Електропроводка з міді чи алюмінію: як обрати оптимальний матеріал для заміни

На сьогоднішній день у світі використовують два основні матеріали для провідників електричного струму - мідь та алюміній. Кожен з цих матеріалів має свої властивості, переваги та недоліки, які потрібно враховувати.

Мідь є одним з найстаріших металів. Вона володіє високою пластичністю та електропровідністю, і використовувалась ще в часи винайдення телеграфу, телефону та електричного двигуна. Проте мідь завжди була досить дорогим матеріалом.

Відкриття відносно недорогого способу видобутку алюмінію суттєво змінило хід глобального електрифікаційного процесу. Оскільки алюміній має четверте місце за електропровідністю, поступаючись лише сріблу, міді та золоту, його використання у виробництві проводів і кабелів стало доступнішим, сприяючи загальному процесу електрифікації. Використання алюмінієвих кабелів стало активним у 60-70-х роках минулого століття, а в радянські часи алюміній використовувався в усій електричній проводці. Однак у сучасних системах електропостачання, особливо для підключення житлових, громадських та промислових об’єктів, переважно використовується мідь.

Мідь

Мідь, як матеріал для електричної проводки, має чимало переваг. Перш за все, це її висока електропровідність. За цим показником мідь посідає друге місце, відстаючи лише на 5% від срібла. Питомий опір міді становить 0,017 Оммм2/м, що майже вдвічі менше, ніж у алюмінію з питомим опором 0,028 Оммм2/м. Відповідно, мідні дроти можуть витримати більше навантаження при однаковому перерізі, а втрати напруги у мідних провідниках менші.

Завдяки своїм високим пластичним властивостям, мідь може бути випущена у вигляді дуже тонкої жили, що робить мідний силовий кабель універсальним.

Мідні дроти також компактніші, що спрощує процес створення штроби під час проведення проводки в будинку або квартирі.

Крім того, мідні жили гнучкіші та механічно міцніші порівняно з алюмінієвими. Вони витримують багаторазові перегини, не ламаються від частого згинання та не пошкоджуються при скручуванні. Це робить установку та ремонт проводки значно простішими. Можливість легко розкрутити стару скрутку, додати провід та знову її скрутити, робить монтаж мідних провідників більш зручним. У такій ситуації алюміній може навіть не розкрутитися і лопнути.

Гнучкість матеріалу дозволяє виготовляти мідні провідники з м'якими багатожильними жилами будь-якого перерізу. Це робить їх відмінними для нестаціонарного прокладання, підключення пересувного обладнання та виготовлення гнучких кабелів для електроприладів. Усі гнучкі проводи та кабелі виготовляються виключно з міді.

Мідь, як матеріал для електричних проводів, має численні переваги:

1.  По-перше, це її висока міцність на розрив та здатність витримувати велику напругу, при цьому маючи мінімальні ознаки зносу. Це робить мідний кабель майже не потребуючим обслуговування.
2. Мідь також є твердішою за алюміній, що дає їй меншу текучість і забезпечує більш надійні контакти.
3. Крім того, цей метал добре піддається обробці, легко паяється та зварюється, а також майже не піддається окисленню. Хоча він все ж таки окислюється, це відбувається дуже повільно, а сама окисна плівка (зеленуватий наліт) легко руйнується і не заважає проведенню електричного струму.
4. Мідний кабель у порівнянні з алюмінієвим володіє великою хімічною стійкістю. Мідь належить до благородних (інертних) металів і не вступає у хімічну реакцію з більшістю речовин, тоді як алюміній піддається хімічному впливу та руйнується.
5. Ще одним важливим фактором провідників є їх здатність розсіювати тепло. У міді коефіцієнт теплопровідності становить 389,6 Вт/м°С, а у алюмінію – 209,3 Вт/м°С. Таким чином, мідь майже вдвічі краще розсіює тепло (не нагрівається) у порівнянні з алюмінієм. Це особливо важливо у місцях з’єднань, де провід гріється найсильніше.
6. З точки зору безпеки, мідний силовий кабель є одним з найбезпечніших варіантів для організації електропостачання об’єктів. Мідь не піддається високому циклічному розширенню та стисканню, на відміну від алюмінію. Також температура плавлення мідної жили становить аж 1083°С. Тому навіть якщо кабель перевантажений, він майже не розплавиться чи не загориться. Це означає, що ризик виникнення пожежі при проблемах з живленням буде мінімальним.

