Die 9 Hauptunterschiede zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschiene

Stromschienen spielen in der Elektroindustrie eine unverzichtbare Rolle, wobei zwei Hauptleitermaterialien Aluminium und Kupfer sind. Was sind also die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschienen?

In diesem Artikel werden sie auf ihre Leitfähigkeit, Festigkeit, Widerstandsfähigkeit, Strombelastbarkeit, Kosten, Recyclingfähigkeit und mehr eingegangen. Durch den Vergleich der Eigenschaften von Aluminium- und Kupfer-Stromschienen möchten wir Ihnen helfen, besser zu verstehen, wie Sie das geeignete Stromschienenmaterial für verschiedene Projektanforderungen auswählen.

Stromschiene aus Kupfer

Kupfer-Stromschienen sind bekannt für ihre hohe Leitfähigkeit und hervorragende Bearbeitbarkeit. Als eines der ältesten Leitermaterialien weist Kupfer eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit auf und kann den meisten chemischen Korrosionen widerstehen. Im Bereich der Elektronik sind ETP-Kupfer und OFE-Kupfer gängige Werkstoffe, die beide für ihre hervorragenden elektrischen Eigenschaften bekannt sind. Trotz der hohen Preisvolatilität von Kupfer findet es in verschiedenen Anwendungen breite Anwendung.

Aluminium-Stromschiene

Aluminium-Stromschienen als Alternative zu Kupfer werden in elektrischen Anwendungen immer beliebter. Aluminium ist viel leichter als Kupfer, mit einer Dichte von etwa einem Drittel der von Kupfer, was ein größeres Volumen bei gleichem Gewicht erfordert.

Die Leitfähigkeit von Aluminium ist zwar etwas geringer als die von Kupfer, aber die niedrigeren Kosten tragen dazu bei, Kosten zu sparen und Leichtbaukonstruktionen in verschiedenen Bereichen zu erreichen. Aluminium-Stromschienen haben im Vergleich zu Kupfer in der Regel niedrigere Produktions- und Installationskosten, und in vielen Fällen weist Aluminium auch gute mechanische Bearbeitungseigenschaften auf.

Nr. 1 Leitfähigkeitskontrast: Aluminium- vs. Kupfer-Stromschiene

Die Leitfähigkeit ist einer der wichtigsten Indikatoren für Stromschienenleiter. Typischerweise haben Kupfer-Stromschienen eine Leitfähigkeit von bis zu 99,8 % IACS, während die Leitfähigkeit von Aluminium-Stromschienen je nach Legierung leicht variiert. Zum Beispiel haben Stromschienen aus reinem Aluminium wie 1350 typischerweise eine Leitfähigkeit von etwa 62 % IACS, während 6101 Aluminium-Stromschienen normalerweise eine Leitfähigkeit von etwa 55 % IACS aufweisen.

NO.2 Festigkeitsvergleich: Aluminium-Stromschienen vs. Kupfer-Stromschienen

Die Festigkeit ist auch ein kritischer Indikator für Stromschienen. Kupfer hat eine Zugfestigkeit von etwa 32.000 psi, während die Zugfestigkeit der elektrischen Aluminiumlegierung 6101 etwa 28.000 psi beträgt.

Nr. 3 Widerstandsvariation: Kupfer-Stromschienen vs. Aluminium-Stromschienen

Der Widerstand der Stromschiene ist einer der kritischen Leistungsindikatoren für Stromschienenleiter. In Bezug auf das Volumen übertrifft Kupfer Aluminium. Kupfer bietet einen geringeren Widerstand, einen geringeren Leistungsverlust, einen geringeren Spannungsabfall und eine höhere Strombelastbarkeit, wodurch der elektrische Wirkungsgrad von Sammelschienensystemen verbessert wird.

NO.4 Strombelastbarkeit: Aluminium vs. Kupfer-Stromschiene

Die Stromtragfähigkeit bezieht sich auf den maximalen Strom, den eine Stromschiene verarbeiten kann, bestimmt durch Faktoren wie den Widerstand des Leitermaterials, den Temperaturanstieg und die mechanische Festigkeit.

