Elektrolytisch-taai (ETP) koper, een hoogzuiver koper dat zuurstof als legeringsmiddel bevat, vertegenwoordigt het leeuwendeel van de elektrische geleiderstoepassingen vanwege zijn hoge elektrische geleidbaarheid en betere gloeibaarheid. ETP-koper wordt gebruikt voor energietransmissie, energiedistributie en telecommunicatie. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer bouwdraad, motorwikkelingen, elektrische kabels en railsystemen. Zuurstofvrij koper wordt gebruikt om weerstand te bieden tegen waterstofbrosheid wanneer grote hoeveelheden koudwerk nodig zijn, en voor toepassingen die een grotere vervormbaarheid vereisen (bv. telecommunicatiekabel). Wanneer waterstofbrosheid een probleem is en een lage elektrische weerstand niet vereist is, kan fosfor aan koper worden toegevoegd.
Voor bepaalde toepassingen wordt aan geleiders van koperlegeringen de voorkeur gegeven boven zuiver koper, vooral wanneer hogere sterkten of betere slijtage- en corrosieweerstandseigenschappen vereist zijn. Nochtans, in vergelijking met zuiver koper, worden de hogere sterkte en de corrosieweerstandsvoordelen die door koperlegeringen worden aangeboden gecompenseerd door hun lagere elektrische geleidingsvermogen. De ontwerpingenieurs wegen de voordelen en de nadelen van de diverse types van koper en geleiders van de koperlegering af wanneer het bepalen van welk type te specificeren voor een specifieke elektrotoepassing. Een voorbeeld van een geleider van koperlegeringen is cadmiumkoperdraad, dat wordt gebruikt voor de elektrificatie van spoorwegen in Noord-Amerika. In Groot-Brittannië gebruikte de BPO (later Post Office Telecommunications) antenneleidingen van cadmiumkoper met 1% cadmium voor extra sterkte; voor lokale lijnen 40 lb/mijl (1,3 mm dia) en voor tollijnen 70 lb/mijl (1,7 mm dia).
Enkele van de belangrijkste toepassingsmarkten voor koperen geleiders worden hieronder samengevat.
Elektrische bedradingEdit
Elektrische bedrading verdeelt elektrische stroom binnen residentiële, commerciële of industriële gebouwen, stacaravans, recreatievoertuigen, boten en onderstations bij spanningen tot 600 V. De dikte van de draad is gebaseerd op de elektrische stroomvereisten in combinatie met veilige bedrijfstemperaturen. Voor kleinere diameters wordt massieve draad gebruikt; dikkere diameters worden gestrand om flexibiliteit te bieden. Tot de soorten geleiders behoren niet-metalen/niet-metalen corrosiebestendige kabel (twee of meer geïsoleerde geleiders met een niet-metalen buitenmantel), gepantserde of BX-kabel (kabels zijn omgeven door een flexibele metalen omhulling), met metaal beklede kabel, dienstingangskabel, ondergrondse voedingskabel, TC-kabel, brandwerende kabel, en mineraal geïsoleerde kabel, met inbegrip van mineraal geïsoleerde met koper beklede kabel. Koper wordt algemeen gebruikt voor bouwdraad vanwege zijn geleidingsvermogen, sterkte en betrouwbaarheid. Over het leven van een de bouwdraadsysteem, kan het koper ook de meest economische leider zijn.
Het koper dat in de bouwdraad wordt gebruikt heeft een geleidingsvermogenclassificatie van 100% IACS of beter. Koperdraad voor gebouwen vereist minder isolatie en kan in kleinere leidingen worden geïnstalleerd dan wanneer geleiders met een lager geleidingsvermogen worden gebruikt. Bovendien past er relatief meer koperdraad in een bepaalde leiding dan bij geleiders met een lagere geleidbaarheid. Deze grotere “draadvulling” is een bijzonder voordeel bij herbedrading of uitbreiding van een systeem.
