Sovellus sähköteollisuudessa
Voimansiirto: Voimansiirrossa kuluu suuri määrä erittäin johtavaa kuparia, jota käytetään pääasiassa voimakaapeleissa, linja-autoissa, muuntajissa, kytkimissä, pistokkeissa ja liittimissä. Johtojen ja kaapeleiden voimansiirrossa sähköenergiaa menee hukkaan vastuslämmityksen takia. Energiansäästön ja taloudellisuuden näkökulmasta "optimaalisen kaapelin poikkileikkauksen" standardia edistetään parhaillaan maailmassa. Aiemmin suositut standardit perustuivat yksinkertaisesti siihen näkökulmaan, että investointeja pienennettiin ensimmäisessä asennuksessa, ja kaapelin poikkileikkauksen minimoimiseksi, jotta vältetään vaarallinen ylikuumeneminen suunnittelun edellyttämällä nimellisvirralla. kaapelin sallittu koko määritettiin. Vaikka tämän standardin mukaan vedetyn kaapelin asennuskustannukset ovat alhaiset, vastusenergian kulutus on suhteellisen suuri pitkäaikaisessa käytössä. "Optimaalinen kaapelin poikkileikkaus" -standardi ottaa huomioon sekä ensimmäisen asennuskustannusten että virrankulutuksen ja suurentaa kaapelin kokoa sopivasti energiansäästötavoitteen ja parhaan kokonaisvaltaisen taloudellisen hyödyn saavuttamiseksi. Uuden standardin mukaan kaapelin poikkipinta on usein yli kaksinkertainen vanhaan standardiin verrattuna, mikä voi saavuttaa noin 50 %:n energiansäästövaikutuksen. Viime aikoina, koska maassani oli pulaa teräksestä, alumiinia käytettiin korvaamaan kupari suurjännitejohtoissa painon vähentämisen toivossa, kun otetaan huomioon, että alumiinin ominaispaino on vain 30 prosenttia siitä. kuparista. Tällä hetkellä antennijohtoja muutetaan ympäristönsuojelun näkökulmasta maakaapeleiksi. Tässä tapauksessa alumiini haalistuu kupariin verrattuna huonon johtavuutensa ja suuren kaapelikoon vuoksi.
Moottorin valmistus: Moottorien valmistuksessa käytetään laajalti korkean johtavuuden ja lujia kupariseoksia. Tärkeimmät kupariosat ovat staattorit, roottorit ja akselinpäät. Suurissa moottoreissa käämit jäähdytetään vedellä tai vedyllä, jota kutsutaan kaksoisvesijäähdytykseksi tai vetyjäähdytysmoottoreiksi, mikä vaatii pitkän onton langan. Moottorit ovat suuria sähkön käyttäjiä, ja niiden osuus on noin 60 % sähkön kokonaistarjonnasta. Moottorin käytön kumulatiivinen sähkölasku on erittäin korkea, ja se saavuttaa yleensä itse moottorin kustannukset ensimmäisten 500 käyttötunnin aikana, mikä vastaa 4-16 kertaa kustannuksia vuodessa ja jopa 200 kertaa kustannuksia koko työelämän. Pieni lisäys moottorin hyötysuhteessa ei voi vain säästää energiaa; mutta myös saada merkittäviä taloudellisia etuja. Tehokkaiden moottoreiden kehittäminen ja soveltaminen on kuuma aihe tällä hetkellä maailmassa. Koska moottorin sisäinen energiankulutus johtuu pääasiassa käämin vastushäviöstä, kuparilangan poikkileikkauksen kasvattaminen on keskeinen toimenpide tehokkaiden moottoreiden kehittämisessä. Jotkut viime vuosina kehitetyt tehokkaat moottorit ovat lisänneet kuparikäämien käyttöä 25–100 % perinteisiin moottoreihin verrattuna. Tällä hetkellä Yhdysvaltain energiaministeriö rahoittaa kehitysprojektia moottoriroottoreiden valmistamiseksi valukupariteknologialla.
Viestintäkaapelit: 1980-luvulta lähtien optisten kuitukaapeleiden suuren virrankantokyvyn etujen vuoksi ne ovat jatkuvasti korvanneet kuparikaapeleita tietoliikenteen runkojohdoissa, ja niitä on edistetty ja käytetty nopeasti. Kuitenkin suuri määrä kuparia tarvitaan edelleen sähköenergian muuntamiseksi valoenergiaksi ja syöttölinjoja käyttäjille. Viestintäteollisuuden kehittyessä ihmiset ovat yhä riippuvaisempia viestinnästä, ja optisten kuitukaapeleiden ja kuparijohtojen kysyntä kasvaa edelleen.
