Медные шины: характеристики, применение и цены

Медная шина — понятие, которое многие люди не могут объяснить сходу. Однако, она важна в энергоснабжении, широко используется в радиотехнике и электротехнической сфере. В зданиях, как промышленных, так и жилых, можно увидеть медные шины заземления, которые помогают контролировать электрический ток.

Высокая электрическая проводимость и отличные эксплуатационные свойства меди делают медную шину одним из самых популярных компонентов. Так, медная шина может выдерживать рабочие температуры от -55 °C до +280 °C, а ее максимальное рабочее напряжение может достигать 1000 В.

Медные шины являются важным элементом в электротехнических устройствах. Их изготовление осуществляется путем холодной прокатки высококачественной меди. Характеристики меди такие, как высокая теплопроводность, низкое сопротивление, коррозионная устойчивость и прочность делают ее образующей материалом для шин.

Теплопроводность меди составляет 401 Вт/м × К, что значительно превосходит алюминий и сталь. Медные шины крайне устойчивы к коррозии при нормальных температурах и в различных средах, однако при взаимодействии с химически активными субстанциями, такими как аммиак, хлористый аммоний и минеральные кислоты, коррозионная устойчивость может ухудшаться.

Для производства медных шин используются сырьевые материалы, отвечающие требованиям марки меди М1 согласно ГОСТ 859-2014. В зависимости от технических условий допускается использование меди других марок, например, М2.

Нормативно-технические требования к медным шинам, используемым в электротехнических целях, регулируются ГОСТ 434-78. В таблице 4 указаны нормативные значения размеров шин по стороне A и B, а также их расчетных сечений. Для шин в ГОСТ 434-78 прописаны номинальные значения радиусов закругленных углов, а также предельные отклонения от нормы закругления. Длина полосы шины должна быть от 3 до 6 м, но при согласовании с заказчиком допускается изготовление шин длиной от 2 до 6 м.

Поверхность медных шин не должна иметь повреждений, которые превышали бы предельные отклонения размеров. По ГОСТ 26877-2008 определяется серповидность полос шин. Важным аспектом являются механические свойства шин. Для мягких шин относительное удлинение должно быть не менее 34%, для твердых шин минимальная величина временного сопротивления к разрыву — 637 МПа (65 кгс/мм2) по Бринеллю.

Медные шины должны иметь маркировку и упаковку в соответствии с ГОСТ 18690-2012. Гарантийный срок хранения продукции с момента производства для ШМТ и ШМТВ составляет полгода, для ШММ — год. Важно соблюдать условия транспортирования и хранения медных шин с учетом климатических факторов. При выборе твердой или мягкой шины следует обращать внимание на марку меди.

Европейские производители медных шин, такие как МКМ (Германия), VBS (Сербия), GD (Франция), Gindre (Франция), LUVATA (Финляндия) и SofiaMED (Болгария), считаются наиболее известными. В отличие от других производителей, в Европе для изготовления медных шин используется чистая катодная медь без добавления лома, что положительно сказывается на качестве, но ведет к существенному повышению цены. В результате, данные шины обычно закупаются для высокоточных работ, требующих использования качественного материала.

Стоит отметить, что отечественные производители медных шин все еще выигрывают на рынке благодаря простому пути поставки и, несомненно, более низкой цене.

Стоимость медных шин зависит от ряда факторов, таких как производитель, марка меди, геометрические размеры, форма и наличие изоляции. Цена может определяться за вес, за штуку или за погонный метр. Например, отечественная неизолированная медная шина может стоить от 220 рублей за погонный метр, от 530 рублей за килограмм или от 860 рублей за штуку, длиной 4 метра. Есть также импортные шины, которые могут быть в 1,5-2 раза дороже, но если вы решили приобрести их поштучно, обязательно сверьте длину. Например, французские медные шины могут стоить 1200 рублей за штуку, при длине 2 метра.

Исходя из технологии производства, марки меди для изготовления шин отличаются друг от друга составом и количеством примесей. ГОСТ 859-2014 устанавливает 12 химических элементов для литой и деформированной меди, 19 для катодной меди и 22 для сверхчистой меди. Нахождение примесей в металле, состоящем более чем на 99,99% из меди, изучается с помощью атомно-спектрального, химико-атомно-эмиссионного, фотометрического и других сложных видов анализа. Давайте рассмотрим, как примеси влияют на эксплуатационные, механические и технологические характеристики меди.

В стандартных условиях эксплуатации наличие примеси кислорода, содержащегося в форме закиси меди (Cu2O) в количестве от 0,08 до 0,001%, не играет практически никакой роли. Однако, его пагубное воздействие проявляется при высоких температурах, поэтому бескислородные марки меди, такие как М1р, М2р и М3р, требуются лишь для изделий, которые используются в особых высокотемпературных эксплуатационных режимах, производятся под конкретный заказ и стоят дорого.

Примеси кислорода (O), висмута (Bi), свинца (Pb), цинка (Zn), кадмия (Cd) и другие легкоплавкие элементы создают трудности при паяных и сварочных работах, формируя зоны хрупкости в процессе нагрева. Бескислородная медь предпочтительна с технологической точки зрения. Однако содержание серебра на уровне 0,05% повышает температуру рекристаллизации меди, а с позиции механических свойств уменьшает ее «ползучесть» и размягчение при нагреве, без падения электропроводности.