Koperdraad voor de bouw is compatibel met messing en hoogwaardige geplateerde schroeven. De draad zorgt voor verbindingen die niet corroderen of kruipen. Het is echter niet compatibel met aluminiumdraad of verbindingsstukken. Als de twee metalen worden verbonden, kan een galvanische reactie optreden. Anodische corrosie tijdens de reactie kan het aluminium uiteen doen vallen. Daarom gebruiken de meeste fabrikanten van apparaten en elektrische apparatuur koperdraad voor aansluitingen op bedradingssystemen in gebouwen.
“Volledig koperen” gebouwenbedrading verwijst naar gebouwen waarin de interne elektrische dienst uitsluitend via koperen bedrading wordt uitgevoerd. In volledig koperen woningen worden koperen geleiders gebruikt in stroomonderbrekerpanelen, aftakkingsbedrading (naar stopcontacten, schakelaars, verlichtingsarmaturen en dergelijke), en in speciale aftakkingen voor zwaar belaste apparaten (zoals fornuizen, ovens, wasdrogers en airconditioners).
De pogingen om koper door aluminium te vervangen in bouwbedrading werden in de meeste landen gestaakt toen bleek dat aluminiumverbindingen geleidelijk losraken als gevolg van hun inherente langzame kruip, gecombineerd met de hoge weerstand en warmteontwikkeling van aluminiumoxidatie bij verbindingen. Veerbelaste contacten hebben dit probleem met aluminium geleiders in bouwdraad grotendeels verholpen, maar sommige bouwverordeningen verbieden nog steeds het gebruik van aluminium.
Voor aftakkingsmaten wordt vrijwel alle basisbedrading voor lampen, stopcontacten en schakelaars gemaakt van koper. De markt voor aluminium bouwdraad is tegenwoordig meestal beperkt tot grotere maten die worden gebruikt in voedingscircuits.
Elektrische bedradingscodes geven de toelaatbare stroomsterkte voor standaardmaten van geleiders. De stroomsterkte van een geleider varieert afhankelijk van de grootte, de toegestane maximumtemperatuur en de bedrijfsomgeving van de geleider. Geleiders die worden gebruikt in ruimten waar koele lucht vrij rond de draden kan circuleren, mogen in het algemeen meer stroom voeren dan de kleine geleider die is ingekapseld in een ondergrondse kabelgoot met veel soortgelijke geleiders ernaast. De praktische temperatuurwaarden van geïsoleerde koperen geleiders zijn meestal het gevolg van de beperkingen van het isolatiemateriaal of van de temperatuurwaarde van de aangesloten apparatuur.
CommunicatiebedradingEdit
Twisted pair kabelEdit
Twisted pair bekabeling is de meest populaire netwerkkabel en wordt vaak gebruikt in datanetwerken voor korte en middellange verbindingen (tot 100 meter of 328 feet). Dit is te danken aan de relatief lagere kosten in vergelijking met optische vezel en coaxiale kabel.
Unshielded twisted pair (UTP) kabels zijn het primaire kabeltype voor telefoongebruik. Aan het eind van de 20e eeuw werden UTP’s de meest gebruikte kabel in computernetwerkkabels, vooral als patchkabels of tijdelijke netwerkverbindingen. Ze worden in toenemende mate gebruikt in videotoepassingen, voornamelijk in beveiligingscamera’s.
UTP-plenumkabels die boven plafonds en binnen muren lopen, gebruiken een massieve koperen kern voor elke geleider, waardoor de kabel zijn vorm kan behouden wanneer hij wordt gebogen. Patchkabels, die computers verbinden met muurplaten, gebruiken gevlochten koperdraad omdat wordt verwacht dat ze tijdens hun levensduur worden gebogen.
UTP’s zijn de beste gebalanceerde lijndraden die beschikbaar zijn. Ze zijn echter het gemakkelijkst af te tappen. Wanneer interferentie en veiligheid zorgen baren, wordt vaak afgeschermde kabel of glasvezelkabel overwogen.