Im Allgemeinen hat Kupfer eine höhere Leitfähigkeit, was zu einer höheren Stromtragfähigkeit für Kupfer-Stromschienen im Vergleich zu Aluminium-Stromschienen mit gleicher Querschnittsfläche führt. Dies bedeutet, dass Kupfer-Stromschienen bei gleicher Strombelastung einen relativ geringeren Temperaturanstieg aufweisen, was die Systemstabilität und -zuverlässigkeit erhöht.

Obwohl die Strombelastbarkeit von Aluminium-Stromschienen geringer ist als die von Kupfer-Stromschienen, können sie immer noch Ströme von bis zu 4000 A verarbeiten, was für viele Anwendungen ausreichend ist.

Vergleichstabelle der Strombelastbarkeit von Kupfer und Aluminium
Umrechnungstabelle für die Strombelastbarkeit			Kupfer C110		30° C Rise	50° C Anstieg	65° C Rise	Aluminium 6101		30° C Rise	50° C Anstieg	65° C Rise
Größe der flachen Stange in Zoll	Sq. In	Circ Mils Tausender	Gewicht pro Fuß in lb.	Gleichstromwiderstand bei 20° C, Mikrohms/ft	60 Hz Strombelastbarkeit Verstärker*			Gewicht pro Fuß in lb.	Gleichstromwiderstand bei 20° C, Mikrohms/ft	60 Hz Strombelastbarkeit**
1/16 x 1/2 cm	0.0312	39.7	0.121	264	103	136	157	0.037	494	58	76	88
1/16 x 3/4	0.0469	59.7	0.181	175	145	193	225	0.055	327	81	108	126
1/16 x 1 Stück	0.0625	79.6	0.242	132	187	250	285	0.073	247	105	140	160
1/16 x 1 1/2 cm	0.0938	119	0.362	87.7	270	355	410	0.110	164	151	199	230
1/16 x 2 Stück	0.125	159	0.483	65.8	345	460	530	0.146	123	193	258	297
1/8 x 1/2 cm	0.0625	79.6	0.241	132	153	205	235	0.073	247	86	115	132
1/8 x 3/4 cm	0.0938	119	0.362	87.7	215	285	325	0.110	164	120	160	182
1/8 x 1 Stück	0.125	159	0.483	65.8	270	360	415	0.146	123	151	202	232
1/8 x 1 1/2	0.188	239	0.726	43.8	385	510	590	0.220	82	216	286	330
1/8 x 2 cm	0.25	318	0.966	32.9	495	660	760	0.293	62	277	370	426
1/8 x 2 1/2	0.312	397	1.210	26.4	600	800	920	0.365	49	336	448	515
1/8 x 3 cm	0.375	477	1.450	21.9	710	940	1100	0.439	41	398	526	616
1/8 x 3 1/2	0.438	558	1.690	18.8	810	1100	1250	0.512	35	454	616	700
1/8 x 4 cm	0.5	636	1.930	16.5	900	1200	1400	0.585	31	504	672	784
3/16 x 1/2 cm	0.09375	119	0.362	87.7	195	260	300	0.110	164	109	146	168
3/16 x 3/4	0.141	179	0.545	58.4	270	360	415	0.165	109	151	202	232
3/16 x 1 Stück	0.188	239	0.726	43.8	340	455	520	0.220	82	190	255	291
3/16 x 1 1/2 cm	0.281	358	1.090	29.3	480	630	730	0.329	55	269	353	409
3/16 x 2 cm	0.375	477	1.450	21.9	610	810	940	0.439	41	342	454	526
3/16 x 2 1/2 cm	0.469	597	1.810	17.5	740	980	1150	0.549	33	414	549	644
3/16 x 3 cm	0.562	715	2.170	14.6	870	1150	1350	0.658	27	487	644	756
3/16 x 3 1/2	0.656	835	2.530	12.5	990	1300	1500	0.768	23	554	728	840
3/16 x 4 cm	0.75	955	2.900	11	1100	1450	1700	0.878	21	616	812	952
