Alüminyum bina kablolama - Aluminum building wiring
Alüminyum bina tesisatı , konut inşaatı veya alüminyum elektrik iletkenleri kullanan evler için bir tür elektrik tesisatıdır . Alüminyum , bakırdan daha iyi bir iletkenlik-ağırlık oranı sağlar ve bu nedenle, bazı uçakların güç kablolarının yanı sıra, havai enerji nakil hatları ve yerel güç dağıtım hatları dahil olmak üzere, elektrik şebekelerinin kablolanması için de kullanılır . Kamu hizmetleri şirketleri, 1800'lerin sonlarından 1900'lerin başlarına kadar elektrik şebekelerinde elektrik iletimi için alüminyum tel kullandılar. Bakır tellere göre maliyet ve ağırlık avantajları vardır . Güç iletim ve dağıtım uygulamalarında alüminyum tel günümüzde hala tercih edilen malzemedir.
Kuzey Amerika konut inşaatında, yüksek bakır fiyatları döneminde 1960'lardan 1970'lerin ortalarına kadar kısa bir süre için tüm evleri kablolamak için alüminyum tel kullanıldı. O zamanlar elektrikli cihazlar (prizler, anahtarlar, aydınlatma, fanlar vb.) kullanılan alüminyum telin belirli özellikleri göz önünde bulundurularak tasarlanmamıştı ve telin kendi özellikleriyle ilgili bazı sorunlar vardı, kurulumlar yapılıyordu. alüminyum tel ile sorunlara karşı çok daha hassastır. Sorunları azaltmak için hem tel hem de cihazlar için revize edilmiş üretim standartları geliştirildi. Şube devrelerinde kullanılan bu eski alüminyum kabloya sahip mevcut evler, potansiyel bir yangın tehlikesi arz etmektedir.
Malzemeler
Alüminyum tel, 1880'lerin sonlarında inşa edilmeye başlanan modern güç dağıtım sistemlerinin başlamasından kısa bir süre sonra, özellikle güç iletim hatları ile ilgili elektrik tesisleri tarafından önemli bir süre elektrik iletkeni olarak kullanılmıştır . Alüminyum tel daha büyük bir ihtiyaç tel göstergesi daha bakır tel aynı taşımak akımı , ama yine de belirli bir uygulama için bakır tel daha az pahalıdır.
Elektrik iletkenleri için kullanılan alüminyum alaşımları , aynı kesitteki bakır kadar sadece yaklaşık %61 iletkendir , ancak alüminyumun yoğunluğu bakırınkinin %30,5'idir. Buna göre, bir pound alüminyum, iki pound bakır ile aynı akım taşıma kapasitesine sahiptir. Bakırın maliyeti alüminyumun ağırlığının yaklaşık üç katı olduğundan (2017 itibariyle yaklaşık 1 ABD Doları/lb'ye karşılık kabaca 3 ABD Doları/libre), alüminyum teller aynı iletkenliğe sahip bakır telin maliyetinin altıda biridir. Destek kuleleri veya yapıların aynı akımı taşımak için tellerin sadece yarısını desteklemesi gerektiğinden , özellikle alüminyum tellerin daha düşük ağırlığı, bu elektrik iletkenlerini elektrik hizmetleri tarafından güç dağıtım sistemlerinde kullanım için çok uygun hale getirir .
1960'ların başlarında, Kuzey Amerika'da bir konut inşaatı patlaması olduğu ve bakır fiyatlarının yükseldiği zaman, alüminyum yapı teli , evlerde daha düşük yük dal devreleri için kullanılabilecek kadar küçük boyutlarda, yardımcı sınıf AA-1350 alüminyum alaşımı kullanılarak üretildi. 1960'ların sonlarında, kullanım sınıfı AA-1350 alaşımlı alüminyum ile yapılan bina teli için dal devre bağlantılarıyla ilgili sorunlar ve arızalar yüzeye çıkmaya başladı ve bu, bu alaşımın bina teli için kullanımının yeniden değerlendirilmesine ve ihtiyacın belirlenmesine neden oldu. alüminyum yapı teli üretmek için daha yeni alaşımlar için. Hala bazı uygulamalarda yaygın olarak kullanılan ilk 8000 serisi elektrik iletken alaşımı, 1972 yılında Aluminium Company of America ( Alcoa ) tarafından geliştirilmiş ve patenti alınmıştır . Bu alaşım, AA-8030 (1973'te Olin tarafından patentlenmiştir) ve AA-8176 (1975 ve 1980'de Southwire tarafından patentlenmiştir) ile birlikte mekanik olarak bakır gibi performans gösterir.
Daha önce kullanılan eski AA-1350 alaşımından farklı olarak, bu AA-8000 serisi alaşımlar, ANSI C119.4:2004'te açıklandığı gibi, standart akım döngüsü testi veya akım döngüsü daldırma testinden (CCST) sonra da çekme mukavemetlerini korur. Tavlama derecesine bağlı olarak, AA-8176 daha az geri esneme etkisi ile %30'a kadar uzayabilir ve daha yüksek bir akma mukavemetine sahiptir ( soğuk işlenmiş bir AA-8076 tel için 19,8 ksi veya 137 MPa ).
