Cobre de passo electrolítico-resistente (ETP), um cobre de alta pureza que contém oxigénio como agente de liga, representa a maior parte das aplicações de condutores eléctricos devido à sua elevada condutividade eléctrica e à sua melhor recozibilidade. O cobre ETP é utilizado para a transmissão de energia, distribuição de energia e telecomunicações. As aplicações comuns incluem fios de construção, enrolamentos de motores, cabos eléctricos e barramentos. Os cobre sem oxigénio são utilizados para resistir à fragilização por hidrogénio quando são necessárias grandes quantidades de trabalho a frio, e para aplicações que requerem maior ductilidade (por exemplo, cabo de telecomunicações). Quando a fragilização por hidrogénio é uma preocupação e a baixa resistividade eléctrica não é necessária, pode ser adicionado fósforo ao cobre.
Para certas aplicações, os condutores de liga de cobre são preferidos em vez do cobre puro, especialmente quando são necessárias maiores resistências ou propriedades melhoradas de resistência à abrasão e à corrosão. Contudo, em relação ao cobre puro, os benefícios de maior resistência e resistência à corrosão que são oferecidos pelas ligas de cobre são compensados pelas suas baixas condutividades eléctricas. Os engenheiros de concepção pesam as vantagens e desvantagens dos vários tipos de condutores de cobre e ligas de cobre ao determinar que tipo especificar para uma aplicação eléctrica específica. Um exemplo de um condutor de liga de cobre é o fio de cobre de cádmio, que é utilizado para a electrificação de caminhos-de-ferro na América do Norte. Na Grã-Bretanha, a BPO (mais tarde Post Office Telecommunications) utilizou linhas aéreas de cobre de cádmio com 1% de cádmio para resistência extra; para linhas locais de 40 lb/milha (1,3 mm de diâmetro) e para linhas de portagem de 70 lb/milha (1,7 mm de diâmetro).
alguns dos principais mercados de aplicação para condutores de cobre estão resumidos abaixo.
Cablagem eléctricaEdit
Cablagem eléctrica distribui energia eléctrica dentro de edifícios residenciais, comerciais ou industriais, casas móveis, veículos recreativos, barcos e subestações com tensões até 600 V. A espessura do cabo baseia-se nos requisitos de corrente eléctrica em conjunto com temperaturas de funcionamento seguras. O fio sólido é utilizado para diâmetros mais pequenos; os diâmetros mais grossos são encalhados para proporcionar flexibilidade. Os tipos de condutores incluem cabo não metálico/não metálico resistente à corrosão (dois ou mais condutores isolados com bainha exterior não metálica), cabo blindado ou BX (os cabos são rodeados por um invólucro metálico flexível), cabo metálico revestido, cabo de entrada de serviço, cabo de alimentação subterrâneo, cabo TC, cabo resistente ao fogo, e cabo com isolamento mineral, incluindo cabo revestido de cobre com isolamento mineral. O cobre é normalmente utilizado para a construção de fios devido à sua condutividade, resistência e fiabilidade. Ao longo da vida de um sistema de fio de construção, o cobre também pode ser o condutor mais económico.
Cobre utilizado em fio de construção tem uma taxa de condutividade de 100% IACS ou melhor. O fio de cobre para construção requer menos isolamento e pode ser instalado em condutas mais pequenas do que quando são utilizados condutores de menor condutividade. Além disso, comparativamente, mais fio de cobre pode caber numa determinada conduta do que condutores com condutividades mais baixas. Este maior “enchimento do fio” é uma vantagem especial quando um sistema é enrolado ou expandido.
Cobre fio de construção é compatível com latão e parafusos revestidos a cobre de qualidade. O fio fornece ligações que não corroem ou se arrastam. Não é, contudo, compatível com fio de alumínio ou conectores. Se os dois metais forem unidos, pode ocorrer uma reacção galvânica. A corrosão anódica durante a reacção pode desintegrar o alumínio. É por isso que a maioria dos fabricantes de aparelhos e equipamentos eléctricos utilizam fios de chumbo de cobre para ligações a sistemas de cablagem de edifícios.
A cablagem do edifício “todo em cobre” refere-se a edifícios em que o serviço eléctrico interno é transportado exclusivamente sobre cablagem de cobre. Em casas totalmente de cobre, os condutores de cobre são utilizados em painéis de disjuntores, cabos de circuitos de derivação (para tomadas, interruptores, aparelhos de iluminação e afins), e em ramos dedicados que servem aparelhos de carga pesada (tais como gamas, fornos, secadores de roupa e aparelhos de ar condicionado).
As tentativas de substituir o cobre por alumínio no fio de construção foram reduzidas na maioria dos países quando se descobriu que as ligações de alumínio se afrouxavam gradualmente devido à sua lentidão inerente, combinada com a alta resistividade e geração de calor da oxidação do alumínio nas juntas. Os contactos por mola atenuaram largamente este problema com os condutores de alumínio nos fios de construção, mas alguns códigos de construção ainda proíbem o uso de alumínio.