UTP-kabels omvatten: Categorie 3-kabel, nu de minimumeis van de FCC (VS) voor elke telefoonverbinding; Categorie 5e-kabel, 100-MHz verbeterde paren voor het uitvoeren van Gigabit Ethernet (1000Base-T); en Categorie 6-kabel, waarbij elk paar 250 MHz loopt voor verbeterde 1000Base-T prestaties.
In netwerken van getwiste koperdraden wordt de certificering van koperkabels bereikt door een grondige reeks tests in overeenstemming met de normen van de Telecommunications Industry Association (TIA) of de International Organization for Standardization (ISO).
Coaxiale kabelEdit
Coaxiale kabels werden veel gebruikt in mainframecomputersystemen en waren het eerste type belangrijke kabel dat werd gebruikt voor Local Area Networks (LAN). Gebruikelijke toepassingen voor coaxiale kabel zijn tegenwoordig computernetwerk (Internet) en instrumentatie dataverbindingen, video- en CATV-distributie, RF- en microgolftransmissie, en voedingslijnen die radiozenders en -ontvangers met hun antennes verbinden.
Weliswaar kunnen coaxkabels grotere afstanden overbruggen en zijn ze beter beschermd tegen EMI dan getwiste paren, zijn coaxkabels moeilijker te verwerken en moeilijker van kantoren naar de bedradingskast te leggen. Om deze redenen worden ze nu over het algemeen vervangen door minder dure UTP-kabels of door glasvezelkabels voor meer capaciteit.
Vandaag de dag gebruiken veel CATV-bedrijven nog steeds coaxkabels naar woningen. Deze kabels worden echter steeds vaker aangesloten op een glasvezel datacommunicatiesysteem buiten de woning. De meeste gebouwenbeheersystemen maken gebruik van eigen koperen bekabeling, net als paging/audio-luidsprekersystemen. Beveiligingsbewakings- en toegangssystemen zijn nog vaak afhankelijk van koper, hoewel ook vezelkabels worden gebruikt.
Gestructureerde bedradingEdit
De meeste telefoonlijnen kunnen spraak en data tegelijk delen. Pre-digitale quad telefoonbekabeling in woningen is niet in staat om communicatiebehoeften voor meerdere telefoonlijnen, internet service, video communicatie, data transmissie, fax machines, en beveiligingsdiensten te verwerken. Overspraak, statische interferentie, onhoorbare signalen en onderbroken service zijn veel voorkomende problemen met verouderde bedrading. Computers die zijn aangesloten op ouderwetse communicatiebekabeling ondervinden vaak slechte internetprestaties.
“Gestructureerde bekabeling” is de algemene term voor 21e-eeuwse bekabeling op locatie voor telefoon-, video-, gegevensoverdracht-, beveiligings-, besturings- en entertainmentsystemen met hoge capaciteit. Installaties omvatten gewoonlijk een centraal distributiepaneel waar alle verbindingen worden gemaakt, evenals stopcontacten met speciale aansluitingen voor telefoon, data, TV en audio jacks.
Gestructureerde bedrading stelt computers in staat om foutloos en met hoge snelheden met elkaar te communiceren, terwijl het bestand is tegen interferentie van verschillende elektrische bronnen, zoals huishoudelijke apparaten en externe communicatiesignalen. Computers in netwerken kunnen tegelijkertijd snelle internetverbindingen delen. Gestructureerde bedrading kan computers ook verbinden met printers, scanners, telefoons, faxapparaten en zelfs beveiligingssystemen en home-entertainmentapparatuur in huis.
Kwad afgeschermde RG-6 coaxkabel kan een groot aantal tv-kanalen tegelijk transporteren.Een sterbedradingspatroon, waarbij de bedrading naar elke aansluiting doorloopt naar een centraal verdeelapparaat, vergemakkelijkt de flexibiliteit van diensten, de identificatie van problemen en een betere signaalkwaliteit. Dit patroon heeft voordelen ten opzichte van daisy chain loops. Installatiegereedschappen, tips en technieken voor netwerkbedradingssystemen waarbij gebruik wordt gemaakt van getwiste paren, coaxkabels en connectoren voor elk zijn beschikbaar.
