Elektrisk ledning

En elektrisk ledning er den elektrotekniske komponent, der bruges til at transportere elektricitet for at overføre energi eller information . Den er lavet af et ledende materiale , enkelt eller flerstrenget, ofte omgivet af en isolerende kuvert (plast, teflon osv.). Den indvendige del af den elektriske ledning kaldes ledningens "kerne".

Ledning eller kabel

Nogle mennesker forveksler ordene "ledning" og "kabel" eller tror, at de er synonyme, hvorimod de elektriske ledninger ofte er grupperet i et elektrisk kabel med standardiserede farver (alt efter funktionen) for at genkende hver enkelt rolle og omgivet af en isolerende kappe. Disse elektriske kabler kan overføre signaler eller data ( analoge eller digitale ) ud over eller i stedet for transmission af elektrisk strøm .

Dette koncept af kabel kan udvides til søkabel , som kan integrere andet end tråde (el-kabel, kølerør, optisk fiber , signalering , etc. ).

Brugte materialer

De anvendte materialer har interessante egenskaber med hensyn til elektrisk modstand , den vægt , vedligeholdelse mekanik , den pris .

Kobber

Fremragende ledningsevne, formbart metal.

Cylindrisk ledning Kobber er det mest anvendte metal til fremstilling af elektriske ledninger og kabler, fordi det har fremragende elektrisk ledningsevne . Den bruges enten i enkeltstrenget cylindrisk sektionstråd (stiv) eller i sektion altid cylindrisk men flerstrenget eller (fleksibel) . For at gøre det mere fleksibelt bruges det som en legering med andre metaller . Kobbertråden er beskyttet enten:

af en lakfilm, når den bruges til fremstilling af viklinger , transformere , elektromagneter ;
af et farvet plastlag , i de fleste andre tilfælde. Disse beskyttelser giver isolering uden at hindre formningen af de såkaldte "stive" ledninger;
tidligere brugte man en bomuldsfletning , naturgummi og undertiden papir til isolering af trådene. Disse teknikker er forsvundet af sikkerhedsmæssige og omkostningsmæssige årsager.

Lukket Til distribution af store strømme i industrielle installationer og elektriske fordelingsskabe anvendes kobber i flade stænger. Disse samleskinner bruges i stedet for kabler af omkostningsårsager, men også for nem forbindelse og stivhed. Det er enklere at designe og skabe en god forbindelse mellem to flade ledere end mellem et cylindrisk kabel og et rektangulært hul. Desuden fastgør samleskinnen alle de forskellige enheder, der er forbundet til det, hvilket forhindrer en mulig fikseringsfejl på grund af vibrationer og termisk understreger. Disse samleskinner er udelukkende installeret i adgangsområder, der er forbeholdt elektrikere . De er sjældent isoleret, kun markeringer og gennemskinnelig beskyttelse, der er pålagt siden 1980 , forhindrer mulige ulykker ved elektrificering . Spore Fremstillet af kobber på en epoxy- eller bakelitstøtte , der anvendes i elektronik i trykte kredsløb , der involverer relativt lave elektriske strømme. Disse spor er ofte dækket med et tyndt lag guld for at begrænse oxidationen af kobbersporene.

Aluminium

Egenskaber ved aluminium: god ledningsevne, let metal, moderat formbar.

Aluminium bruges ofte til transmission af højeffektiv elektricitet, når kabelsektionen og dens længde eliminerer kobber på grund af dens højere specifikke masse. Det bruges næsten udelukkende i flerstrengede kerner på grund af sektionerne i spillet og dets relative stivhed. Dens relative lethed ved brud under vridning og håndtering gør det uønsket i et hjemmemiljø.

Den bruges i stedet for kobber, så snart vægtbegrænsningen bliver vigtig: luftfart , erobring af rum osv.

Det blev brugt lokalt i indenlandske omgivelser efter krigen på grund af mangel på kobber.

Stål

Stålegenskaber: medium ledningsevne, høj modstandsdygtighed over for strækning, tung og ikke særlig formbar.

Stål bruges generelt som understøtning for aluminiums- eller kobberkabler i kabler, der beskriver store spændvidder, for at tilvejebringe en trækstyrke, som aluminium eller kobber ikke er i stand til at modstå uden overdreven forlængelse og brud, især i tilfælde af betydelig opvarmning.

