Miedź czy aluminium? Wybór odpowiedniego materiału przewodnika wróć

Poznaj różnice między materiałami stosowanymi w kablach i przewodach
 
Miedź, aluminium czy CCA? Ważną kwestią przy wyborze kabli jest dobór materiału przewodnika z punktu widzenia przewodności, masy, wytrzymałości mechanicznej i ceny. Poznaj różnice między poszczególnymi materiałami.

Miedź: niezawodny standard
W przypadku większości kabli i przewodów nie bez powodu aktualnym standardem branżowym jest miedź. Materiał ten oferuje bardzo wysoką przewodność elektryczną, jest odporny na rozciąganie, elastyczny, łatwy w obróbce i nadaje się do recyklingu. Dzięki tym cechom nadaje się do wielu zastosowań w przemyśle, automatyce budynków, motoryzacji i energetyce. Nawet w wymagających środowiskach, w których występują naprężenia mechaniczne, takie jak zginanie czy drgania, miedź okazuje się niezawodna pod względem eksploatacyjnym.

Aluminium: nieznaczne korzyści kosztowe
Żyły wykonane z aluminium mają zastosowanie głównie w przypadkach, gdy decydującym czynnikiem jest masa, np. w długich liniach przesyłowych, w turbinach wiatrowych lub jako kable akumulatorowe w pojazdach. Aluminium jest znacznie lżejsze od miedzi, ale oferuje przewodność elektryczną stanowiącą zaledwie 63% przewodności miedzi. W celu osiągnięcia tej samej obciążalności prądowej konieczne jest zwiększenie przekroju poprzecznego. Ponadto aluminium jest bardziej kruche, bardziej podatne na korozję i mniej wytrzymałe mechanicznie. Zastosowanie aluminium wymaga specjalistycznej wiedzy oraz odpowiednich technologii łączenia i narzędzi.

Przykładowe porównanie dwóch przekrojów poprzecznych przewodów o porównywalnej przewodności (IEC 60228, klasa 2):

• Żyła miedziana o przekroju 150 mm²: ok. 1341 kg/km
• Żyła aluminiowa o przekroju 240 mm²: ok. 723 kg/km

=> redukcja masy o 30–40%

Aluminium pokryte miedzią – CCA (Copper-Clad Aluminium): pozorny kompromis?
Żyły CCA to przewodniki aluminiowe pokryte cienką warstwą miedzi. Technologia ta wywodzi się z konstrukcji anten i wiąże się z tzw. efektem naskórkowości, który polega na tym, że największe natężenie prądu przemiennego płynie po powierzchni przewodnika. W kontekście elektrotechniki technologię CCA należy oceniać krytycznie, ponieważ jest to materiał o znacznie gorszym przewodnictwie w porównaniu z czystą miedzią.
Niemniej kable CCA są coraz częściej oferowane przez azjatyckich producentów i są często reklamowane jako tańsza alternatywa w takich zastosowaniach jak:

• Kable głośnikowe
• Kable zasilające do samochodowych systemów nagłośnienia
• Kable sieciowe (kable krosowe)

Wady związane z użytkowaniem:

• Żyła CCA o przekroju 2,5 mm² jest w przybliżeniu równoważna żyle miedzianej o przekroju 1,5 mm².
• Większe spadki napięcia i powstawanie ciepła w zastosowaniach typu Power over Ethernet
• Ryzyko pożaru w razie niewłaściwego zabezpieczenia bezpiecznikami systemów nagłośnienia pojazdów
• Stosowanie w sieciach firmowych nie spełnia wymogów norm (zabronione przez normy TIA i IEC)

Porównanie danych technicznych:

Materiał	Wytrzymałość na rozciąganie (MPa)	Przewodność (% IACS)
Miedź (CDA 10100)	379	100
Aluminium (1350)	82,7	61,2
CCA (10% Cu)	82,7	62,9
CCA (15% Cu)	117	64,4

Kable aluminiowe czy miedziane? Wnioski
Miedź przewodzi prąd elektryczny najlepiej i pozostaje niezawodnym standardem w większości połączeń elektrycznych. Prawidłowo zastosowane aluminium sprawdza się w przypadku długich kabli i pozwala ograniczyć masę. W przypadku zasilania nie zaleca się jednak stosowania kabli CCA. Często niewystarczające oznakowanie i informacje skutkują nieświadomym sięgnięciem po tę technologię, co wiąże się z poważnym ryzykiem.