Медные шины: характеристики, применение и цены

Многие люди не знают, что такое медная шина, хотя она присутствует в любой энергообеспечивающей системе и широко используется в радиотехнике и электротехнической промышленности. В электрощитах промышленных и жилых зданий можно увидеть медные шины заземления.

Медные шины так популярны благодаря высокой электрической проводимости и отличным эксплуатационным характеристикам меди. Они могут выдерживать рабочие температуры от -55°C до +280°C, а их 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.

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.

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

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.

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%.

В России производят медные шины несколько крупных компаний, таких как МК "Норильский никель", ОАО "УГМК", ЗАО "Русская медная компания", Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ и другие. Однако, в процессе производства медных шин, отечественные производители используют медный лом, что может повлиять на эксплуатационные качества меди. Несмотря на это, крупные отечественные компании стремятся использовать новейшие технологии и предлагать на рынок продукции европейского качества. Например, легирование серебром применяется на Каменск-Уральском ОЦМ, когда требуется сохранить высокую электро- или теплопроводность меди, а также повысить ее жаропрочность или износоустойчивость в особых случаях.

Фото: freepik.com