导体在合理的电负载下会老化吗?


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建筑钢易于疲劳破坏 -承受反复的机械应力时,它们的结构会变弱。

导体是否有任何类似的过程,一旦它们传导足够长的电流,就会使它们的可用性降低?

换句话说,假设我有一个已经使用了30年的旧变压器。它仍然可以正常工作(没有烧毁,短路或类似现象),但它已经很旧了。我预计,由于这些年来被加热,电磁线的绝缘性会变弱。我还希望芯板绝缘会变弱。

电线本身呢?它们中的铝或铜会与我在较新的电线中发现的有所不同吗?


实际上,正确加载的钢(低于其Hookean限制)不会疲劳。另一方面,铝最终会疲劳,但是机械应力较低。(我知道导体中没有类似的机制,尽管产生的热量可能会影响机械性能,例如退火铜,铝合金对加热循环的响应非常复杂)
Brian Drummond

它可能会有一层氧化层,只有一些射频专家会关心。
PlasmaHH 2015年

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作为个人经验,直到上周,我才有了一个已有20年历史的220V-> 110V家用变压器,该变压器的输出电压为130V。事实证明,它的线圈长度有所延长。是的,也许导线材料本身不会“老化”,但是如果装配体无法将其无限期地固定在一起,则可能会遇到一些问题。
Kroltan

好问题要问。所有答案似乎都很有用。| 可能的数据点:老鼠似乎比其他塑料更喜欢PVC。由于TPS电缆往往是PVC,这使其成为潜在的成率食品来源。其他一些塑料似乎根本不吸引它们。变压器通常不存在问题。一些非常古老的变压器往往在电线上使用虫胶。受到干扰时会崩溃,但是如果不移动则可以。|
罗素·麦克马洪

Answers:


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以下是有关核电厂中导体电缆老化的有趣文档。

在第20和21页上的表格中,报告电缆组件的应力因素(Stressor)时,您会发现导体故障的可能原因。

您可能会注意到,导体材料(铝,铜)本身不会“老化”,但与其他“因素”相互作用时会出现问题。传导电流的简单行为是无害的,除非它在电缆(而不是材料)引起热应力或机械应力。

至于材料本身,用于建筑导体的铜非常纯净,因此除非暴露于会触发化学反应(例如,氧化,腐蚀)或核反应(长时间暴露于重金属中)的因素,否则铜不会降解。辐射,特别是中子,其物理性质发生变化,因为晶格中的原子可能会突变为其他同位素,甚至其他元素。


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如果问题是关于小型变压器的,那么以上答案就足够了。

如果问题是关于大型变压器,即油浸式电力变压器,那是完全不同的游戏。

变压器中的金属导体不会随时间而变坏,但是绝缘会随着时间而变坏。电力变压器采用纸质绝缘材料制成,使用寿命有限。纸中的纤维素在正常加热下会降解并在机械上变得脆弱;另外,纤维素的降解释放出水,这降低了油的介电强度。

退化的速率随温度的升高呈指数关系(有关讨论,请参见1。)我相信,变压器通常设计为在额定负载下具有25或40年的使用寿命。

所有这些都说-旧的电力变压器中的金属导体会很好-但要注意旧的绝缘


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现在没有“以上”答案。
耶尔顿2015年

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不在变压器中-除非滥用变压器,否则不得进行任何更改。

106107C2

细线有时会由于环境中的化学物质而变质-我已经看到,细铜线圈在(气态)硫或硫化合物进入绝缘体的针孔(黑色鼠疫)时会失效。


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对于污水处理厂,那里周围有大量的H2S(硫化氢)漂浮,所有电子设备都必须订购带有保形涂层的防腐蚀材料。
叶立昂2015年

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由于电流在数小时或更长时间的范围内变化而导致的热循环怎么样(问题尚不明确,但仍然如此)?
彼得·莫滕森

@PeterMortensen线圈(特别是盆状线圈)暴露于宽广的热循环中(自热或环境温度波动)似乎经常失效。
Spehro Pefhany,2015年

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如上所述,除非过载,否则变压器应该没问题。轻微的过载会产生过多的热量,会使绝缘性能下降,并可能导致匝短路。重大过载将完全烧断其中一个绕组。

只要导体在其额定范围内工作,导体本身在任何容量下的载流能力都不会降低。同样,通过#30铜导线传递1000安培的电流不会持续很长时间,但这是因为加热会使导体熔化。

导体的主要故障模式是铝,铜或绝缘系统的环境故障,或者在中高压(15KV至345KV)绝缘电缆安装不当的情况下,通常未遵守最小允许弯曲半径。

在环境方面,绝缘电缆故障的最常见原因是暴露在紫外线下,而暴露于油或其他会破坏实际绝缘护套的其他化学物质的时间接近一秒钟。极少数情况是由于水的侵入而引起的故障,但同样,这实际上不是导体的故障,而是绝缘系统的故障。

完整地说,导体可能会发生实际故障,但是我个人认为这不是导体的真正故障,原因是安装不当会导致电偶作用或腐蚀(请考虑汽车电池端子上的电线会因腐蚀而腐蚀)。酸或铜暴露在盐水中会形成典型的绿色铜绿)。这些故障几乎总是发生在连接点,并且是连接不良或不正确的结果。


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关于电流作用-这尤其适用于将铝与铜连接时,即在Al架空线和Cu地下电缆之间的过渡处。需要特殊配件以在异种金属之间建立连接。甚至到了必须要使用两个单独的研磨刷的地步-一个用于清洁铜,另一个用于清洁铝-不要将它们混合在一起,否则铝颗粒会进入您的铜连接中并导致连接不良!
叶立昂

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另外,我认为害虫(鼠,白蚁)是导致电缆故障的第一大原因,远远超过紫外线和有害化学物质。
叶李昂2015年

@ Li-aungYip 可能的数据点:老鼠似乎比其他塑料更喜欢PVC。由于TPS电缆往往是PVC,这使其成为潜在的成率食品来源。其他一些塑料似乎根本不吸引它们。
罗素·麦克马洪
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