1/4 x 1/2	0.125	159	0.483	65.8	240	315	360	0.146	123	134	176	202
1/4 x 3/4	0.188	239	0.726	43.8	320	425	490	0.220	82	179	238	274
1/4 x 1 Stück	0.25	318	0.966	32.9	400	530	620	0.293	62	224	297	347
1/4 x 1 1/2	0.375	477	1.450	21.9	560	740	880	0.439	41	314	414	482
1/4 x 2 Stück	0.5	637	1.930	16.5	710	940	1100	0.585	31	398	526	616
1/4 x 2 1/2	0.625	796	2.410	13.2	850	1150	1300	0.731	25	476	644	728
1/4 x 3 cm	0.75	955	2.900	11	990	1300	1550	0.878	21	554	728	868
1/4 x 3 1/2	0.875	1110	3.380	9.4	1150	1500	1750	1.024	18	644	840	980
1/4 x 4 cm	1	1270	3.860	8.23	1250	1700	1950	1.170	15	700	952	1092
1/4 x 5 cm	1.25	1590	4.830	6.58	1500	2000	2350	1.463	12	840	1120	1316
1/4 x 6 cm	1.5	1910	5.800	5.49	1750	2350	2700	1.755	10	980	1316	1512
3/8 x 3/4	0.281	368	1.090	29.3	415	550	630	0.329	55	232	308	353
3/8 x 1 Stück	0.375	477	1.450	21.9	510	680	790	0.439	41	286	381	442
3/8 x 1 1/2 cm	0.562	715	2.170	14.6	710	940	1100	0.658	27	398	526	616
3/8 x 2 cm	0.75	955	2.900	11	880	1150	1350	0.878	21	493	644	756
3/8 x 2 1/2	0.938	1190	3.620	8.77	1050	1400	1600	1.097	16	5.88	784	896
3/8 x 3 cm	1.12	1430	4.350	7.35	1200	1600	1850	1.310	14	672	896	1036
3/8 x 3 1/2	1.31	1670	5.060	6.38	1350	1800	2100	1.533	12	756	1008	1176
3/8 x 4 cm	1.5	1910	5.8	5.49	1500	2000	2350	1.755	10	840	1120	1316
3/8 x 5 cm	1.88	2390	7.26	4.38	1800	2400	2800	2.2	8	1008	1344	1568
3/8 x 6 cm	2.25	2860	8.69	3.66	2100	2800	3250	2.633	7	1176	1568	1820
1/2 x 1 Stück	0.5	637	1.93	16.5	620	820	940	0.585	31	347	459	526
1/2 x 1 1/2	0.75	955	2.9	11	830	1100	1250	0.878	21	465	616	700
1/2 x 2 cm	1	1270	3.86	8.23	1000	1350	1550	1.17	15	560	756	868
1/2 x 2 1/2	1.25	1590	4.83	6.58	1200	1600	1850	1.463	12	672	896	1036
1/2 x 3 cm	1.5	1910	5.8	5.49	1400	1850	2150	1.755	10	784	1036	1204
1/2 x 3 1/2	1.75	2230	6.76	4.7	1550	2100	2400	2.048	9	868	1176	1344
1/2 x 4 cm	2	2550	7.73	4.11	1700	2300	2650	2.34	8	952	1288	1484
1/2 x 5 cm	2.5	3180	9.66	3.29	2050	2750	3150	2.925	6	1148	1540	1764
1/2 x 6 cm	3	3820	11.6	2.74	2400	3150	3650	3.51	5	1344	1764	2044
1/2 x 8 cm	4	5090	15.5	2.06	3000	4000	4600	4.68	4	1680	2240	2576

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Daher ist es bei der Entwicklung von Stromversorgungssystemen notwendig, die Strombelastbarkeit sowohl von Kupfer- als auch von Aluminium-Stromschienen umfassend zu berücksichtigen. Basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen, Platzbeschränkungen und Umgebungsbedingungen ist die Auswahl des geeigneten Materials und der geeigneten Größe entscheidend, um einen sicheren und stabilen Betrieb des Systems zu gewährleisten.