Mere specifikt anvendes stål også til transport af energi i jernbanemiljøet . Den ene polaritet bæres gennem kontaktledningen, den anden polaritet bruger stållejeskinnerne som understøtning . I metroens særlige tilfælde fordeles den positive polaritet ofte via en jordkontaktledning, der også er lavet af stål.

Sølv

Egenskaber af sølv: fremragende ledningsevne, ædle metaller .

Sølv bruges til at mindske kontaktmodstanden i forbindelsessystemer og skiftesystemer såsom relækontakter. Men det kræver et rensesystem, normalt automatisk, for at forhindre, overflade oxidation fra at dens god elektrisk ledningsevne.

Det bruges i visse ledninger, legeret med kobber for at sikre god fleksibilitet til ledningen.

Det kan også blandes med guld, hvilket giver det bedre fleksibilitet, samtidig med at prisen på guldtråd sænkes. Dette bruges i robotteknologi for eksempel til at skabe forbindelser med meget høj præcision.

Guld

Egenskaber af guld: fremragende ledningsevne, rustfrit, ædle metaller.

Guld bruges sparsomt i et meget tyndt lag deponeret ved elektrolyse (en flash ) i elektriske systemer og meget mere i elektronik, både for at undgå oxidation af kontakter, blandt andet af bagplanet, men også af de trykte kredsløbsspor .

Ligesom sølv kan det skabe meget gode bånd mellem uafhængige ledere, men med den fordel, at det ikke oxiderer og beskytter lederen (kobber, sølv osv. ) Mod enhver oxidation, i digital elektronik kontakterne mellem de forskellige kort og aftagelige komponenter er systematisk forgyldt med guld eller en legering med et højt guldindhold.

Isolatorer

Nedenfor en ikke-udtømmende liste over elektriske isolatorer:

polyethylen (PE);
polyethylen-chlorsulfoneret (Hypalon);
silikone gummi ;
ethylen-propylen (EPR), der er meget udbredt til lav- og mellemspændingskabler i barske omgivelser;
kemisk tværbundet polyethylen (PRC);
tværbundet polyethylen (PER, XLPE);
polychloropren ;
polyvinylchlorid (PVC);
mineralisolering;
tværbundet SH (halogenfri) isolering;
tværbundet SH (halogenfri) kappe;
tværbundet SH (halogenfri) kappe til fleksibelt kabel;
termoplastisk SH-kappe;
termoplastisk SH isolering.

Legeringer

Almelec

"Almelec" er en legering af aluminium , magnesium og silicium, der hovedsagelig bruges til opførelse af overliggende elektriske netværk . Dens resistivitet (32,5 × 10 -9 Ω m ) er ca. to gange den af kobber , men dens mekaniske egenskaber tillader den at modstå miljømæssige begrænsninger ( vind , frost , sne , temperatur variationer ).

Constantan

"Constantan" er en legering af kobber og nikkel, hvis resistivitet er næsten uafhængig af temperaturen. Det bruges til at opnå visse sensorer af temperatur- og strømfølere kaldet elektriske shunts .

Superledningsevne

Cuprate-Bismuth legering

Cupratbaserede legeringer har karakteristikken ved at blive superledende ved relativt høje temperaturer (-170 til -200 ° C ), hvilket gør dem interessante til transmissioner af elektrisk energi ved at blive afkølet med helium eller flydende nitrogen .

Ansøgninger

Den elektriske ledning er en komponent, der stadig anvendes meget i de fleste applikationer inden for elektricitet, elektronik og elektroteknik. Især er det hovedkomponenten i visse elektroniske prototype-kort ( indpakningsteknologi ). Navngivningen af elektriske kabler og ledninger opfylder flere standarder afhængigt af land og deres anvendelse.

Til datatransmission har den tendens til at møde konkurrence fra “trådløse” teknologier: telekommunikation ( telefoni ), computernetværk ( trådløst netværk ) og muligvis trådløs transmission af elektrisk energi over meget korte afstande.

