Was sind die Vorteile der Verwendung von Kupfer- gegenüber Aluminiumleitern?

Aluminiumkabel

Kupfer und Aluminium werden aufgrund ihres geringen Widerstands und ihrer hervorragenden Leitfähigkeit am häufigsten als elektrische Leiter in elektrischen Kabeln verwendet.Diese Metalle sind sowohl duktil als auch relativ korrosionsbeständig, haben aber auch unterschiedliche Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen nützlich machen.Kupfer ist das leitfähigste der beiden Metalle, tatsächlich ist von den üblicherweise vorkommenden reinen Metallen nur Silber leitfähiger, aber es ist erheblich teurer und nicht so stark.

Als Standard für die elektrische Leitfähigkeit wird Kupfer bestimmt – dem International Annealed Copper Standard (IACS) mit einem Kupferwiderstand von 1,724μΩcm bei 20°C wird der 100%-Wert zugeordnet.Die Zugabe von Verunreinigungen oder die Kaltverfestigung des Kupfers durch Abziehen beeinträchtigt die Leitfähigkeit des Kupfers.Während Kupferlegierungen manchmal hergestellt werden, um die Härte des Kupfers zu verbessern, wo Duktilität nicht erwünscht ist, oder um die Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Temperaturbeständigkeit zu verbessern, ist die Folge dieser zusätzlichen Legierungsmaterialien, dass die Leitfähigkeit verringert wird.

Aluminium ist reichlich vorhanden und bietet eine billigere Alternative zu Kupfer für Leiter.Die Nachfrage nach Kupfer ist variabel und der Preis schwankt erheblich, während der Preis für Aluminium viel stabiler ist.Während ein Aluminiumleiter nur etwa 61 % so leitfähig ist wie ein Kupferleiter gleicher Größe, ist er auch dreimal leichter, wodurch er viel einfacher zu handhaben ist.Aus diesem Grund findet Aluminium bei großformatigen Kabeln und Kabeln für die Freileitungsstromverteilung Vorrang.

Der Unterschied in der Leitfähigkeit bedeutet, dass ein viel größerer Aluminiumleiter verwendet werden muss, um der Leitfähigkeit des äquivalenten Kupferleiters zu entsprechen.Die Verwendung eines größeren Leiters hat den zusätzlichen Effekt, dass eine größere Menge an Isoliermaterial erforderlich ist, um den Leiter angemessen abzudecken, und die zusätzliche Querschnittsgröße des Kabels kann bei bestimmten Anwendungen einschränkend sein.

Weitere Unterschiede zwischen den beiden sind die Zugfestigkeit - Kupfer hat etwa die doppelte Zugfestigkeit von Aluminium, aber es ist erwähnenswert, dass der äquivalente Aluminiumleiter größer und leichter ist und oft nicht das gleiche Maß an Zugfestigkeit erfordert.Kupfer ist wärmeleitender als Aluminium, aber auch hier werden die Unterschiede verringert, wenn die größeren Leitergrößen berücksichtigt werden.Je besser die Wärmeleitfähigkeit, desto besser das Kurzschlussverhalten des Leiters.

In einigen Fällen können kupferummantelte Aluminiumleiter verwendet werden, die aus einem Aluminiumkern mit einer dicken Kupferhaut bestehen, die mit dem Aluminium verbunden ist.Dieser Leitertyp ist zwar nicht weit verbreitet, kombiniert jedoch die Vorteile des leichteren Aluminiums mit dem leitfähigeren Kupfer.Die Duktilität ist jedoch die von Aluminium und nicht die verbesserte Leistung von Kupfer.Dieser Leitertyp hat sich bei Koaxialkabeln als leichter Mittelleiter bewährt.Der leichtere Draht ermöglicht die Verwendung von dielektrischem Material mit geringerer Dichte für eine bessere Dämpfung.