¿Los conductores envejecen bajo una carga eléctrica razonable?

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Los aceros de construcción son propensos a fatiga de fatiga : se vuelven estructuralmente más débiles cuando se exponen a esfuerzos mecánicos repetidos.

¿Existe algún proceso similar para los conductores que los haga menos usables una vez que conducen la corriente durante el tiempo suficiente?

En otras palabras, supongamos que tengo un transformador viejo que ha servido durante 30 años. Todavía funciona bien (no se quemó, corto ni nada de eso) pero ya es bastante antiguo. Espero que el aislamiento del cable magnético se debilite debido a la calefacción durante todos estos años. También espero que el aislamiento de las placas del núcleo se debilite.

¿Qué pasa con los cables en sí? ¿El aluminio o el cobre en ellos serán diferentes de lo que encontraría en los cables más nuevos?

    
pregunta sharptooth

4 respuestas

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El siguiente es un documento interesante sobre el envejecimiento de cables de cable en plantas nucleares .

En las páginas 20 y 21, dentro de una tabla que informa sobre los factores de tensión de los componentes del cable ( factores de estrés ), encontrará posibles causas de fallas en los conductores.

Puede notar que de ninguna manera el material conductor (aluminio, cobre) "envejece" solo, sino que desarrolla problemas al interactuar con otros "factores". El simple hecho de conducir la corriente no es perjudicial, a menos que cause estrés térmico o mecánico en el cable (no en el material).

En cuanto al material en sí, el cobre utilizado en los conductores de construcción es extremadamente puro, por lo que no se degrada a menos que esté expuesto a factores que desencadenen una reacción química (por ejemplo, oxidación, corrosión) o una reacción nuclear (metales expuestos durante mucho tiempo). El tiempo de las radiaciones pesadas, especialmente los neutrones, sufre un cambio en sus propiedades físicas, ya que los átomos en el enrejado cristalino pueden mutarse en otros isótopos o incluso en otros elementos).

    
respondido por el Lorenzo Donati
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Si la pregunta es sobre transformadores pequeños, las respuestas anteriores son adecuadas.

Si la pregunta es sobre transformadores grandes, es decir, transformadores de potencia sumergidos en aceite, es un juego completamente diferente.

Los conductores metálicos en un transformador no se deterioran con la edad, pero el aislamiento sí lo hace. Los transformadores de potencia están construidos con aislamiento de papel, que tiene una vida útil limitada. La celulosa en el papel se degrada con el calentamiento normal y se debilita mecánicamente; Además, la degradación de la celulosa libera agua, lo que reduce la resistencia a la electricidad del aceite.

La velocidad de degradación es exponencial con el aumento de la temperatura (consulte 1 para un poco de discusión.) Creo que los transformadores generalmente están diseñados para alcanzar una vida útil de 25 o 40 años bajo una carga nominal.

Todo lo que quiere decir es que los conductores metálicos de un viejo transformador de potencia estarán bien, pero tenga cuidado con el aislamiento .

    
respondido por el Li-aung Yip
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No en un transformador: no debería haber cambios a menos que se haya abusado del transformador.

Sin embargo, una carga razonable en el contexto de un IC es considerablemente más alta que una bobina enrollada. A aproximadamente \ $ 10 ^ 6 \ $ ~ \ $ 10 ^ 7 \ $ A / \ $ cm ^ 2 \ $ (dependiendo del material, etc.) electromigración se convierte en una seria limitación para la vida.

Los alambres delgados a veces se pueden deteriorar debido a los productos químicos en el medio ambiente. He visto que las bobinas de cobre finas fallan en presencia de azufre (gaseoso) o compuestos de azufre que se meten en los agujeros del aislamiento (una especie de plaga negra).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Como se mencionó anteriormente, su transformador debería estar bien a menos que esté sobrecargado. Una sobrecarga menor, generando calor excesivo degradará el aislamiento y, potencialmente, dará lugar a cortocircuitos. Una sobrecarga importante quemará completamente uno de los devanados.

Los conductores en sí mismos no se degradan en su capacidad para llevar corriente en ninguna capacidad mientras operen dentro de sus calificaciones. Una vez más, pasar 1000 amperios a través de un trozo de cobre # 30 no va a funcionar por mucho tiempo, pero eso se debe a que el calentamiento derretirá al conductor.

El modo de falla primaria de los conductores, ya sean de aluminio, cobre o cualquier otra avería ambiental de los sistemas de aislamiento, o en el caso de cables aislados de media a alta tensión (15KV a 345KV), instalación incorrecta, por lo general sin observar el radio mínimo de curvatura permitido.

Ambientalmente, la causa más común de falla del cable aislado es la exposición a la luz ultravioleta, con un segundo cercano a la exposición a aceites u otros productos químicos que rompen la cubierta de aislamiento real. Muy raramente puede haber fallas debido a la intrusión de agua, pero nuevamente, eso no es realmente una falla del conductor, sino el sistema de aislamiento.

Para estar completo, existe la posibilidad de una falla real del conductor, pero no considero que sea una verdadera falla del conductor personalmente, debido a una instalación incorrecta que lleva a una acción galvánica o corrosión (piense en los cables de un terminal de batería automotriz la corrosión del ácido, o el desarrollo del cobre es una pátina verde típica cuando se expone al agua salada). Esos fallos casi siempre ocurren en un punto de conexión y son el resultado de conexiones deficientes o incorrectas.

    
respondido por el R Drast

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