Tác động của nhiệt độ lên dây dẫn điện

Cùng với một kiểu thời tiết dù trong nhà hay ngoài trời, không khí khô hay ẩm ướt, dây và cáp điện được đặt trong ống dẫn hay chôn trực tiếp dưới đất thì chỉ nhiệt độ nóng và lạnh thôi cũng đã là một tiêu chí ảnh hưởng rất lớn đến khả năng dẫn điện. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của dây dẫn.

I. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên dây dẫn điện

Kim loại được coi là chất dẫn điện loại thứ nhất, dẫn dòng điện mà không thay đổi thành phần hóa học, trái ngược với chất dẫn điện loại thứ hai (nung chảy, dung dịch), làm thay đổi thành phần của chúng. Độ dẫn điện của các kim loại khác nhau là khác nhau, giá trị cao nhất là bạc, nếu chúng ta lấy nó là 100% thì độ dẫn điện tương đối của đồng là 91 – 92; nhôm – 50; sắt – 12%.

1. Tác động của nhiệt

Khi nhiệt độ tăng thì độ dẫn điện của kim loại giảm, lý do cho điều này là do dao động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng lên khi bị nung nóng, ngăn cản chuyển động tự do của các electron. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm thì độ dẫn điện của kim loại tăng tuyến tính. Ở nhiệt độ gần độ 0 tuyệt đối (tức khoảng -273.15°C), một số kim loại có hiện tượng siêu dẫn (tức là điện trở ~0).

Nhiệt quá cao thường làm cho cáp trở nên nóng hơn, làm tăng điện trở, khả năng tải điện trở nên kém hơn, tác động này gây tổn thất nhiều cho đường dây làm bằng cáp nhôm của đường dây điện trên không.

Như hình ảnh ở đầu bài viết, bạn có thể thấy lớp cách điện (insulator) cũng bị ảnh hưởng, chỉ có thể chịu được hư hỏng do nhiệt đến một mức độ nhất địnnh và quá ngưỡng sẽ bị nóng chảy và hư hỏng.

2. Cách kiểm tra

Kiểm tra độ dẫn điện của dây dưới sự thay đổi nhiệt độ được thực hiện trong phòng thí nghiệm và đã rút ra kết luận ở trên. Việc kiểm tra ảnh hưởng của nhiệt lên dây chủ yếu liên quan tới thời tiết lạnh.

Ở nước ngoài, thử nghiệm va đập và thử uốn cong trong điều kiện thời tiết lạnh thường là một bài kiểm tra tiêu chuẩn nhằm dự đoán hoạt động của dây dẫn điện trong thời tiết lạnh. Thử nghiệm uốn cong để xác định độ dẻo của dây dẫn khi uốn ở nhiệt độ lạnh, trong khi thử nghiệm va đập xác định xem cáp có dễ bị hư hỏng ở một ngưỡng nhiệt nhất định hay không. -60°C là một trong những ngưỡng nhiệt phổ biến được chọn cho các bài test.

II. Ngưỡng nhiệt hoạt động của các loại dây cáp điện

Nhiệt độ hoạt động của cáp điện đề cập đến nhiệt độ tối thiểu và tối đa mà cáp có thể hoạt động với hiệu suất cao nhất trong khoảng thời gian không giới hạn. Đây là một tiêu chí quan trọng khi chọn dây và cáp cho một ứng dụng cụ thể nào đó. Nhiệt độ hoạt động có thể thay đổi và phụ thuộc vào năng lực của nhà sản xuất.

• Dây, cáp cách điện bằng nhựa PVC: -15°C đến 70°C;
• Dây, cáp cách điện bằng PE: -65°C đến 75°C;
• Dây, cáp cách điện bằng XLPE: -65°C đến 90°C;
• Dây, cáp cách điện bằng Cao su silicone: -60°C đến 180°C;
• Dây, cáp cách điện bằng EPR: -50°C đến 120°/ 150°C;
• Dây, cáp cách điện bằng EPDM: -50°C đến + 120° / 150°C;
• Dây, cáp cách điện bằng CPE: -18°C đến 105°C;
• Dây, cáp cách điện bằng PTFE: -240°C đến 290°C.

Trong các khu vực đông dân cư, sử dụng cách điện nhiệt cho các ứng dụng ngoài trời dường như là giải pháp tốt nhất. Tốt nhất là không sử dụng cáp có lớp cách điện PVC ở ngoài trời ở những nơi nhiệt thấp vào mùa đông có thể xuống dưới -15 ° C hoặc -20 ° C.