Aluminij (Al) (Al)
To je kovina srebrnaste boje. U Zemljinoj kori ima ga približno 7,5% u sastavu njegovih rudača boksita i drugih. Svojstva aluminija
Aluminij ima veliku prednost što mu je mala specifična masa, dovoljno visoka električna ele ktrična vodljivost i znatna z natna otpornost prema oksidaciji. obro je gnječiv i rastezljiv. Čvrstoća mu je mala. Vodljivost aluminija najviše ovisi o njegovoj čistoći.Zbog jakog utjecaja Mn, V, Cr i D obro Ti zahtijeva se da u E Al tih elemenata eleme nata svih zajedno ne bude više od 0,03%, a čistoća E A l po standardu mora biti 99,5% Al. Dopušten sadržaj ostalih primjesa: Si 0,1%, Fe 0,2—0,35%, Cu 0,02% i Cu + +Zn0,09%. Najveća čistoća koja se u praksi postizava jest 99,99% Al. To je rafinal koji služi za obloge kondenzatora i omatanje prehrambenih artika la (aluminij je potpuno neotrovan). Otpornost aluminija prema koroziji kao i kod bakra i olova osniva se na prekrivanju metala tankom opnom oksida koji nastaje kao
početak oksidacije. Volumen tog oksida nešto je veći od volumena aluminija, pa se stvara gusta površinska opna koja izolira unutrašnji sloj aluminija od zraka. Oksid aluminija električni je izolator, što stvara stanovite teškoće pri spajanju s pajanju vodova., Primjena aluminija
Aluminij se u elektrotehnici upotrebljava u obliku poluproizvoda: žice, limova, šipki, folija i profila, koji se izrađuju val janjem ili prešanjem odnosno izvlačenjem. Vodljivost je aluminija približno 1,6 puta manja od vodljivosti bakra, ali je specifična masa bakra približno 3,3 puta veća. Bakar je približno 3 -4 puta skuplji od aluminija. Ali, čvrstoća je bakra znatno veća od čvrstoće aluminija. Aluminijski vod iste dužine du žine i ukupnog otpora mora imati 1,6 puta veći presjek nego bakreni vod. Ipak će bakreni vod biti približno dva puta teži, a cijena žice približno 7 puta veća. Otkloni li se nedostatak kod aluminija u pogledu čvrstoće, on će zauzeti prvo mjesto u primjeni za zračne vodove. Za namotava nje električnih strojeva gdje je u pitanju prostor u koji tr eba smjestiti namot, aluminij ne može konkurirati bakru. Budući da aluminij iziskuje i veću količinu izolacije zbog većeg promjera, još je u nepovoljnijem položaju. Međutim, u nedostatku bakra on se pr imjenjuje i za namote. Za električne instalacije u praksi ima prednost bakar jer je kod aluminija teže osigurati solidne spojeve, a osim toga teže se uvlači u cijevi. Cijena aluminijskih instalacijskih žica zbog veće količine izolacije jednaka je približno cijeni bakrenih žica. Ipak se aluminij prilično primjenjuje u električnim instalacijama, a primjena bi mu bila i veća kad bi na tržištu uz aluminijske vodove bilo dovoljno rasklopnog materijala na bazi aluminijskih slitina. Naime, spajanje bakra i alu minija ne samo da se ne preporučuje nego nije ni dopušteno jer se u prisutnosti vlage stvara galvanski članak, nastaje elektrokorozija pri kojoj aluminija kao anode nestaje. Zbog toga treba s bakrenih vodova na aluminijske prelaziti preko posebnih
Al-Cu
stezaljki. One se rade od kupala. To je bimetalni lim gdje su
bakar i aluminij spojeni pod pritiskom, pa je dodirna ploha medu njima zaštićena od pristupa vlage. v lage. Nadzemni vodovi od aluminija ili alu- čelika izrađuju se najčešće u obliku užadi .
Budući da se lako izlizuje aluminij nije dobar za vodove s kojih se struja uzima kliznim kontaktom (gornji vodovi tramvaja i željeznice). Alu-če vodiči Zbog male prekidne čvrstoće aluminija izrađuju se vodovi u obliku užadi od aluminijskih i pocinčanih čeličnih žica. Čvrstoću im daje čelična žica kao jezgra, a al uminijska vodljivost kao obloga. To su Alu- če vodiči od kojih se danas uglavnom izgrađuju dalekovodi. Ako žice imaju jednak promjer, njihov broj u užetu po slojevima iznosi: 1+6+12+18+24+itd. Uže se plete izmjenično — jedan sloj na jednu, a drugi na drugu stranu. Električna se vodljivost takvih vodova računa na osnovi specifične vodljivosti aluminija 34,8 S m/mm 2, ne uzimajući u obzir vodljivost čelika. Kod izmjenične struje vodljivost se smanjuje zbog magnetiziranja čelične jezgre to više što je presjek užeta manji. Slitine aluminija
Mogu se podijeliti na više načina, i to: prema načinu preradbe na gnječive i lijevačke, prema toplinskoj obradivosti na očvrstive i neočvrstive; prema otpornosti koroziji na korozivne i antikorozivne, zatim prema namjeni i glavnim dodatnim elementima. U standardima je prema načinu preradbe i glavnim dodatnim elementima podjela provedena na skupine slitina sličnih svojstava. Od svih aluminijskih slitina za električne vodove najvažniji je ALDREY (oznaka: E Al Mg Si). On pripada skupini slitina s malim sadržajem magnezija i silicija. To je očvrstiva i antikorozivna slitina. Sadržava 0,3 — 0,5% 0,5% Mg, 0,4 — 0,7% 0,7% Si i 0,2 — 0,3% 0,3% Fe. Ima relativno veliku prekidnu čvrstoću (350 N/mm2 ) i znatnu rastezljivost ra stezljivost (6,5%). Specifična vodljivost neznatno je manja nego kod čistog aluminija i iznosi 30 — 31 31 S m/mm2. Budući da mu je specifična masa 2,7 kg/dm 3, ovaj materijal za električne vodove odgovara tvrdo vučenom bakru. Obradivost aluminijevih slitina ovisi o stanju pri kojem se pojedine vrste obrade obavljaju.