Gestructureerde bedrading concurreert met draadloze systemen in woningen. Hoewel draadloze systemen zeker voordelen hebben voor het gemak, hebben ze ook nadelen ten opzichte van koperen bedrade systemen: de hogere bandbreedte van systemen die gebruik maken van Categorie 5e bedrading ondersteunen doorgaans meer dan tien keer de snelheden van draadloze systemen voor snellere datatoepassingen en meer kanalen voor videotoepassingen. Anderzijds vormen draadloze systemen een veiligheidsrisico omdat zij gevoelige informatie via gelijksoortige ontvangstapparatuur kunnen doorgeven aan onbedoelde gebruikers. Draadloze systemen zijn gevoeliger voor interferentie van andere toestellen en systemen, waardoor de prestaties in het gedrang kunnen komen. Bepaalde geografische gebieden en sommige gebouwen kunnen ongeschikt zijn voor draadloze installaties, net zoals sommige gebouwen problemen kunnen opleveren bij het installeren van kabels.
VoedingsdistributieEdit
Stroomdistributie is de laatste fase in de levering van elektriciteit aan een eindgebruiker. Een stroomdistributiesysteem vervoert elektriciteit van het transmissiesysteem naar de consument.
Voedingskabels worden gebruikt voor de transmissie en distributie van elektrische stroom, hetzij buiten of binnen gebouwen. Er zijn details beschikbaar over de verschillende typen stroomkabels.
Koper is het voorkeursgeleidermateriaal voor ondergrondse transmissielijnen die werken bij hoge en extra hoge spanningen tot 400 kV. Het overwicht van ondergrondse koperen systemen is het gevolg van de hogere volumetrische elektrische en thermische geleidbaarheid in vergelijking met andere geleiders. Deze gunstige eigenschappen voor kopergeleiders besparen ruimte, minimaliseren vermogensverlies, en handhaven lagere kabeltemperaturen.
Koper blijft de laagspanningsleidingen domineren in mijnen en onderwatertoepassingen, evenals in elektrische spoorwegen, takels, en andere buitendiensten.
Aluminium, alleen of versterkt met staal, is de geprefereerde geleider voor bovengrondse transmissielijnen vanwege het lichtere gewicht en de lagere kosten.
ApparaatgeleidersEdit
Apparaatgeleiders voor huishoudelijke toepassingen en instrumenten worden vervaardigd van gebundelde zachte draad, die kan worden vertind voor solderen of fase-identificatie. Afhankelijk van de belasting kan de isolatie bestaan uit PVC, neopreen, ethyleenpropyleen, polypropyleen vulstof of katoen.
Automotive conductorsEdit
Automotive conductors hebben isolatie nodig die bestand is tegen hoge temperaturen, petroleumproducten, vochtigheid, brand en chemicaliën. PVC, neopreen en polyethyleen zijn de meest voorkomende isolatoren. Potentiëlen variëren van 12 V voor elektrische systemen tot tussen 300 V – 15.000 V voor instrumenten, verlichting, en ontstekingssystemen.
MagneetdraadEdit
Magneetdraad of wikkeldraad wordt gebruikt in wikkelingen van elektromotoren, transformatoren, inductoren, generatoren, hoofdtelefoons, luidsprekerspoelen, harddisk head positioners, elektromagneten, en andere apparaten.
Magneetdraad is meestal samengesteld uit volledig uitgegloeid, elektrolytisch geraffineerd koper om dichter te kunnen wikkelen bij het maken van elektromagnetische spoelen. De draad is met een laag bedekt met een waaier van polymere isolaties, met inbegrip van vernis, eerder dan het dikkere plastiek of andere types van isolatie die gewoonlijk op elektrodraad worden gebruikt. Zeer zuiver zuurstofvrij koper wordt gebruikt voor toepassingen bij hoge temperaturen in reducerende atmosferen of in motoren of generatoren die door waterstofgas worden gekoeld.