίου είναι στις εναέριες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, στις οποίες το χαμηλό βάρος και η υψηλή τιμή αγωγιμότητας το καθιστούν κατάλληλο για μεταφορές ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Η χρήση γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας που αποτελούνται από αλουμίνιο είναι φθηνότερη στην τοποθέτηση και τη συντήρηση σε σύγκριση με το χαλκό, και λόγω του μικρού βάρους τους, είναι εύκολα διαχειρίσιμες όσον αφορά την εγκατάσταση των γραμμών.

2. Ηλεκτρική καλωδίωση / καλώδια

Η καλωδίωση αλουμινίου χρησιμοποιείται συνήθως σε οικιστικές και εμπορικές κατασκευές, ιδίως σε κυκλώματα που έχουν χαμηλές και μέτριου επιπέδου ικανότητες ηλεκτρικών φορτίων. Το χάλκινο καλώδιο μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα υψηλής απόδοσης, αλλά το αλουμίνιο μπορεί να εφαρμοστεί σε μεγάλες εγκαταστάσεις όπου το κόστος και το βάρος παίζουν ζωτικό ρόλο.

3. Καλώδια γείωσης

Τα καλώδια γείωσης κατασκευάζονται επίσης από αλουμίνιο, καθώς υπάρχει ανάγκη να παρέχεται μια ασφαλής διαδρομή στην οποία μπορεί να ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα σε περίπτωση σφάλματος. Η γείωση παίζει θεμελιώδη ρόλο στην ασφαλή διάχυση οποιουδήποτε υπερβολικού ηλεκτρικού ρεύματος στο έδαφος, ώστε να μην καταστραφεί ο εξοπλισμός και να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανότητες ηλεκτρικών πυρκαγιών.

4. Ηλεκτρικοί κινητήρες και συσκευές

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες και οι μετασχηματιστές έχουν αλουμίνιο που αποτελεί το υλικό περιέλιξης. Το μέταλλο είναι ελαφρύ, είναι σχετικά ισχυρό και διαθέτει καλή αγωγιμότητα, γεγονός που το καθιστά μια σημαντικά μεγάλη επιλογή κατά την εφαρμογή του σε μια εκτεταμένη ποικιλία βιομηχανικών και εμπορικών εφαρμογών

Ζητήματα και λύσεις σε προβλήματα με την αγωγιμότητα του αλουμινίου

Όσο και αν το αλουμίνιο είναι ένας κατάλληλος αγωγός, συνοδεύεται επίσης από ορισμένα ζητήματα που πρέπει να επιλύονται όταν χρησιμοποιείται ως αγωγός σε ένα ηλεκτρικό σύστημα.

1. Υψηλότερη αντίσταση

Το μεγαλύτερο μειονέκτημα του αλουμινίου είναι ότι είναι ηλεκτρικά αγώγιμο από το χαλκό. Αυτό συνεπάγεται ότι, όταν ρέει ίσο ρεύμα, εμφανίζεται περισσότερη θερμότητα και πτώση της τάσης στο σύρμα αλουμινίου. Αυτό ,σε λίγες περιπτώσεις, καθιστά αναγκαία τη χρήση μεγαλύτερων αγωγών αλουμινίου για να παρέχουν την ίδια απόδοση με τα χάλκινα καλώδια.

2. Προβλήματα σύνδεσης και οξείδωσης

Το αλουμίνιο οξειδώνεται εύκολα, ιδίως οι αρθρώσεις. Από τη μία πλευρά, όταν το αλουμίνιο καλύπτεται με ένα στρώμα οξειδίου, είναι ανθεκτικό στη διάβρωση- από την άλλη πλευρά, το στρώμα οξειδίου μπορεί να αποτελέσει το ίδιο στρώμα ως ηλεκτρικός μονωτής, δημιουργώντας υψηλότερη αντίσταση, απομονώνοντας τις συνδέσεις. Αυτό μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση, δυσλειτουργία και στη χειρότερη περίπτωση, ηλεκτρική βλάβη. Σε μια προσπάθεια ανάσχεσης αυτού του φαινομένου, κατά την εγκατάσταση θα πρέπει να ζητείται ιδιαίτερη προσοχή, ώστε να γίνονται οι σωστές συνδέσεις και να μην μπορεί να εμφανιστεί διάβρωση στις ενώσεις.

3. Μηχανική αντοχή

Παρόλο που το αλουμίνιο έχει εξαιρετική αναλογία αντοχής προς μάζα, εξακολουθεί να είναι λιγότερο ανθεκτικό από το χαλκό και μπορεί να είναι ευάλωτο σε μηχανικές βλάβες, ιδιαίτερα σε συνθήκες υψηλής καταπόνησης/δονήσεων. Σε εφαρμογές υψηλής καταπόνησης, τα σύρματα αλουμινίου συνήθως ενισχύονται με χάλυβα ή άλλα υλικά.

Συμπέρασμα

Ωστόσο, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το αλουμίνιο όντως άγει τον ηλεκτρισμό, αλλά είναι επίσης ένα υλικό που χρησιμοποιείται συχνά στην ηλεκτρολογική βιομηχανία λόγω της καλής αγωγιμότητάς του, της οικονομίας του, του γεγονότος ότι είναι ελαφρύ και της αντοχής του στη διάβρωση. Παρόλο που δεν είναι τόσο αγώγιμο όσο ο χαλκός, είναι αρκετά φθηνό και διαθέτει άλλα ευεργετικά χαρακτηριστικά, οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση του χαλκού στις περισσότερες ηλεκτρικές εφαρμογές.

Αλουμίνιο είναι ιδιαίτερα πρακτικό σε επιχειρήσεις μεγάλης κλίμακας, όπως η μεταφορά ενέργειας και η ηλεκτρική καλωδίωση, όπου τα πλεονεκτήματα τιμής και βάρους αντισταθμίζουν σημαντικά την τάση χαμηλότερης αγωγιμότητας. Παρ' όλα αυτά, οι προκλήσεις του, τις οποίες θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη οι μηχανικοί και οι ηλεκτρολόγοι κατά τον σχεδιασμό και την τοποθέτηση ηλεκτρικών συστημάτων με βάση το αλουμίνιο, είναι η αυξημένη αντοχή και η οξείδωση.

Παρ' όλα αυτά, το αλουμίνιο είναι ένα ζωτικής σημασίας υλικό που χρησιμοποιείται στην ηλεκτρική βιομηχανία και η χρήση του θα αυξάνεται συνεχώς, καθώς απαιτούνται πιο αποτελεσματικές και οικονομικά προσιτές ηλεκτρικές υποδομές σε όλο τον κόσμο.