Медные шины: характеристики, применение и цены

Мало кто знает, что такое медная шина, если поспросить случайных людей на улице. Однако эти детали присутствуют в любой системе энергообеспечения и широко используются в радио- и электротехнической промышленности. Медные шины для заземления можно увидеть не только в промышленных, но и в жилых зданиях.

Популярность этих изделий обусловлена высокой электрической проводимостью и достоинствами меди в эксплуатации. Медная шина может выдерживать рабочие температуры от -55 °С до +280 °С, 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.

В Европе имеется множество известных производителей медных шин. Среди них можно назвать такие компании, как МКМ (Германия), VBS (Сербия), GD (Франция), Gindre (Франция), LUVATA (Финляндия), SofiaMED (Болгария). Для изготовления медных шин в Европе используется чистая катодная медь, без добавления лома. Это, в свою очередь, положительно сказывается на качестве продукции, однако существенно повышает ее цену. Такие шины, как правило, закупаются для работы с высокой точностью.

Несмотря на разнообразие крупных производителей в Европе, на рынке все еще пользуются популярностью отечественные медные шины. Они выгодны потребителям из-за удобства поставок и более низкой цены, которую они предлагают.

Медные шины: какова их цена?

Обратившись за медными шинами, вы скорее всего зададитесь вопросом, какова их цена. В первую очередь, стоимость зависит от производителя, марки меди, геометрических размеров, формы и наличия изоляции.

Цена может быть назначена за вес, за штуку или за погонный метр. Например, отечественная неизолированная медная шина может быть продана по цене, начинающейся от 220 рублей за погонный метр, 530 рублей за килограмм или 860 рублей за штуку длиной в 4 метра.

Но стоит отметить, что иностранные медные шины могут быть более дорогими - примерно в 1,5-2 раза. Однако, при покупке их поштучно, не забудьте сравнить длину. Французские медные шины, например, могут быть приобретены за 1200 рублей за штуку размером в 2 метра.

Марки меди отличаются технологией производства и, следовательно, составом и количеством примесей. ГОСТ 859-2014 определяет 12 химических элементов для литой и деформированной меди, 19 для катодной меди и 22 для сверхчистой меди в семействе новых стандартов ГОСТ 27981.

Несмотря на то, что поиск и измерение массовой доли химических элементов происходит в металле, состоящим на более чем 99,99% из меди, примеси оказывают влияние на механические, технологические и эксплуатационные качества меди.

При использовании меди для изготовления шин, примесь кислорода, содержащегося в форме закиси меди (Cu2O) в количестве от 0,08% до 0,001%, не играет практически никакой роли в стандартных условиях эксплуатации. Его пагубное воздействие проявляется только при высоких температурах. Бескислородные марки меди, такие как М1р, М2р и М3р, требуются только для изделий, применяемых в особых высокотемпературных эксплуатационных режимах, производятся под конкретный заказ и стоят дорого.

Однако примеси кислорода (O), висмута (Bi), свинца (Pb), цинка (Zn), кадмия (Cd) и других легкоплавких элементов создают трудности при паячных и сварочных работах, формируя зоны хрупкости в процессе нагрева. В таких ситуациях бескислородная медь оказывается предпочтительнее. Здесь следует помнить, что содержание серебра на уровне 0,05% вдвое повышает температуру рекристаллизации меди и уменьшает ее «ползучесть» и размягчение при нагреве, без падения электропроводности.

Наличие фосфора (Р), железа (Fe), мышьяка (As), сурьмы (Sb) и олова (Sn) сильно влияет на электропроводность меди. Массовая доля каждого элемента

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.

Многие отрасли техники и промышленности используют медные шины, такие как монтаж магистральных и троллейных шинопроводов. Они отличаются простотой, надежностью и долговечностью, а также позволяют экономить электроэнергию. Медные шины из бескислородной меди имеют широкое применение в различных сферах, включая вакуумную, медицинскую, авиационную, военную и космическую технику. Они часто используются для производства распределительных устройств, линейных ускорителей, сверхпроводников и электронных приборов. Кроме того, медные шины популярны в микроэлектронике, атомной энергетике, строительстве и ювелирной промышленности.

Производители

Ранее российские производители медных шин были не в состоянии конкурировать с иностранными компаниями на рынке. Однако стабильное развитие российской электротехнической отрасли способствовало возрастанию конкуренции, что привело к увеличению доли отечественных медных шин в потреблении с 7% в 2009 году до 84% в настоящее время. Отметим, что при этом отечественная продукция не уступает в качестве зарубежным аналогам и стоит на 1,5-2 раза дешевле. Между тем, доля экспорта отечественных медных шин в 2009-2015 годах возросла с 3,7% до 29,4%.

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