Para as dimensões dos circuitos de derivação, praticamente toda a cablagem básica para luzes, tomadas e interruptores é feita de cobre. O mercado de fios de alumínio para construção hoje em dia limita-se, na sua maioria, a bitolas maiores utilizadas em circuitos de alimentação.
Códigos de cablagem eléctrica dão a classificação de corrente permitida para condutores de dimensões padrão. A corrente nominal de um condutor varia em função do tamanho, da temperatura máxima permitida e do ambiente de funcionamento do condutor. Os condutores utilizados em áreas onde o ar frio circula livremente em torno dos fios são geralmente autorizados a transportar mais corrente do que o condutor de pequenas dimensões encastrado numa conduta subterrânea com muitos condutores semelhantes adjacentes. Os índices práticos de temperatura dos condutores de cobre isolado devem-se principalmente às limitações do material de isolamento ou do índice de temperatura do equipamento anexo.
Cablagem de comunicaçõesEdit
Cabo de par trançadoEdit
Cablagem de par trançado é o cabo de rede mais popular e é frequentemente utilizado em redes de dados para ligações de curto e médio comprimento (até 100 metros ou 328 pés). Isto deve-se aos seus custos relativamente mais baixos em comparação com os cabos de fibra óptica e coaxial.
Cabos de par entrançado (UTP) são o tipo de cabo primário para uso telefónico. No final do século XX, os UTP surgiram como o cabo mais comum em cabos de redes de computadores, especialmente como cabos de patch ou ligações temporárias de rede. São cada vez mais utilizados em aplicações de vídeo, principalmente em câmaras de segurança.
cabos plenum UTP que passam por cima de tectos e no interior de paredes utilizam um núcleo de cobre sólido para cada condutor, o que permite que o cabo mantenha a sua forma quando dobrado. Os cabos Patch, que ligam computadores a placas de parede, utilizam fios de cobre encalhados porque se espera que sejam flexionados durante a sua vida útil.
UTPs são os fios de linha mais equilibrados disponíveis. No entanto, são os mais fáceis de tocar. Quando a interferência e a segurança são preocupações, os cabos blindados ou de fibra óptica são frequentemente considerados.
cabos UTP incluem: Cabo de categoria 3, agora o requisito mínimo da FCC (EUA) para cada ligação telefónica; cabo de categoria 5e, 100-MHz pares melhorados para correr Gigabit Ethernet (1000Base-T); e cabo de categoria 6, onde cada par corre 250 MHz para um melhor desempenho 1000Base-T.
Em redes de cabos de par trançado de cobre, a certificação de cabos de cobre é obtida através de uma série completa de testes de acordo com as normas da Telecommunications Industry Association (TIA) ou da International Organization for Standardization (ISO).
Cabo coaxialEdit
Cabos coaxiais foram amplamente utilizados em sistemas de computadores mainframe e foram o primeiro tipo de cabo principal utilizado para redes locais (LAN). As aplicações comuns para cabos coaxiais hoje em dia incluem conexões de rede informática (Internet) e de dados de instrumentação, distribuição de vídeo e CATV, transmissão de RF e microondas, e linhas de alimentação ligando transmissores e receptores de rádio com as suas antenas.
Enquanto que os cabos coaxiais podem percorrer distâncias mais longas e ter melhor protecção contra EMI do que os pares torcidos, Os cabos coaxiais são mais difíceis de trabalhar e mais difíceis de passar dos escritórios para o armário de cablagem. Por estas razões, está agora geralmente a ser substituído por cabos UTP menos dispendiosos ou por cabos de fibra óptica para maior capacidade.
Hoje em dia, muitas empresas de CATV ainda utilizam cabos coaxiais em casas. Estes cabos, contudo, estão cada vez mais ligados a um sistema de comunicação de dados de fibra óptica fora de casa. A maioria dos sistemas de gestão de edifícios utiliza cabos de cobre proprietários, tal como os sistemas de paging/audio altifalantes. Os sistemas de monitorização e entrada de segurança ainda dependem frequentemente do cobre, embora também sejam utilizados cabos de fibra.
Cablagem estruturadaEdit
A maioria das linhas telefónicas pode partilhar voz e dados em simultâneo. A cablagem telefónica quad-digital pré-digital nas residências não consegue lidar com as necessidades de comunicações de múltiplas linhas telefónicas, serviço de Internet, comunicações vídeo, transmissão de dados, máquinas de fax e serviços de segurança. Os problemas comuns com cablagem desactualizada são: interferências estáticas, sinais inaudíveis, e serviço interrompido. Os computadores ligados à cablagem antiquada das comunicações experimentam frequentemente um fraco desempenho da Internet.