NO.5 Verbindungsmethoden: Aluminium- vs. Kupfer-Stromschiene

Zu den gängigen Verbindungsmethoden für Aluminium- und Kupfer-Stromschienen gehören Schraubverbindungen, Crimpverbindungen, Schweißverbindungen, Steckverbindungen und Lötverbindungen. Obwohl die Verbindungsmethoden für beide ähnlich sind, können Kupfer-Stromschienen aufgrund der besseren Leitfähigkeit von Kupfer kleinere Kontaktflächen verwenden. Bei der Auswahl einer Verbindungsmethode sollten Faktoren wie technische Anforderungen, Baubedingungen, technische Spezifikationen und Kosten berücksichtigt werden. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Oberfläche sauber ist, die Kontaktfläche ausreichend groß ist und die notwendigen Tests durchgeführt werden, um eine sichere und zuverlässige Verbindung zu gewährleisten.

NO.6 Gewichtsüberlegung: Kupfer vs. Aluminium-Stromschiene

Der Gewichtsunterschied zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschienen ergibt sich vor allem aus ihren unterschiedlichen Dichten. Kupfer hat eine Dichte von etwa 8,96 Gramm pro Kubikzentimeter, während Aluminium eine Dichte von etwa 2,7 Gramm pro Kubikzentimeter hat. Daher wiegen Kupfer-Stromschienen mit der gleichen Querschnittsfläche etwa 3,3-mal mehr als Aluminium-Stromschienen. So wiegt eine 100 Quadratmillimeter große Stromschiene aus Kupfer rund 8,9 Kilogramm, während eine Stromschiene aus Aluminium mit der gleichen Querschnittsfläche rund 2,7 Kilogramm wiegt. Die Wahl zwischen Kupfer- und Aluminium-Stromschienen hängt von den spezifischen Anforderungen ab: Kupfer-Stromschienen werden bevorzugt, wenn eine höhere Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist, während Aluminium-Stromschienen gewählt werden, um das Gewicht zu reduzieren. Klicken Sie hier, um das Gewicht der Aluminium-Stromschiene zu berechnen.

NO.7 Kostenanalyse: Kupfer-Stromschienen vs. Aluminium-Stromschienen

Es gibt einen erheblichen Preisunterschied zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschienen, wobei Kupfer viel teurer ist als Aluminium. Darüber hinaus sind die Aluminiumpreise im Vergleich zu Kupfer tendenziell stabiler, da die Verbrauchernachfrage und andere politische und wirtschaftliche Faktoren weniger Einfluss haben. Nach Angaben der Londoner Metallbörse liegt das aktuelle Preisverhältnis zwischen Kupfer und Aluminium bei über 2,6:1, was auf einen erheblichen Kostenunterschied zwischen ihnen hindeutet.

Infolgedessen bevorzugen Metallhändler und Projektmanager häufig Aluminium-Stromschienen, wenn ihre Leistungsanforderungen erfüllt sind, da sie genauere Kostenprognosen ermöglichen und so Projektkosten sparen. Das geringe Gewicht von Aluminium-Stromschienen spart auch eine beträchtliche Menge an Transport- und Installationskosten, was sie zu einer kostengünstigeren Wahl bei der Konstruktion von Stromversorgungssystemen macht.

Nr. 8 Umweltauswirkungen: Kupfer vs. Aluminium-Stromschiene

Es gibt einige Unterschiede zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschienen in Bezug auf die Recyclingfähigkeit. Obwohl sowohl Aluminium als auch Kupfer zu 100 % recycelbare Metalle sind, haben ihre Recyclingprozesse unterschiedliche Auswirkungen auf die Umwelt.

