Anwendung elektrischer Leiter | Elektrische Verkabelung, Elektronik und Energieübertragung

Anwendung von elektrischen Leitern

Elektrische Leiter sind Materialien, die elektrischen Strom mit minimalen Widerstand durchfließen lassen, also eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Üblicherweise handelt es sich bei Leitern um Metalle wie Kupfer, Silber, Gold und Aluminium, aber sie können auch einige Nichtmetalle wie Graphit einschließen. Die Elektronen in leitfähigen Materialien können sich frei bewegen, was den elektrischen Strom erleichtert, durch das Material zu fließen. Diese Eigenschaft macht Leiter in vielen elektrischen Anwendungen nützlich, wie in Verkabelungen, Schaltkreisen und elektronischen Geräten.

Anwendungsbereiche elektrischer Leiter

• Elektrische Verkabelung: Elektrische Leiter wie Kupferdrähte werden für die elektrische Verkabelung in Gebäuden, Häusern und Industrieanlagen verwendet.
• Elektronik: Elektrische Leiter finden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten Anwendung, darunter Fernseher, Computer, Smartphones und mehr.
• Stromübertragung: Elektrische Leiter werden in Übertragungsleitungen eingesetzt, um Strom über weite Strecken von Kraftwerken zu Wohn- und Geschäftsräumen zu übertragen.
• Automobilindustrie: In der Automobilindustrie werden elektrische Leiter in verschiedenen Anwendungen wie Kabelbäumen, Zündkerzen und Batteriekabeln verwendet.
• Beleuchtung: Elektrische Leiter werden in Beleuchtungsanwendungen eingesetzt, einschließlich Glüh-, Leuchtstoff- und LED-Beleuchtung.
• Medizinische Ausrüstung: Elektrische Leiter werden in einer Vielzahl medizinischer Geräte verwendet, darunter EKG-Geräte, Röntgengeräte und MRT-Maschinen.
• Luft- und Raumfahrtindustrie: In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden elektrische Leiter für verschiedene Anwendungen wie Verkabelungen, Sensoren und Kommunikationssysteme verwendet.
• Erneuerbare Energien: Elektrische Leiter werden in erneuerbaren Energiesystemen, einschließlich Windturbinen und Solarzellen, eingesetzt, um die Energie vom Energieerzeuger ins Stromnetz zu übertragen.

Materialien für elektrische Drähte

Elektrolytisches Hartkupfer, UNS C11000, ist reines Kupfer (mit maximal 0,0355% Verunreinigungen), das durch den elektrolytischen Raffinierungsprozess veredelt wird. Es ist die weltweit am häufigsten verwendete Kupfersorte. ETP hat eine minimale Leitfähigkeitsbewertung von 100% IACS und muss 99,9% rein sein. Es enthält typischerweise 0,02% bis 0,04% Sauerstoff. Die Elektroverkabelung ist der wichtigste Markt für die Kupferindustrie. Dies umfasst strukturelle Stromverkabelungen, Stromverteilungskabel, Gerätedrähte, Kommunikationskabel, Automobildrähte und Kabel sowie Magnetdrähte. Etwa die Hälfte des abgebauten Kupfers wird für elektrische Drähte und Leiter verwendet. Reines Kupfer weist die beste elektrische und thermische Leitfähigkeit aller kommerziellen Metalle auf. Die Leitfähigkeit von Kupfer beträgt 97% der von Silber. Aufgrund seines viel niedrigeren Preises und seiner größeren Verfügbarkeit wurde Kupfer traditionell als Standardmaterial für Stromübertragungsanwendungen verwendet.

Warum sind Überlandleitungen aus Aluminium?

Überlandleitungen bestehen oft aus Aluminium statt aus Kupfer oder anderen Materialien aus mehreren Gründen:

• Leichtgewicht: Aluminium ist leichter als Kupfer, was den Transport und die Installation einfacher und kostengünstiger macht.
• Kosteneffizient: Aluminium ist preiswerter als Kupfer und damit kosteneffektiver für großangelegte Anwendungen wie die Stromübertragung.
• Korrosionsbeständig: Aluminium ist von Natur aus korrosionsbeständig, was bedeutet, dass es der Witterung besser standhalten und länger halten kann als andere Metalle.
• Hohe Leitfähigkeit: Obwohl Aluminium eine geringere Leitfähigkeit als Kupfer hat, weist es im Vergleich zu anderen Metallen immer noch eine relativ hohe Leitfähigkeit auf. Das bedeutet, dass es immer noch effizient Strom leiten kann, was es für den Einsatz in Stromleitungen geeignet macht.

Aluminiumlegierungen, die für Überlandleitungen verwendet werden können, sind vielfältig, aber die gebräuchlichste Legierung ist 1350-H19. Diese Legierung hat ein hohes Reinheitsniveau und ist speziell für elektrische Anwendungen ausgelegt, mit einer minimalen Leitfähigkeit von 61,8% IACS. Die Bezeichnung „1350“ in der Legierungsbezeichnung gibt an, dass das Aluminium eine Mindestreinheit von 99,5% hat, während „H19“ auf das Temperament oder die Härte des Materials hinweist. H19 ist ein relativ hartes Temperament, das eine gute Balance zwischen Festigkeit und Duktilität bietet und somit für den Einsatz in Überlandleitungen geeignet ist. Andere Aluminiumlegierungen, die für Überlandleitungen verwendet werden können, sind 6201-T81 und 6101-T81, die höhere Festigkeits- und Leitfähigkeitsniveaus als 1350-H19 aufweisen, aber auch teurer sind. Die spezifische verwendete Legierung hängt von den spezifischen Anforderungen des Stromübertragungssystems und den Kostenerwägungen des Projekts ab.