Jedną z istotnych różnic między miedzią i aluminium jest to, że rezystywność (oporność właściwa) miedzi jest znacznie mniejsza niż aluminium. Wielkość ta określa ilościowo jak silnie dany materiał przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego. Niska wartość oznacza, że materiał umożliwia łatwe przemieszczanie się ładunków elektrycznych. W skali względnej różnice są znaczne: rezystywność miedzi wynosi 100 w porównaniu do 160 dla aluminium.
Różnica ta jest szczególnie istotna przy projektowaniu i instalowaniu sieci elektrycznych i związanych z nimi elementów. Dla uzyskania takiej samej rezystancji jak żyła miedziana, aluminiowa żyła kabla musi posiadać większy przekrój, aby skompensować większą rezystywność aluminium. W istocie, dla przy takiej samej obciążalności prądowej, wymagany przekrój żyły aluminiowej jest 56% większy niż miedzianej, co prowadzi do wielu poważnych niedogodności.
Więcej złączy oznacza więcej awarii
Większy przekrój żyły oznacza, że na bębnie kablowym można nawinąć mniej kabla. W wyniku tego odcinki kabla są krótsze a zatem liczba złączy na jednostkę długości obwodu jest większa. Niestety, im więcej złączy, tym większa jest możliwość awarii z następujących powodów:
- Złącza są wykonywane przez monterów są, zatem podatne na błędy wykonawstwa.
- Złącza nie zawsze są skutecznie badane w trakcie instalowania, stąd błędy wykonania i inne usterki nie zawsze są wykrywane podczas prób powykonawczych instalacji.
- Złącza stanowią nieciągłość w systemie kablowym podlegają, zatem naprężeniom cieplno-mechanicznym wywoływanym przez cykle temperaturowe.
Mniejsza giętkość
Siła zginająca jest proporcjonalna do kwadratu pola przekroju poprzecznego a zatem do czwartej potęgi średnicy! Zatem im większy przekrój żyły, tym mniejsza giętkość kabla.
Utrudniona instalacja w kanałach kablowych
Instalowanie kabli o większym przekroju i mniejszej giętkości w kanałach kablowych jest utrudnione.
Miedź czy aluminium?
Zastąpienie żył aluminiowych miedzianymi zmniejsza liczbę złączy i tym samym liczbę możliwych awarii systemu. Przynosi to korzyści zarówno w wydatkach inwestycyjnych (CAPEX) – koszty instalacji, jak i w kosztach operacyjnych (OPEX) – koszty awarii. Ze względu na mniejszy przekrój kable miedziane są bardziej giętkie i łatwiejsze w instalowaniu, co jest szczególnie korzystne w przypadku układania kabli w kanałach kablowych.
Literatura
- BICC Electric Cables handbook, third edition
- A Comparison of Aluminum vs. Copper as used in Electrical Equipment – Larry Pryor et al, GE Consumer & Industrial.