铜包铝产品的应用

铜包铝产品的应用

在铜资源紧缺和铜价持续上涨的今天，应用铜包铝线有其技术经济的意义和比较适宜使用的场合。

铜包铝作为导体，与铜、铝一样，理论上可应用在很多场合，例如：

◆ 铜包铝扁线或母线可用于电力与电器工业，例如汇流排。 ◆ 音频、高频、视频用线，例如CATV 导线与屏蔽线。 ◆ 各种电动机、整流器绕组线、变压器绕组线。 ◆ 工程用电线电缆导线。

◆ 各种电气装备线缆所用导体线，例如家用电器线。 ◆ 电力电缆用导体等等。

1. 铝包铝线在射频同轴电缆中的应用

电缆电视系统用的物理发泡射频同轴电缆是新一代的射频同轴电缆。这种电缆其内导体可采用铜包铝线，其外导体采用铝塑复合带加铝合金线编织或铝管结构，可以节约用铜，降低成本，提高电缆的可靠性。

内导体为铜包铝线的物理发泡电缆，主要用于干线、分支线的传输线，相同重量同规格的铜包铝线长度是圆铜线的2.7倍。采用铜包铝线作为内导体的电缆，安装简易，柔软性好，使用安全可靠。在铝管外导体电缆中，铜包铝线和铝管有大致相同的热膨胀系数和弹性模数，两种结构材料以大致相同的速率共同膨胀或收缩，这就大大减少了因温度变化或外力作用而出现各种故障的可能。

铜包铝线的铜层厚度应满足高频下电流透入深度的要求。根据通信电缆的传输原理，在高频下由于集肤效应作用的结果，电流实际上是沿着内导体表面极薄的一层流动，而导体的中心或内层是不起作用的。频率愈高，电流愈趋于导体表面，其电流密度也越大。电流透入导体内部的程度可用透入深度Q 来表示，透入深度与所用材料及频率f （赫兹）有关。铜材的电流透入深度可用下式计算：

)

(67mm f

Q

铜

假设频率为10MHz ，采用铜包铝线，根据上试计算得出的电流透入深度为0.021mm 。外径为2.15mm 、铜体积为8％的铜包铝线，其铜层厚度大于0.045mm 。铜包铝线的铜层厚度，大大超过电流透入深度的理论值。当频率愈为增加，电流透入深度值就愈小。因而铜包铝线能够保证高频下信号传输的畅通，具有铜内导体一样的导电性能。

采用铜包铝线的射频同轴电缆，其衰减常数也同样可符合频率同轴电缆标准

的要求。衰减常数反映了电磁波能量沿电缆传输时的损耗和大小，是射频同轴电缆的主要传输特性之一。传输损耗包括绝缘材料引起的介质损耗和导体材料引起的电阻损耗，其中以内导体的损耗最大。因此铜包铝线的质量对衰减常数的影响相对较大。现以用铜包铝线制成的SYWY－75－12型射频同轴电缆为例，其衰减常数与纯铜线相比是一致的，都能满足射频同轴电缆标准的要求，不同内导体SYWY－75－12型射频同轴电缆衰减常数对比列于表1。

表1不同内导体SYWY－75－12型射频同轴电缆衰减常数对比

通信电缆中的射频同轴电缆和CATV同轴电缆是铜包铝大量应用的领域，由于电缆的传输信号通常为高频，在趋肤效应上铜包铝线的传输性能与铜线相同，因此，这一领域是使用铜包铝最早、使用量也是最多的产品。国际电工委员会标准化组织IEC于1995年制定的IEC 61196《射频电缆第1部分：总规范──总则、定义、要求和试验方法》标准中，将铜包铝线列为射频电缆内导体材料。用于这一领域的CCA导体通常为10A或15A的软态线，规格范围一般在ф2.05-5.08mm之间。目前，随着我国通信电缆增长减缓，铜包铝线在这个领域中的应用数量，已趋于饱和状态。

2. 铜包铝线在汽车布线中的应用

用铜包铝线制造的线缆或同时用铜包铝线制造的汽车捆扎束线可减轻重量、缩小体积，并改善其柔软性和安装性能，从而对汽车性能和油耗带来良好的作用，对方便安装和降低组件的成本也有好处。

硬拉铜包铝线在汽车用电线和捆扎线束中代替铜线应用，可降低重量、节省铜资源。线规AGW10铜包铝导线与线规AWG12的铜导线在电气性能上相当，但重量可减轻40 %，这一规律也适用于各种规格的电线，性能比较列于表2和3。

表2 10 %硬拉铜包铝线的性能

表3 铜包铝线与铜线的比较

线规和线种结构（股数／

线径mm）

电阻

（Ω／km）

导体重量

（kg/km）

电流容量

（A）

AWG10

铜包铝线

19／0.57 5.6 16 47 AWG12

铜线

19／0.46 5.9 27 46

10 %铜包铝线的电阻比实芯铜线的电阻小两个线规，例如12AWG （2.05mm），10 %铜包铝线，与同样长度14AWG（1.63mm）铜线，有同样的电阻。在汽车后窗除雾器动力线中以16AWG铜包铝线代替18AWG铜线的优点如表4：

表4 汽车后窗除雾动力线用铜包铝线的结果

线规和线种重量（kgf）电阻（mΩ）导体成本

18AWG铜线0.0038 7.72 较高

16AWG铜包铝线0.0028 7.72 较低改进26％－-10％在汽车电池线中，以铝包铝线代替铜线，此种概念车要求电池线6米，绝缘材料用TFE。根据所需电流用4AWG（6.5mm导体）铜线或2AWG（7.5mm导体）铜包铝线。通过这两种线的比较。用铜包铝线的电线比用铜线的电线重量少0.4公斤。由于汽车要求使用一对电线，所以用铜包铝线后重量减少0.8公斤，这将有利于降低成本（表5）。

表5 概念车电池线的性能

线种直径（mm）电阻（mΩ）导体重量（kgf）电线重量（kgf）4AWG铜9.27 5.2 1.18 1.72

2AWG铜包铝10.80 5.0 0.68 1.31

3. 铜包铝线电力电缆的应用

铜包铝目前主要是在低压电力电缆中生产使用，虽然中压电缆也有涉及，但数量很少。和电气装备用线一样，把铜包铝作为导体运用于电力电缆中的主要原因也是由于铜价的上涨，以及铜包铝在接头环节上优于铝芯电缆的缘故。在国际上，如美国的UL1581、UL1072以及UL83等标准对铜包铝作为电力电缆导体的