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: каковы цены

Цена на медные шины зависит от множества факторов: производителя, марки меди, геометрических параметров, формы и наличия изоляции. Она может формироваться как за вес, так и за штуку или погонный метр. Например, неизолированная отечественная медная шина может иметь цену от 220 рублей за погонный метр, от 530 рублей за килограмм и от 860 рублей за штуку длиной 4 метра. При этом импортные шины могут быть на 1,5-2 раза дороже, поэтому, если вы собираетесь покупать их единично, обязательно сверьте длину. Например, французские медные шины могут стоить 1200 рублей за штуку, если их длина равна 2 метрам.

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

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.

В России производители медных шин многие годы уступали зарубежным компаниям по занимаемому объему рынка. Однако, устойчивое развитие отечественной электротехнической отрасли способствовало усилению конкуренции, что в свою очередь привело к росту доли отечественной медной шины в потреблении с 7% в 2009 году до 84% за настоящее время. Российская продукция обладает высоким качеством и при этом стоит в 1,5-2 раза дешевле зарубежных аналогов. За период с 2009 по 2015 годы доля экспорта увеличилась 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