So sánh dây nhôm và dây đồng, nhôm mạ đồng

Chúng ta đã hiểu rõ dây dẫn điện là ruột dẫn (conductor) trong dây, cáp điện. Tác dụng của nó là dẫn dòng điện chạy dọc theo dây từ nguồn tới tải, do đó nó thường là kim loại như dây đồng và nhôm. Trong phạm vi điện dân dụng, gần như 100% sử dụng dây đồng, tuy nhiên trong mạng lưới hạ thế đến cao thế, cả dây nhôm cũng được sử dụng. Do đó trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu ưu nhược điểm của chúng, cũng như khi nào nên chọn dây nhôm và khi nào nên chọn dây đồng nhé!

I. So sánh dây nhôm và dây đồng

Trong số các kim loại dẫn điện, đồng và nhôm có điện trở suất thấp và độ dẫn điện cao và có chi phí vừa phải nhất. Trước đông có bạc dẫn điện tốt hơn nhưng chi phí giá thành cao nên không được dùng làm dây dẫn, nhôm dẫn điện kém hơn đồng. Nếu lấy đồng làm chuẩn dẫn điện 100% thì nhôm sẽ nằm ở khoảng 60 – 75%, điều này có nghĩa là nếu dây đồng 1mm2 tải được dòng điện ~ 10A thì dây nhôm 1mm2 tải được dòng điện ~ 6 – 7A.

• Đồng là kim loại có tính dẫn điện rất cao chỉ sau bạc, lại có thể cuộn thành dây nhỏ và uốn cong mà không bị giòn gãy, khả năng chịu nhiệt tốt nhưng khá nặng, giá thành cao so với nhôm.
• Nhôm có tĩnh dẫn điện thấp hơn đồng, độ giòn và độ đàn hồi kém hơn nhưng nhẹ hơn 1/3 so với đồng và giá thành rẻ hơn.

1. Khi nào nên dùng dây nhôm, đồng

1. Dựa trên 2 đặc điểm này, dây đồng được dùng làm dây điện, dây nhôm không thể dùng để sản xuất dây điện. Dây nhôm thường chỉ dùng để sản xuất cáp điện – tức là loại cáp có sợi bện và kích thước lớn (từ 10mm2 trở lên) và không được dùng để sản xuất dây điện dân dụng (tiết diện dây thường 10mm2).
2. Vì giá thành và trọng lượng của đồng cao hơn nhôm rất nhiều nên dây nhôm sẽ được ưu tiên sản xuất cho các dự án đường dây tải điện cao thế trên không. Về bài toán kinh tế lựa chọn dây nhôm hay đồng cho đường dây trên cao đã có câu trả lời, bạn có thể xem chi tiết trong bài viết này.
3. Đối với đường dây cáp điện ngầm đặt dưới lòng đất hoặc dưới đáy biển, dù chi phí cao hơn rất nhiều nhưng đa số lại chọn cáp đồng ngầm thay vì cáp nhôm ngầm. Về bài toán kinh tế này, bạn hãy đọc thêm tại đây.

Có thể bạn muốn biết: Sự khác nhau giữa dây điện và cáp điện

2. Có nên nối dây đồng với dây nhôm?

âu trả lời là KHÔNG. Bạn có thể nghe thấy những câu trả lời khác nhau cho câu hỏi này, ví dụ:

1. Vì nhôm và đồng có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau. Khi dòng điện chạy qua, chúng sẽ giãn nở theo những cách khác nhau và khi dòng điện dừng lại, chúng sẽ co lại theo một cách khác nhau. Hiện tượng giãn nở và co lại làm thay đổi hình dạng của dây dẫn và tiếp điểm tiếp xúc giữa đồng với nhôm trở nên kém, dẫn đến hiện tượng điểm tiếp xúc nóng lên và có thể làm nóng chảy cách điện, đối với hệ thống điện áp cao thậm chí còn xuất hiện hồ quang điện.
2. Nhôm tạo thành một màng không dẫn điện oxit trên bề mặt của nó, màng này sẽ ngăn chặn sự tiếp xúc giữa hai dây bởi vì màng oxit dẫn điện kém, kết quả khi quá trình này tiếp tục diễn ra thì điểm tiếp xúc sẽ ngày càng kém và cuối cùng khiến nó nóng lên, cách điện hỏng… gây chập cháy hoặc hồ quang.
3. Sự tiếp xúc giữa đồng và nhôm tạo ra sự ăn mòn kim loại do điện hóa (Galvanic), chắc chắn sẽ dẫn đến hiện tượng quá nhiệt ở điểm tiếp xúc.

Bạn hãy xem chi tiết tại đây để hiểu rõ hơn lý do không nên nối 2 dây này với nhau.

II. So sánh dây nhôm mạ đồng và dây đồng

Tên tiếng anh của nhôm mạ đồng là Copper Clad Aluminium và gọi tắt là CCA, nó được người Đức giới thiệu lần đầu tiên vào những năm 1930. Loại dây này được sản xuất bằng cách phủ một lớp đồng mỏng lên bề mặt dây nhôm hoặc hợp kim nhôm/thép, độ dày của lớp đồng từ 0.55mm trở lên. Hiện nay các nước Châu Mỹ đã thay thế cáp đồng nguyên chất bằng cáp nhôm phủ đồng.

Tại sao họ lại sử dụng loại vật liệu này thay cho dây đồng? Bạn hãy tìm hiểu những lý do dưới đây để so sánh 2 loại này với nhau.

1. Dễ vận chuyển lắp đặt: Dây nhôm mạ đồng bản chất là lõi nhôm nên vẫn nhẹ hơn rất nhiều so với đồng, dễ dàng vận chuyển cáp và lắp đặt cáp.
2. Hiệu suất tải điện gần tương tự như nhau. Để giải thích cho hiện tượng này, bạn cần phải hiểu về hiệu ứng bề mặt của dòng điện xoay chiều. Trong trường hợp tần số cao 5MHz, dòng điện chạy trên lớp đồng ạ có độ dày khoảng 0,025 mm gần bề mặt. Theo đó thì điện chỉ chạy gần bề mặt của dây dẫn tức là ở lớp đồng mạ chứ không phải ở lõi dây là nhôm, do đó khả năng tải điện của hai loại gần như tương tự nhau. Do đó dây nhôm mạ đồng thích hợp cho cáp tín hiệu.
3. Tính kinh tế. Từ chi phí giá thành cho tới vận chuyển và lắp đặt, dây nhôm mạ đồng đều rẻ hơn dây đồng.

Những người trong cuộc cho rằng việc sử dụng dây nhôm mạ đồng trong ngành dây và cáp điện cũng là một cách tốt để giải tỏa áp lực hiện nay cho tình trạng khan hiếm dây đồng vì ưu điểm là trọng lượng nhỏ và hiệu suất truyền tải tốt. Tuy nhiên thực tế là nó vẫn chỉ được ứng dụng trong sản xuất cáp truyền tải tín hiệu và dữ liệu như cáp đồng trục chứ thực tế chưa được ứng dụng để thay thế hoàn toàn cho dây đồng.