Почему мы не используем алюминиевые кабели Ethernet и USB 7075?

10

Поскольку глубина проникновения меди при 1 ГГц составляет около 2,3 микрометра, не похоже, что алюминий обеспечит худшее отношение сигнал / шум.

Алюминий 7075 также намного более эластичен и прочен, чем чистая медь, поэтому он должен быть способен сгибаться больше, не ломаясь.

Основными проблемами, по-видимому, являются сращивание проводов (из-за окисления) и Power over Ethernet, но для других целей алюминиевые провода кажутся более дешевым и более легким (для аэрокосмического) решения.

Так почему же мы все еще используем медь для данных?

genealogyxie
источник
По иронии судьбы, это потому, что мы все еще используем медь для всего остального. Медь и алюминий не смешиваются.
Игнасио Васкес-Абрамс
Вы говорите о гальванической коррозии? Я не думаю, что гальваническая коррозия является основной проблемой для большинства электроники
генеалогия
3
Помоги себе кабель CCA Ethernet
Дмитрий Григорьев
3
Гигабитный Ethernet - это не 1 ГГц, а 125 МГц (см., Например, здесь ). Я почти уверен, что это меняет глубину скин-эффекта (забавный факт: вопреки тому, что многие думают, гигабитный Ethernet сертифицирован на 100 м по сравнению с обычным cat5, как быстрый Ethernet). Также возможно, что сопротивление постоянному току меди по сравнению с алюминием играет роль, я помню, что на расстоянии 100 м вам в значительной степени нужна медь (или лучше), чтобы достичь этой спецификации.
Марсель
1
Передача энергии обычно осуществляется с помощью алюминиевого кабеля, центральные жилы которого изготовлены из высокопрочной стали. Использование чего-либо еще было бы глупо - вам нужна физическая прочность стали, а алюминий в 10 раз дешевле проводника, чем все остальное. ru.wikipedia.org/wiki/…
Харпер - Восстановить Монику

Ответы:

16

Оксид алюминия стабилен, тверд (как сапфир, потому что это сапфир, он же глинозем, Al2O3) и непроводящий. Оксид самопроизвольно растет при контакте с воздухом, поэтому алюминиевое электрическое соединение часто ненадежно. Сварочные работы и некоторые флюсы (на основе фтора) могут допускать пайку, но для обжимных соединений вам нужны антиоксидантные пасты и / или нечетные механические приспособления. Надежные алюминиевые электрические соединения грязные или громоздкие.

Медь совместима с различными схемами подключения изоляции-смещения (в основном, просто жесткий зажим, который вдавливает медь, но прорезает пластиковую изоляцию), которые остаются надежными в течение многих лет. Зажимные детали могут быть изготовлены из медных сплавов, поэтому нет проблем с разнородными металлами. Оксид меди не является ни твердым, ни изолирующим (это полупроводник), поэтому медный провод просто обеспечивает лучшее соединение.

Whit3rd
источник
5
Алюминиевая проводка была (на короткое время и давным-давно) использовалась в электрических дропах и разветвлениях домов в США - Link . Однако его использование было исключено, когда начались домашние пожары из-за разнородных металлов.
rdtsc
4
@rdtsc: это полный список. У меня был сотрудник из Восточной Германии, и он сказал, что алюминиевая проволока обычно используется в домах там. Мужественность, которая указана в вашей ссылке, была их главной проблемой. Алюминиевый провод «вытекает» из-под винтовых соединителей, и соединение становится плохим. Он сказал, что нередко подключать что-либо и взрывать розетку, потому что соединение было настолько плохим, что алюминий достаточно нагрелся, чтобы испариться. Вспышка, взрыв, замени розетку, если дом не сгорел.
JRE
Я лично испытал сбой соединения из-за алюминиевой проводки. Не весело. Просто рад, что я был дома, когда везде начали бросать искры. Ответили на вопрос: «Почему этот переключатель всегда такой теплый?»
JS.
В спешке, они просто сократили алюминиевые сплавы, используемые для линий электропередач, плохой план. С тех пор они разработали новые сплавы специально для архитектурной проводки и запретили старые сплавы. Сейчас он широко используется для больших вещей (50 ампер и выше) ... но настолько опасается / избегает для небольших цепей, что никто не потрудится его запастись. Вы можете использовать это, но вы не можете получить его.
Харпер - Восстановить Монику
9

Чтобы добавить простое резюме к существующим ответам:

Алюминий обычно не используется в проводе, потому что, хотя он и является хорошим проводником, он делает механически плохой провод.