Наличие фосфора (Р), железа (Fe), мышьяка (As), сурьмы (Sb) и олова (Sn) на электропроводность меди сер

Одно из важнейших решений, которые необходимо принять при выборе медных шин, связано с типом проката. Как правило, выбор этого параметра основывается на целях использования и требованиях к монтажу.

Существует несколько типов проката, используемых для изготовления медных шин. Каждый из них задает определенную форму и размеры изделия, а также влияет на его технические характеристики. Все это необходимо учитывать при выборе оптимального варианта.

Сравнение нескольких параметров позволит определиться с выбором. Во-первых, необходимо определиться с типом листа меди. Он может быть твердым, полутвердым или мягким. Каждый из них имеет особенности в производстве и эксплуатации. Во-вторых, следует учитывать параметры сечения шины, такие как ее ширина и толщина. Они влияют на мощность, которую может выдержать изделие. Наконец, необходимо учитывать требования к монтажу. Некоторые типы проката необходимо специально обрабатывать для достижения оптимальных результатов.

Таким образом, выбор медных шин зависит от многих факторов. Однако, учитывая тип проката и несколько других параметров, можно найти оптимальный вариант для конкретной задачи.

Пластичность: разновидности и область применения

Существует несколько разновидностей медных шин, которые варьируются по своей консистенции и маркировке. Их область применения также может различаться в зависимости от характеристик каждого типа.

Одним из видов являются мягкие медные шины, которые маркируются буквами ШММ. Их можно использовать в различных сферах промышленности, начиная от авиастроения и заканчивая металлургией. Благодаря своей мягкой консистенции, они отлично подходят для гибких и подвижных шинопроводов, кроме того, они более прочны и износостойки, чем многие другие материалы.

Другим типом медных шин являются твердые шины, обозначаемые маркировкой ШМТ. Они обладают меньшей проводимостью, чем ШММ, поэтому используются для создания прочных и неподвижных шинопроводов. Благодаря своей твердой консистенции, они могут выдерживать большое давление и силу тяжести, что делает их незаменимыми в некоторых областях промышленности.

Когда речь заходит о медных шинах, существует несколько форм, различающихся по используемому материалу, конфигурации и прочности. Прямоугольное сечение медных шин является наиболее распространенным, их используют в электротехнике в качестве вспомогательных проводников. Они могут быть сплошными или перфорированными, в изоляции или без нее, с закругленными углами или без них.

Сплошные шины являются наиболее распространенными. Шины с перфорацией используются в выносных электротехнических шкафах, они легки в сборке и монтаже. Однако при производстве они могут требовать большего количества металла, чем сплошные шины, из-за чего приходится увеличивать их стоимость.

Жесткие шины используются как замена кабеля, гибкие - для упрощения монтажа распределительных сетей и установок. Плетеные медные шины изготавливаются из тонких медных проводов, что делает их более гибкими, чем сплошные шины. Они наиболее востребованы в условиях, где есть высокая вибрация, например, в трансформаторных мостах.

Для эксплуатации при наличии влаги, высокой температуры или в агрессивных средах используются медные шины в изоляции. Если же ожидаются высокие нагрузки, то следует использовать двух- или трехполосные шины.

Круглые медные шины используются сравнительно редко, так как их изготовление требует большого расхода металла, но при этом они отличаются более высокой прочностью при той же площади сечения. В таблицах ГОСТ 434-78 приведены радиусы скруглений скругленных углов на прямоугольных медных шинах, которые являются обязательными.

В итоге, наиболее универсальными можно считать сплошные медные шины в полосах, прямоугольного сечения, без изоляции, и с закругленными углами.

Медные шины позволяют экономить электроэнергию и используются для монтажа магистральных и троллейных шинопроводов. Эти простые, надежные и долговечные шины имеют широкое применение в различных отраслях. Шины из бескислородной меди, например, применяются в таких областях, как вакуумная техника, медицина, авиация, военное дело и космическая техника. Из них изготавливают распределительные устройства, линейные ускорители, сверхпроводники и электронные приборы. Медные шины также используются в микроэлектронике, атомной энергетике, строительстве и ювелирной промышленности.

Российские производители медных шин столкнулись с трудностями в занимаемом объеме рынка по сравнению с иностранными конкурентами, но благодаря устойчивому развитию электротехнической отрасли в России, конкуренция стала более жесткой. Таким образом, доля отечественной медной шины в потреблении выросла с 7% до 84% за последние годы. Более того, отечественная продукция, при сохранении высокого качества, оказалась на 1,5-2 раза дешевле, чем зарубежные аналоги. Экспорт также вырос с 3,7% в 2009 году до 29,4% в 2015 году.

Медные шины производятся несколькими отечественными компаниями, такими как МК «Норильский никель», ОАО «УГМК», ЗАО «Русская медная компания», Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ и другие. Однако, в России процесс изготовления медных шин отличается относительно использования медного лома. Это может оказать влияние на качество медных шин. Крупные отечественные производители стремятся применять новейшее оборудование и технологии, что делает возможным производство медных шин европейского качества. Иногда, в случаях, когда необходимо сохранить высокую электро- или теплопроводность меди и дополнительно повысить ее жаропрочность или износостойкость, Kаменск-Уральский ОЦМ использует специальную технологию легирования меди серебром.

Фото: freepik.com