Zavarivanje nije poželjno, osim kod malih komada koji se mogu nakon zavarivanja zavar ivanja toplinski poboljšati. Livljivost aluminija nije osobita. Aluminij lako oksidira, a oksid A1 203 ima visoko talište (2 060 °C) pa je pri temperaturi taljenja aluminija u krutom stanju.
Zavarljivost aluminija i njegovih slitina ograničena ograniče na je zbog toga što lako oksidira, što se suzbija suzbij a zaštitnim plinovima (rad u argonu). Lemljivost je moguća, ali nije prikladna. Lijepljenje je naprikladniji postupak spajanja. Vrši se umjetnim smolama koje se skrućuju kemijski.
Važnije aluminijeve slitine svrstane su u ove skupine: aluminija sa do 2% Mn otporne su na koroziju, mogu se gnječiti a nisu za očvršćivanje; — slitine aluminija i magnezija sadrža vaju do 7% Mg, a mogu se lijevati i gnječiti, jako su otporne prema koroziji . — slitine aluminija i silicija pogodne su za lijevanje. — slitine aluminija sa 0 ,4 — 5% silicija i do 2,5% magnezija otporne su prema koroziji; — slitine aluminija sa do 12% bakra nisu otporne prema koroziji, ali su jako očvrstive . — slitine
Željezo i čelik kao vodiči Svojstva
Željezo i čelik slabi su vodiči električne struje. Čisto željezo ima 10 S m/mm 2 a čelik još manje, 8— 9 Sm/mm2. Vodljivost se naglo smanjuje s povećanjem ugljika pa ako se upotrebljava čelik, ne smije imati više 0,1—0,15% C. Kako je željezo i feromagnetski materijal, kod njega dolazi jače do izražaja skin -efekt, a to izmje ničnoj struji još više povećava otpor . Skin-efekt je pojava potiskivanja struje na površinu vodiča, on se povećava s povećanjem frekvencije. Dalji je nedostatak željeza i čelika što brzo hrđaju, pa žice moraju biti površinski zaštićene, što povisuje cijenu. Ipak zbog velike prekidne čvrstoće i niske cijene, željezo i čelik dolaze u obzir za vodove kojima se električna energija man jih snaga prenosi na manje udaljenosti i za TT- vodove. Primjena čelika za TT- vodove može imati određenu prednost pred drugim materi jalima. Naime, omski otpor nije jedini parametar voda. Tu su još induktivni i kapacitivni otpori i odvod na stupovima i s l. Ti činioci ne ovise o vrsti materijala pa postoje i onda kad se primjenjuje prvorazredni vodič. Zbog toga ukupno gušenje govorne ene rgije na vodu, bio on od čelika ili od bakra, neće imati veliku razliku ako se postignu isti ostali parametri koji nisu određeni vrstom materijala. Veća čvrstoća čelika omogućit će veće raspone, a to znači manji broj stupova i drugog montažnog materijala, odnosno veću sigurnost protiv kidanja žica. Inače kao vodljivi materijal čelik veće čvrstoće upotrebljava se za tračnice električnih vlakova i tramvaja i za njihove kotače, te kao jezgra Alu-če vodova, gdje je osobito čvrst, 1 200— 1 500 N/mm2. Kako željezo ima visok temperaturni koeficijent otpora 57*10 -4 1/°C, primjenjuje se u obliku tankih žica za otpornike kojima se regulira struja, a da žice ne bi hrđale, stavljaju se u zaštitnu atmosferu (obično vodik). Takvi su otpornici poznati pod imenom „željezo u vodiku".
Bimetalni vodiči Ovi vodiči imaju čeličnu jezgru oko koje je čvrsta kontinuirana bakrena prevlaka (s l. 2.4.1). Mogu se dobiti tzv. vrućim postupkom ili hladnim elektrolitskim putem.
Sl. 2.4.1. Bimetalni vodič
Pri vrućem postupku čelični se trupac stavi u kalup većih dimenzija od trupca i slobodni prostor ispuni rastaljenim bakrom. Zatim se blok prerađuje valjanjem i izvlačenjem. Taj postupak osigurava čvrstu vezu između bakra i čelika, ali ne i jednoličnu bakrenu prevlaku . Hladni elektrolitski postupak omogućuje jednoličnu bakrenu prevlaku, može se uzeti čelik veće čvrstoće, ali veza između bakra i čelika nije dobra i iziskuje mnogo električne energije za pobakrivanje.
Vodljivost bimetalnih vodova iznosi oko 20 Sm/mm2, a primjenjuju se za prijenos električne energije, za TT-vodove i druge svrhe — sabirnice i sl.