“Cablagem estruturada” é o termo geral para cablagem no local para sistemas de telefone, vídeo, transmissão de dados, segurança, controlo e entretenimento de alta capacidade. As instalações incluem normalmente um painel de distribuição central onde são feitas todas as ligações, bem como tomadas com ligações dedicadas para telefone, dados, TV e tomadas de áudio.
Cablagem estruturada permite que os computadores comuniquem entre si sem erros e a alta velocidade enquanto resistem a interferências entre várias fontes eléctricas, tais como aparelhos domésticos e sinais de comunicações externas. Os computadores em rede são capazes de partilhar ligações de alta velocidade à Internet em simultâneo. A cablagem estruturada pode também ligar computadores com impressoras, scanners, telefones, aparelhos de fax, e mesmo sistemas de segurança doméstica e equipamento de entretenimento doméstico.
Cabo coaxial RG-6 com blindagem quadd- pode transportar um grande número de canais de TV ao mesmo tempo. Um padrão de cablagem estrela, onde a cablagem para cada tomada se estende a um dispositivo de distribuição central, facilita a flexibilidade dos serviços, a identificação de problemas, e uma melhor qualidade do sinal. Este padrão tem vantagens para os loops em cadeia daisy. Estão disponíveis ferramentas de instalação, dicas e técnicas para sistemas de cablagem em rede utilizando pares torcidos, cabos coaxiais e conectores para cada um.
Cablagem estruturada compete com sistemas sem fios em casas. Embora os sistemas sem fios tenham certamente vantagens de conveniência, também têm desvantagens em relação aos sistemas com fios de cobre: a maior largura de banda dos sistemas que utilizam cablagem de Categoria 5e suporta tipicamente mais de dez vezes as velocidades dos sistemas sem fios para aplicações de dados mais rápidas e mais canais para aplicações de vídeo. Alternativamente, os sistemas sem fios constituem um risco de segurança, uma vez que podem transmitir informação sensível a utilizadores não intencionais através de dispositivos receptores semelhantes. Os sistemas sem fios são mais susceptíveis a interferências de outros dispositivos e sistemas, o que pode comprometer o desempenho. Certas áreas geográficas e alguns edifícios podem não ser adequados para instalações sem fios, tal como alguns edifícios podem apresentar dificuldades na instalação de fios.
Distribuição de energiaEdit
A distribuição de energia é a fase final na entrega de electricidade para uma utilização final. Um sistema de distribuição de energia eléctrica transporta electricidade do sistema de transmissão para os consumidores.
Os cabos de potência são utilizados para a transmissão e distribuição de energia eléctrica, quer no exterior quer no interior de edifícios. Estão disponíveis detalhes sobre os vários tipos de cabos de energia.
Cobre é o material condutor preferido para linhas de transmissão subterrâneas que operam em tensões elevadas e extra-altas até 400 kV. A predominância de sistemas subterrâneos de cobre provém das suas maiores condutividades volumétricas eléctricas e térmicas em comparação com outros condutores. Estas propriedades benéficas para os condutores de cobre conservam espaço, minimizam a perda de energia e mantêm temperaturas de cabo mais baixas.
Cobre continua a dominar as linhas de baixa tensão em minas e aplicações subaquáticas, bem como em ferrovias eléctricas, guinchos e outros serviços ao ar livre.
Alumínio, sozinho ou reforçado com aço, é o condutor preferido para linhas aéreas de transmissão devido ao seu peso mais leve e custo mais baixo.
Condutores de aparelhosEdit
Condutores de aparelhos para aplicações e instrumentos domésticos são fabricados a partir de fio macio de cordão, que pode ser estanhado para soldadura ou identificação de fases. Dependendo das cargas, o isolamento pode ser PVC, neopreno, etileno propileno, enchimento de polipropileno, ou algodão.
Condutores para automóveisEdit
Condutores automotivos requerem isolamento que seja resistente a temperaturas elevadas, produtos petrolíferos, humidade, fogo e produtos químicos. PVC, neoprene, e polietileno são os isoladores mais comuns. Os potenciais variam entre 12 V para sistemas eléctricos e entre 300 V – 15.000 V para instrumentos, iluminação, e sistemas de ignição.
Fio magnéticoEdit
Fio magnético ou fio de enrolamento é usado em enrolamentos de motores eléctricos, transformadores, indutores, geradores, auscultadores, bobinas de altifalantes, posicionadores de cabeça de disco rígido, electroímanes, e outros dispositivos.
Fio magnético é composto na maioria das vezes por cobre totalmente recozido e electroliticamente refinado para permitir um enrolamento mais estreito ao fazer bobinas electromagnéticas. O fio é revestido com uma gama de isolamentos poliméricos, incluindo verniz, em vez do plástico mais espesso ou outros tipos de isolamento normalmente utilizados em fio eléctrico. Os tipos de cobre de alta pureza sem oxigénio são utilizados para aplicações a altas temperaturas em atmosferas redutoras ou em motores ou geradores arrefecidos por gás hidrogénio.