Asuinrakennusten sähköjohdot: Viime vuosina kotimaani ihmisten elintaso on parantunut, ja kodinkoneet ovat yleistyneet nopeasti ja asuntojen sähkökuormitus on kasvanut nopeasti. Vuonna 1987 asuntojen sähkönkulutus oli 26,96 miljardia kWh (1 kWh=1 kW-tunti). Kymmenen vuotta myöhemmin, vuonna 1996, se nousi 113,1 miljardiin kWh:iin eli 3,2-kertaiseksi. Tästä huolimatta ero kehittyneisiin maihin on edelleen suuri. Esimerkiksi vuonna 1995 sähkönkulutus asukasta kohden Yhdysvalloissa oli 14,6 kertaa kotimaani ja Japanissa 8,6 kertaa enemmän kuin maassani. kotimaani sähkönkulutus kotitalouksissa kehittyy vielä tulevaisuudessakin. Sen odotetaan kasvavan 1,4-kertaiseksi vuodesta 1996 vuoteen 2005.
Sovellus kone- ja metallurgisessa teollisuudessa: Kupariosia löytyy melkein kaikista koneista. Moottoreissa, piireissä, hydraulijärjestelmissä, pneumaattisissa järjestelmissä ja ohjausjärjestelmissä käytetyn suuren teräsmäärän lisäksi on olemassa monenlaisia messingistä ja pronssista valmistettuja voimansiirto- ja kiinnitysosia, kuten hammaspyörät, kierukkapyörät, matot, kytkimet, kiinnittimet, vääntyvät osat, ruuvit, mutterit jne. Kitkankestävästä kupariseoksesta valmistettuja laakereita tai holkkeja käytetään lähes kaikkien toisiinsa nähden liikkuvien osien välissä. Erityisesti suurten, 10,{2}} tonnin ekstruudereiden ja taontapuristimien sylinteriholkit ja liukulevyt ovat lähes kaikki pronssia, ja valukappaleiden paino voi nousta useisiin tonneihin. Monet elastiset elementit on lähes kaikki valmistettu piipronssista ja tinapronssista. Hitsaustyökalut, painevalumuotit jne. ovat vieläkin erottamattomia kupariseoksista ja niin edelleen.
Metallurgiset laitteet: Metallurginen teollisuus on suuri sähkönkuluttaja, ja se tunnetaan nimellä "sähkötiikeri". Metallurgisten laitosten rakentamisessa on yleensä oltava valtava voimansiirto- ja jakelujärjestelmä sekä voimankäyttölaitteet, joiden toiminta perustuu kupariin. Lisäksi pyrometallurgiassa jatkuvavalutekniikka on noussut hallitsevaan asemaan, ja avainkomponentti, kiteytyslaite, on enimmäkseen valmistettu lujista ja korkean lämmönjohtavuuden omaavista kupariseoksista, kuten kromikuparista ja hopeakuparista. Tyhjiökaariuunien ja sähkömetallurgian sähkökuonauunien vesijäähdytteiset upokkaat valmistetaan teräsputkista ja erilaisten induktiolämmityksen induktiokäämit on kierretty kupariputkilla tai erikoismuotoisilla kupariputkilla ja vesi johdetaan niiden läpi jäähdytystä varten.
Seosten lisäaineet: Kupari on tärkeä lisäaine seoksissa, kuten teräksessä ja alumiinissa. Pieni määrä kuparia (0.2-0,5 %) lisättynä niukkaseosteiseen rakenneteräkseen voi parantaa teräksen lujuutta ja sen kestävyyttä ilmakehän ja meren aiheuttamaa korroosiota vastaan. Kuparin lisääminen korroosionkestävään valuraudaan ja ruostumattomaan teräkseen voi parantaa niiden korroosionkestävyyttä entisestään. Runsasnikkeliset seokset, jotka sisältävät noin 30 % kuparia, ovat kuuluisia erittäin lujia korroosionkestäviä "moneliseoksia", joita käytetään laajalti ydinteollisuudessa. Kuparia on monissa lujissa alumiiniseoksissa. Karkaisun ja vanhentamisen lämpökäsittelyn kautta seokseen saostuu dispergoituneita hienojakoisia hiukkasia, mikä parantaa merkittävästi sen lujuutta, ja sitä kutsutaan ikääntyväksi karkaistuksi alumiiniseokseksi. Niistä kuuluisin on duralumiini tai kova alumiini, joka on kuparia, mangaania ja magnesiumia sisältävä alumiiniseos, ja se on tärkeä rakennemateriaali lentokoneiden ja rakettien valmistuksessa.
