Czy przewodniki starzeją się przy rozsądnym obciążeniu elektrycznym?

Stale konstrukcyjne są podatne na uszkodzenia zmęczeniowe - stają się strukturalnie słabsze, gdy są poddawane powtarzającym się naprężeniom mechanicznym.

Czy istnieje podobny proces dotyczący przewodów, który sprawia, że ​​są mniej użyteczne, gdy przewodzą prąd wystarczająco długo?

Innymi słowy, załóżmy, że mam stary transformator, który służył powiedzmy 30 lat. Nadal działa dobrze (nie wypalił się, krótko, ani nic takiego), ale jest już dość stary. Oczekuję, że izolacja drutu magnetycznego będzie słabsza z powodu ogrzewania przez te wszystkie lata. Spodziewam się również, że izolacja płyt rdzeniowych będzie słabsza.

Co z samymi przewodami? Czy aluminium lub miedź w nich będą się różnić od tego, co znajdę w nowszych drutach?

Poniżej znajduje się interesujący dokument na temat starzenia się kabli przewodzących w elektrowniach jądrowych .

Na stronach 20 i 21, w tabeli opisującej czynniki naprężeń ( stresory ) elementów kabli , można znaleźć możliwe przyczyny uszkodzeń przewodów.

Możesz zauważyć, że w żaden sposób materiał przewodnika (aluminium, miedź) nie starzeje się sam z siebie, ale stwarza problemy podczas interakcji z innymi „czynnikami”. Prosty akt przewodzenia prądu nie jest szkodliwy, chyba że powoduje naprężenia termiczne lub mechaniczne na kablu (nie na materiale).

Jeśli chodzi o sam materiał, miedź stosowana w przewodnikach budowlanych jest wyjątkowo czysta, więc nie ulega degradacji, chyba że zostanie wystawiona na działanie czynników wywołujących reakcję chemiczną (np. Utlenianie, korozję) lub reakcję jądrową (metale narażone przez długi czas na działanie ciężkich Promieniowanie, zwłaszcza neutrony, ulega zmianie ich właściwości fizycznych, ponieważ atomy w kracie krystalicznej mogą być mutowane w inne izotopy lub nawet w inne pierwiastki.

Jeśli pytanie dotyczy małych transformatorów, powyższe odpowiedzi są wystarczające.

Jeśli chodzi o duże transformatory, tj. Transformatory mocy zanurzone w oleju - to zupełnie inna gra.

Metalowe przewodniki w transformatorze nie pogarszają się z wiekiem, ale izolacja tak. Transformatory mocy są zbudowane z papierowej izolacji, która ma ograniczony okres użytkowania. Celuloza w papierze degraduje się podczas normalnego ogrzewania i staje się mechanicznie słaba; dodatkowo degradacja celulozy uwalnia wodę, co obniża wytrzymałość dielektryczną oleju.

Szybkość rozkładu jest wykładniczy ze wzrostem temperatury (patrz 1 jakiegoś dyskusji). Wierzę transformatory są zwykle projektowane w celu osiągnięcia 25 lub 40 roku życia z nominalnym obciążeniu.

Wszystko to znaczy - metalowe przewody w starym transformatorze będą w porządku - ale strzeż się starej izolacji .

Nie w transformatorze - nie powinno być żadnych zmian, chyba że transformator był nadużywany.

$10^6$$10^7$$cm^2$

Cienkie druty mogą czasem ulec zniszczeniu z powodu chemikaliów w środowisku - widziałem, jak drobne cewki miedziane zawodzą w obecności (gazowej) siarki lub związków siarki dostających się do dziur w izolacji (rodzaj czarnej plagi).

Jak wspomniano powyżej, twój transformator powinien być w porządku, chyba że jest przeciążony. Niewielkie przeciążenie, wytwarzające nadmierne ciepło, zniszczy izolację i może doprowadzić do zwarcia zwojów. Poważne przeciążenie spowoduje całkowite spalenie jednego z uzwojeń.

Same przewodniki nie pogarszają zdolności do przewodzenia prądu o dowolnej pojemności, o ile działają w zakresie swoich wartości znamionowych. Ponownie, przepuszczenie 1000 amperów przez kawałek miedzi nr 30 nie będzie działać długo, ale to dlatego, że ogrzewanie stopi przewodnik.

Pierwotny rodzaj awarii przewodów, czy to aluminium, miedź, czy cokolwiek innego, oznacza awarię środowiskową systemów izolacyjnych, lub w przypadku kabli izolowanych od średniego do wysokiego napięcia (15KV do 345KV) niewłaściwa instalacja, zwykle nie przestrzegając minimalnego dopuszczalnego zgięcia promień.

Z punktu widzenia ochrony środowiska najczęstszą przyczyną uszkodzenia kabla izolowanego jest ekspozycja na światło ultrafioletowe, a sekunda narażenia na działanie olejów lub innych chemikaliów, które niszczą płaszcz izolacyjny. Bardzo rzadko mogą wystąpić awarie z powodu wtargnięcia wody, ale znowu, to nie jest tak naprawdę awaria przewodnika, a raczej system izolacji.

Reasumując, istnieje możliwość rzeczywistej awarii przewodu, ale nie uważam, aby była to prawdziwa awaria przewodu osobiście, spowodowana niewłaściwą instalacją prowadzącą do działania galwanicznego lub korozji (pomyśl, że przewody na zacisku akumulatora samochodowego skorodują z kwas lub miedź wytwarzająca typową zieloną patynę po wystawieniu na działanie słonej wody). Te awarie prawie zawsze zdarzają się w punkcie połączenia i są wynikiem złych lub niewłaściwych połączeń.