З урахуванням усіх цих властивостей, мідь рекомендується для використання у сучасних будинках для проведення електропроводки. Однак варто зауважити, що це рідкісний і дорогий метал. Вартість міді продовжує зростати через виснаження родовищ і складнощі у видобутку. Тому в сучасних умовах застосування алюмінієвих дротів є кілька разів дешевшим порівняно з мідними.

Серед недоліків використання мідних провідників можна відзначити їх посилену корозію на узбережжях морів через наявність солей у повітрі, а також значну вагу мідного дроту. Це важливо враховувати при прокладанні кабелів у повітрі, оскільки потрібно встановлювати більше опор для підтримки важких провідників.

Алюміній

Провідність алюмінію становить лише 65-70% електропровідності міді. Це означає, що для передачі однакового струму потрібно мати більший переріз алюмінієвої жили порівняно з мідною. Тому для забезпечення необхідної провідності доведеться використовувати товстіші кабелі, що може бути не зручно та важко.

Алюміній схильний до окислення, особливо в умовах вологості та контакту з різними металами. Хоча мідь також окислюється під дією повітря, але цей процес відбувається повільніше, а оксидна плівка не є настільки щільною. Однак, у випадку з алюмінієм цей процес відбувається швидше, а плівка дуже щільна. Це може призвести до нагрівання та плавлення контактів, що в кінцевому результаті може призвести до пожежі.

Для запобігання таким негативним явищам в алюмінієвому силовому кабелі використовують антиокисні з’єднання, що потребує більш високого рівня обслуговування, включаючи перевірку на герметичність і наявність окислення провідників.

Також варто відзначити, що алюміній має низьку межу текучості порівняно з міддю, тому з часом він може розтікатися під дією затискачів, що може призвести до незадовільного контакту між провідниками або пристроями. Це також може стати причиною нагрівання та пожежі.

Крім того, алюміній має невисоку міцність та гнучкість, менше стійкий до розтягнень та згинання, ніж мідь. Це означає, що він може ламатися після декількох згинань, у той час як мідні жили витримують більше 80 перегинів без пошкодження.

Також традиційно вважається, що з’єднання проводів з алюмінію через їх крихкість стає більш складним завданням. Проте це стосується лише звичайного об'єднання проводів, наприклад, за допомогою скрутки. У разі використання спеціальних клем або гвинтів ця проблема вирішується.

Також варто зазначити, що через щільну оксидну плівку алюміній не паяється звичайними засобами і потребує використання спеціальних паяльників. Його зварювання вимагає спеціальних умов, таких як камера з інертним газом, і має обмежену технологічність у подальшій обробці та ремонті.

Особливі проблеми виникають з алюмінієвою проводкою при ремонті з’єднань у розподільчих коробках, оскільки старий алюміній може мати мікротріщини, і жила може ламатися навіть від невеликого руху, що може призвести до необхідності видалення частини штукатурки для доступу до дротів.

Алюмінієвий силовий кабель підвищує потенційний ризик пожежі на об’єкті. Згідно зі статистикою, пожежі через несправності в електропроводці з використанням алюмінієвих дротів трапляються на 60% частіше, ніж в електроустановках з використанням мідних проводів. Це спричинено циклами розширення та стиснення алюмінію, які значно впливають на надійність з’єднань, а також низькою температурою плавлення цього металу, що становить менше 700 °C. Тому цей метал часто називають непробачаючим помилок, які може допустити монтажник.

Також алюміній має низьку корозійну стійкість, і його термін служби значно скорочується в умовах вологості.

Проте у алюмінію є й свої переваги. Однією з них є його легка вага. Алюмінієві дроти на 30-50% (залежно від марки) легші за мідні, що особливо важливо при прокладанні повітряних ліній електропередачі.

Крім того, легка вага алюмінію полегшує прокладання довгих та товстих кабелів, а також зменшує навантаження на електричні опори та ізолятори.

Іншою перевагою алюмінію є його низька вартість, яка у втричі менша від ціни на мідь. Тому в умовах нинішньої цінової ситуації використання алюмінієвих дротів є набагато вигіднішим, ніж мідних.

Також важливо пам’ятати, що алюмінієві та мідні провідники не можна з’єднувати безпосередньо, оскільки вони утворюють гальванічну пару, що може призвести до ненадійності контактів та, в кінцевому підсумку, до пожежі. Тому для з'єднання мідних і алюмінієвих дротів використовують спеціальні перехідники, які запобігають безпосередньому контакту цих металів.