Standardiserede sektioner

I Frankrig er de standardiserede sektioner til kobbertråde, der anvendes i lavspændingsstrøm (230 V ):

0,6 eller 0,9 mm 2 (stive ledninger isoleret fra hinanden sammen i et kabel med eller uden afskærmning): tilslutning af ledning fra en telefon- eller computerstik til et stikkontakt, type RJ11 eller RJ45;
0,75 eller 1 mm 2 (fleksibel ledning): forbinder ledning fra en elektrisk enhed til en stikkontakt, fra en armatur til en samledåse;
1,5 mm 2 : mindre end 16 A ; strømforsyning fra en stikkontakt på et netværk med otte stikkontakter eller mindre, strømforsyning til et belysningskredsløb med otte lamper eller mindre, strømforsyning til en husstyret mekanisk ventilation , strømforsyning til et elektrisk varmekredsløb med mindre effekt ved 3.500 W ;
2,5 mm 2 : mindre end 20 A ; forsyning af et kredsløb med tolv eller mindre stikkontakter, forsyning af et elektrisk varmekredsløb med en effekt på mindre end 4.500 W ; specialudtag (opvaskemaskine, vaskemaskine, ovn);
6 mm 2 : mindre end 32 A ; levering af en elektrisk ovn eller kogeplader;
10 mm 2 : tilslutning af et beskyttelses- og fordelingspanel til måleren for moderat indenlandsk strøm (15/45 A abonnement )
16 mm 2 : dito til høj indenlandsk effekt (36/60 A abonnement );
25 mm 2 :
- isoleret ledning: dito til meget høj indenlandsk strøm (60/90 A abonnement ),
- blank tråd: tilslutning af omstillingsbordet jord terminal til en pæl eller til kobber sløjfe (selv i 25 mm 2 bare wire ) begravet.

Eksempel: Tabel over maksimal kabellængde mellem måleren og fordelerkortet (spændingsfald på 2%)

Enfaset afbryder (nominel strøm)	Kobbersektion
Enfaset afbryder (nominel strøm)	10 mm 2	16 mm 2	25 mm 2
45 A	22 m	36 m	56 m
60 A	-	27 m	42 m
90 A	-	-	28 m

Ledningerne er alle stive, med undtagelse af ledningerne, der forbinder enhederne til stikkontakten, ledningerne, der forsyner lysene, og ledningerne med lav strøm (temperaturføler). Med undtagelse af kablet, der forbinder omskifterens jordklemme til den nedgravede jord, skal alle kabler isoleres. Kablerne, der forsyner kredsløbene, skal også være beklædt:

enten anvendes præ-kappede "multipolære" kabler;
enten ledes individuelle kabler gennem en fleksibel ( ICTA , bølgepap på tværs af elastisk bøjelig isolering) eller stiv (IRL, glat stiv isolering) kappe ;
eller, i tilfælde af "overfladeinstallation" (eksponeret installation), føres individuelle kabler under et isoleringskar.

Anslå længden af en ledning på en spole eller rulle

Trådens længde på en spole eller en rulle kan estimeres med formlen:

{\ displaystyle l = {\ frac {\ pi \, L} {f}} \ cdot \ left ({\ frac {(Dd) \, d} {f}} + {\ frac {(Dd) \ cdot ( f + Dd)} {2 \, f ^ {2}}} \ højre)}

eller:

l er estimatet for ledningens længde;
L er bredden på rullen eller spolen;
d er den indvendige diameter af rullen eller spolen;
D er den udvendige diameter af tråden på rullen eller spolen;
f er ledningens diameter.

brug

Energitransport

En ledning eller et kabel, der består af flere ledninger, gør det muligt at transportere elektrisk energi , selv over lange afstande.

Signal transmission

I telekommunikation , elektronik , computere eller home automation, er en elektrisk ledning bruges til at sende et signal eller information.

Transmissionslinje

Transmissionslinjen er en meget vigtig teoretisk opfattelse inden for telekommunikation, den beskriver indflydelsen fra en elektrisk leder i transmission af højfrekvente signaler.

Trådantenne

Den elektriske ledning radioantenne er dedikeret til radiomodtagelse og radiotransmission i radiofrekvens spektret for højfrekvente , mellemfrekvens og lav frekvens bånd .

Noter og referencer

[PDF] (da) En kort historie EPR Dielektrisk på det anlæg, ims.uconn.edu
Rapport nr . 3477 (19. december 2001) - Eksperimentelle teknikker , assemblee-nationale.fr
Hvad er den del af strømkablet, der skal lægges mellem Enedis-boksen på ejendomslinjen og hjemmet? på promotelec.com af 16. oktober 2017, hørt 30. marts 2019

Se også

Relaterede artikler