Aluminium ist eines der am meisten recycelten Industriemetalle, wobei etwa 75 % des recycelten Aluminiums noch verwendet werden. Im Gegensatz dazu ist die Recyclingquote für Kupfer mit etwa 65 % etwas niedriger. Darüber hinaus beträgt der Energiebedarf für das Recycling von Aluminium nur 5 % des Energiebedarfs für die Primärproduktion, während für das Recycling der gleichen Menge Kupfer 15 % der für den Abbau und die Gewinnung benötigten Energie erforderlich sind. Dies deutet darauf hin, dass der Recyclingprozess für Aluminium eine geringere Umweltbelastung hat, da er weniger auf unökologische Abbau- und Gewinnungsprozesse angewiesen ist und weniger Energieverschwendung erzeugt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Aluminium-Stromschienen einen relativen Vorteil bei der Recyclingfähigkeit haben, da ihr Recyclingprozess eine geringere Umweltbelastung hat und dazu beiträgt, Ressourcen zu schonen und Kosten zu senken.

NO.9 Anwendungsspezifika: Wahl zwischen Kupfer- und Aluminium-Stromschiene

Aluminium-Stromschienen werden in der Regel in Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Kosten- und Gewichtsanforderungen gestellt werden, wie z. B. elektrische Innensysteme in Gebäuden, kleine Industrieanlagen und Niederspannungs-Stromverteilungssysteme. Im Vergleich zu Kupfer-Stromschienen haben Aluminium-Stromschienen eine geringere Dichte und geringere Kosten. Daher sind Aluminium-Stromschienen in kosten- und gewichtssensiblen Anwendungen oft die wirtschaftlichere und geeignetere Wahl.

Auf der anderen Seite werden Kupfer-Stromschienen häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit erfordern, wie z. B. große Industrieanlagen, Umspannwerke und Hochspannungs-Stromverteilungssysteme. Aufgrund ihres geringeren Widerstands, ihrer hervorragenden Leitfähigkeit und Stabilität können Kupfer-Stromschienen höheren Strombelastungen standhalten und über einen längeren Einsatz einen stabilen Widerstand und Temperaturanstieg aufrechterhalten. Daher werden sie häufig in Stromversorgungssystemen mit hohen Leistungs- und Stabilitätsanforderungen eingesetzt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Stromschienen aus Aluminium und Kupfer in verschiedenen Anwendungsszenarien eine wichtige Rolle spielen. Die Auswahl des geeigneten Materials hängt von den spezifischen Projektanforderungen, Leistungskriterien und Kostenüberlegungen ab.

Zusammenfassen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es deutliche Unterschiede zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschienen in Bezug auf Kosten, Gewicht, Recyclingfähigkeit und Umweltfreundlichkeit gibt. Aluminium-Stromschienen haben niedrigere Herstellungskosten, ein geringeres Gewicht und geringere Transport- und Installationskosten, aber ihre Leitfähigkeit ist etwas geringer als die von Kupfer-Stromschienen. Auf der anderen Seite sind Kupfer-Stromschienen zwar teurer und schwerer, bieten aber eine hervorragende Leitfähigkeit und höhere Zuverlässigkeit.

Daher ist es bei der Wahl zwischen Aluminium- und Kupfer-Stromschienen unerlässlich, eine umfassende Bewertung auf der Grundlage spezifischer Projektanforderungen durchzuführen. Wenn das Projekt niedrigere Kosten und ein geringeres Gewicht bei moderaten Leitfähigkeitsanforderungen erfordert, sind Aluminium-Stromschienen möglicherweise die geeignetere Wahl. Wenn das Projekt eine hohe Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit mit einem höheren Budget erfordert, sind Kupfer-Stromschienen möglicherweise besser geeignet.

Unter Berücksichtigung der Projektanforderungen, des Budgets, der Leistungskriterien und der Umweltfaktoren ist die Auswahl des am besten geeigneten Stromschienenmaterials entscheidend für die erfolgreiche Umsetzung des Projekts.

Produktliste der EC-Aluminium-Sammelschiene von Mastar Metal