之前关于铜排与铝排等的搭接、电镀方式,铜包铝排的特性等写过一系列文章,但是没有对比过铜排和铝排的区别,在这里系统总结下,供大家在母线选型的时候有一个相对全面的对比,而不是只关注载流量。
一、物理性质的区别
1.密度和价格:
铜的密度为 8.89g/cm³,铝的密度为 2.703g/cm³,铜的密度大概是铝的3倍。这使得相同体积的铜排比铝排质量更重。密度取值源于标准下的情境:
关于价格,根据 2025 年 1 月 13 日的报价,长江现货铜平均价约75,720元/吨,铝平均价约20,150元/吨。铜的价格远远高于铝的价格,大致是铝价格的 3.76倍左右。
所以以上密度和价格的特性使得铝排在一些需要减轻重量的场合,如航空航天设备或者对支撑结构强度要求不高的电气设备中或者对于成本控制严格的场合更具优势,而且对于国内来说,铝的资源相对铜更丰富。
2.硬度:
铜排相对较软,铝排相对较硬,当然不同金属含量的铜排和铝排其硬度可能也会有较大差异。在加工过程中,铜排更容易进行弯曲、裁剪等操作,但也容易出现变形;铝排虽然较硬,但在弯曲时可能需要更大的力量,不过其成型后的形状保持性较好。
《GB/T 5585-2018电工用铜、铝及其合金母线》中对铜排的硬度进行了规定,但是对于铝排没有做要求。
上面截图中提到了铜软母线的抗拉强度和伸长率,硬铜排未提要求,我们不妨也看下铝软母线的抗拉强度和伸长率,让大家有个大概的认知:对于软母线,铜的抗拉强度和伸长率都更好一些,如下:
3.热导率:
铜的热导率很高,约为 401W/(m・K),而铝的热导率约为 237W/(m・K)(大概数值,可能不同资料数值有少许的差异)。这意味着铜排在传导热量方面比铝排更高效。在高电流通过产生热量的情况下,铜排能够更快地将热量散发出去,有利于降低电气设备的温度,提高设备的安全性和使用寿命。
4.导电率:
铜的导电率优于铝,且其差距倍数小于密度。在相同的截面积和长度下,铜排的电阻比铝排小,根据焦耳定律,当通过相同大小的电流时,铝排产生的热量相对较多,电能损耗也更大,具体载流量对比大家参照《工业与民用供配电设计手册-第四版》,这里就不多赘述。所以基于实际应用角度考虑,在设计配电柜选用母线时,承受载流量相同的情况下采用铜排,整体重量会比较大,而铝排相对较轻,在对重量和成本有要求的场合,铝排更具优势。本篇文章的第一张图片体现了标准中铜导电率,下面再附一张国标中铝的导电率,供对比:
二、化学性质的区别
1.耐腐蚀性:
一般来说,我们认为铝排的耐腐蚀性比铜排好。我们配电柜一般处的环境中,铜在空气中会缓慢氧化生成一层氧化铜保护膜,这层膜虽然可以阻止内部的铜进一步氧化,但在美观性和导电性方面明显受影响;而铝在空气中会迅速形成一层致密氧化铝保护膜,这层膜在一定程度上可以防止铝排进一步被氧化。在配电柜的正常运行环境中(通常是室内环境,湿度和腐蚀性气体含量相对较低),这层保护膜能够满足基本的防腐蚀需求。所以一般铝排使用裸排较多。
当然如果是特殊环境下,铜排和铝排的耐腐蚀性对比是要具体分析的。
2.活泼性
铝的金属活泼性较强,所以铝与酸、碱、盐的反应激烈程度一般要强于铜。这也就是上面我们所处在特殊环境下要特殊分析的原因。
就说这些,肯定不全或表达不严谨的地方,有愿意分享的朋友可以补充留言。