I conduttori invecchiano con un carico elettrico ragionevole?

Gli acciai da costruzione sono soggetti a guasti da fatica : diventano strutturalmente più deboli se esposti a ripetute sollecitazioni meccaniche.

Esiste un processo simile per i conduttori che li rende meno utilizzabili una volta che conducono corrente abbastanza a lungo?

In altre parole, supponiamo che io abbia un vecchio trasformatore che ha funzionato per 30 anni. Funziona ancora bene (non bruciato, corto o qualcosa del genere) ma è già piuttosto vecchio. Mi aspetto che l'isolamento del filo magnetico si indebolisca a causa del riscaldamento per tutti questi anni. Mi aspetto anche che l'isolamento delle piastre centrali si indebolisca.

E i fili stessi? L'alluminio o il rame in essi saranno diversi da quelli che troverei nei fili più recenti?

Quello che segue è un documento interessante sull'invecchiamento dei cavi dei conduttori nelle centrali nucleari .

Alle pagine 20 e 21, all'interno di una tabella che riporta i fattori di stress dei componenti dei cavi (fattori di stress ), si trovano le possibili cause di guasti dei conduttori.

Potresti notare che il materiale conduttore (alluminio, rame) non "invecchia" da solo, ma sviluppa problemi quando interagisce con altri "fattori". Il semplice atto di condurre corrente non è dannoso, a meno che non provochi stress termici o meccanici sul cavo (non sul materiale).

Per quanto riguarda il materiale stesso, il rame utilizzato nei conduttori degli edifici è estremamente puro, quindi non si degrada a meno che non sia esposto a fattori che innescano una reazione chimica (ad esempio ossidazione, corrosione) o una reazione nucleare (metalli esposti a lungo a forti le radiazioni, in particolare i neutroni, subiscono un cambiamento nelle loro proprietà fisiche, poiché gli atomi nel traliccio cristallino possono essere mutati in altri isotopi o persino in altri elementi).

Se la domanda riguarda i piccoli trasformatori, le risposte di cui sopra sono adeguate.

Se la domanda riguarda i trasformatori di grandi dimensioni, ovvero i trasformatori di potenza a bagno d'olio, è un gioco completamente diverso.

I conduttori metallici in un trasformatore non si deteriorano con l'età, ma l'isolamento lo fa. I trasformatori di potenza sono costruiti con isolamento in carta, che ha una durata limitata. La cellulosa nella carta si degrada con il normale riscaldamento e diventa meccanicamente debole; inoltre, il degrado della cellulosa rilascia acqua, il che riduce la resistenza dielettrica dell'olio.

Il tasso di degrado è esponenziale all'aumentare della temperatura (vedere 1 per alcune discussioni). Credo che i trasformatori siano generalmente progettati per raggiungere una durata di 25 o 40 anni sotto carico nominale.

Tutto questo per dire - i conduttori metallici in un vecchio trasformatore di potenza andranno bene - ma attenzione al vecchio isolamento .

Non in un trasformatore: non ci dovrebbero essere cambiamenti a meno che il trasformatore non sia stato abusato.

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A volte i fili sottili possono deteriorarsi a causa di sostanze chimiche nell'ambiente: ho visto che bobine di rame fine falliscono in presenza di zolfo (gassoso) o composti di zolfo che penetrano nei fori degli isolanti (tipo di peste nera).

Come accennato in precedenza, il trasformatore dovrebbe andare bene a meno che non sia sovraccarico. Un lieve sovraccarico, che genera un calore eccessivo, degraderà l'isolamento e potenzialmente causerà un corto circuito. Un grave sovraccarico brucerà completamente uno degli avvolgimenti.

I conduttori stessi non si degradano nella loro capacità di trasportare corrente a qualsiasi titolo fintanto che operano all'interno delle loro classificazioni. Ancora una volta, il passaggio di 1000 ampere attraverso un pezzo di rame n. 30 non funzionerà a lungo, ma questo perché il riscaldamento scioglierà il conduttore.

La modalità di guasto principale dei conduttori, che si tratti di alluminio, rame o qualsiasi altra cosa sia una rottura ambientale dei sistemi di isolamento, o nel caso di cavi isolati di media o alta tensione (da 15KV a 345KV) installazione non corretta, in genere non si osserva la curva minima consentita raggio.

Dal punto di vista ambientale, la causa più comune di rottura del cavo isolato è l'esposizione alla luce ultravioletta, con un secondo vicino di esposizione ad oli o altri prodotti chimici che rompono la guaina isolante. Molto raramente ci possono essere guasti dovuti all'intrusione di acqua, ma ancora una volta, questo non è in realtà un guasto del conduttore, ma piuttosto il sistema di isolamento.

Per essere completi, esiste la possibilità di un effettivo guasto del conduttore, ma non lo considero un vero guasto del conduttore personalmente, da un'installazione errata che porta ad azione galvanica o corrosione (si pensi ai cavi su un terminale di una batteria automobilistica che si corrodono dal acido o rame sviluppando la sua tipica patina verde quando esposto all'acqua salata). Questi guasti si verificano quasi sempre in un punto di connessione e sono il risultato di connessioni scadenti o improprie.