Rdtsc дал очень хорошую ссылку в комментарии. В этом списке перечислены все проблемы, с которыми вы столкнетесь при использовании алюминиевой проволоки.

Суть в том, что алюминий обладает плохими механическими свойствами для использования в качестве проволоки.

Краткий список его худших свойств:

  1. Это не достаточно пластичный (усталость и легко ломается)
  2. Это слишком вредно (выдавливается и «течет» под давлением, что приводит к плохим соединениям)
  3. Он расширяется и сжимается больше при изменении температуры, что приводит к плохим соединениям.

У этого также есть плохие химические свойства - окисление, которое упоминает Whit3rd.

О, да. Также не легко паять.

JRE
источник
5

Глядя на таблицу электропроводности, алюминиевые сплавы 7075 имеют более низкую электропроводность, чем чистый алюминий, для некоторых из них почти половина. Кроме того, Википедия говорит, что сплавы 7075 довольно дороги (по сравнению с другими алюминиевыми сплавами), но я не знаю, как они сравниваются с ценами на медь. Эти проблемы вместе, вероятно, объясняют, почему, несмотря на то, что 7075 сплавов доступны уже более 70 лет, они, похоже, не использовались ни в каких электрических приложениях . Как правильно упоминает @Harper ниже, алюминиевые сплавы серии 8000 обычно используются в электротехнике .

Текущий способ сделать дешевые кабели данных - покрытый медью алюминий (CCA) . Вы можете сами соответствовать стандарту ASTM B566 и посмотреть, каков точный состав идеального кабеля CCA (это не означает, что ваши производители Won Hung Lo даже будут придерживаться этого.) Это примерно 10-15% меди и остального алюминия , Сводная информация о свойствах кабеля CCA от его производителя (в соответствии с вышеупомянутым стандартом) приведена на этой странице , например. Есть также ISO 13832, охватывающий CCA, который, кажется, просто включает в себя вышеупомянутый стандарт B566, когда речь идет о CCA. UL также ссылается на B566 в своих службах тестирования.

Однако обратите внимание, что ни один кабель CCA в настоящее время не может быть законно объявлен как Cat 5e / 6. Это потому, что эти стандарты требуют меди ; подробнее здесь . Хотя я знаю, что интернет-провайдеры с миллионами пользователей, использующих CCA [для окончательного соединения с клиентом в помещениях], кажутся окупаемыми для них ... даже на скорости 1 Гбит / с. Но они могут позволить себе тестировать кабели в соответствии со своими собственными стандартами. Также обратите внимание, что кабели CCA также не соответствуют некоторым [главным образом американским] стандартам строительных норм; провайдеры, на которых я ссылался, расположены где-то в Восточной Европе (хотя и в ЕС); они также используют в основном оборудование Huawei.

Напротив, стандарт ANSI / SCTE 100 (2010) для коаксиального кабеля на 75 Ом, тем не менее, допускает использование сердечника кабеля B566 CCA (класс 10% - медь); и это хорошо для работы 5 МГц-1 ГГц (с -20dB SRL).

Я не знаю (или беспокоюсь) о стандартах USB-кабелей, чтобы точно сказать, что они разрешают или требуют ...

шипение
источник
1
Во-первых, если вы хотите получить одобрение UL или инспектора, вы должны использовать 8000 сплавов, а не 7000. Они сделаны специально для архитектурной и проводки шасси. Во-вторых, вы смотрите на это условно - сравнивая датчик, т.е. объем. Это имеет значение только в обмотках якоря. Металлы продаются на вес. Если сравнивать по весу, Al в два раза лучше проводника, чем Cu. Если сравнивать по стоимости, то в 10 раз лучше, в зависимости от рынка.
Харпер - Восстановить Монику
2

Дешевый 75-омный коаксиальный кабель, используемый для телевидения, обычно имеет свободную оплетку из алюминиевого провода с тонкой тонкой алюминиевой оболочкой. Я думаю, что центральный проводник покрыт медью.

Неприятный дешевый материал, но пригодный для использования при обжатии.

Спехро Пефхани
источник
0

Для очень тонкого кабеля Ethernet 24-го калибра просто не хватает металла, чтобы существенно повлиять на общую стоимость изготовления кабеля.

Харпер - Восстановить Монику
источник