1970'lerin ortalarından önce alüminyum kablo tesisatı yapılmış bir evde (1972 öncesi alüminyum tel stoğunun kullanılmasına izin verildiğinden) muhtemelen güç iletimi için geliştirilmiş eski AA-1350 alaşımından yapılmış kablolar vardır. AA-1350 alüminyum alaşımı, o sırada kullanılan elektrikli cihazlardan kaynaklanan arızalara ve kötü işçilikten kaynaklanan arızalara daha duyarlı hale getiren mekanik özellikler nedeniyle evlerde şube devresi kablolaması ile ilgili sorunlara daha yatkındı.
1977 Beverly Hills Supper Club yangını , kötü döşenmiş alüminyum kabloların tetiklediği kayda değer bir olaydı.
Modern bina inşaatı
Modern inşaat için alüminyum bina kabloları , Ulusal Elektrik Kodu (NEC) gibi endüstri standartlarında belirtildiği gibi AA-8000 serisi alüminyum alaşımından (bazen "yeni teknoloji" alüminyum kablolama olarak anılır) üretilir . Modern konut inşaatı için Kuzey Amerika'nın çoğunda daha büyük ölçülü çok telli alüminyum telin (#8 AWG'den daha büyük ) kullanımı oldukça yaygındır. Alüminyum tel konut uygulamalarında şebekeden binaya düşük voltajlı servis besleyicileri için kullanılır . Bu, yerel elektrik hizmetleri şirketleri tarafından belirtilen malzeme ve yöntemlerle kurulur. Ayrıca, AA-8000 serisi alüminyum alaşımından yapılmış daha büyük alüminyum örgülü bina teli, elektrik hizmetleri (örneğin, şebeke bağlantısından servis kesici paneline servis giriş iletkenleri) ve alt paneller, aralıklar gibi daha büyük branş devreleri için kullanılır. çamaşır kurutma makineleri ve klima üniteleri.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, AA-8000 serisi alüminyum alaşımdan yapılmış katı alüminyum tellerin Ulusal Elektrik Koduna göre 15-A veya 20-A dal devresi kablolaması için izin verilir. Sonlandırmaların, sorunlu olabilecek alüminyum tel için derecelendirilmesi gerekir. Bu, özellikle bükümlü konektörlerle yapılan kablodan kabloya bağlantılarla ilgili bir sorundur. 2017 itibariyle, tipik daha küçük dal devre kablosu boyutları için çoğu bükümlü konektörler, hatta bakırı alüminyum kablolara bağlamak için tasarlanmış olanlar bile, alüminyumdan alüminyuma bağlantılar için derecelendirilmemiştir, bir istisna Marette #63 veya #65'tir. Kanada, ancak ABD'de kullanım için UL tarafından onaylanmamıştır. Ayrıca alüminyum alaşımlarının artan direnci nedeniyle alüminyum telin boyutunun aynı devre için kullanılan bakır tele göre daha büyük olması gerekir. Örneğin, standart aydınlatma armatürlerini besleyen 15-A'lık bir branşman devresi, NEC'ye göre #14 AWG bakır bina teli veya #12 AWG alüminyum bina teli ile kurulabilir . Ancak, daha küçük katı alüminyum dal devresi kablolaması, Kuzey Amerika'da konut inşaatı için neredeyse hiç kullanılmamaktadır.
eski evler
AA-1350 alaşımlı alüminyum tel, 1960'ların başlarında dal devre kablolarında ilk kez kullanıldığında , aynı elektrikli cihazlarla bakır tel ile aynı şekilde katı alüminyum tel kuruldu.
Katı telli (15-/20-A devreleri) daha küçük dal devreleri için, bir elektrik telinin bir elektrikli cihaza tipik bağlantıları, genellikle telin cihazdaki bir vidanın etrafına sarılması ve ardından terminal olarak da adlandırılan vidanın sıkılmasıyla yapılır. . Aynı zamanda, elektrikli cihazlar için çelik vidaların kullanımı pirinç vidalardan daha yaygın hale geldi.
Zamanla, katı alüminyum telli bu sonlandırmaların çoğu, uygun olmayan bağlantı teknikleri ve farklı dirençlere ve önemli ölçüde farklı termal genleşme katsayılarına sahip farklı metallerin yanı sıra katı tellerin özellikleriyle ilgili sorunlar nedeniyle başarısız olmaya başladı . Bu bağlantı arızaları, elektrik yükü altında ısı üreterek bağlantıların aşırı ısınmasına neden oldu.
Daha büyük boyutlu çok telli alüminyum teller, katı alüminyum tellerle aynı tarihsel sorunlara sahip değildir ve daha büyük boyutlu teller için ortak sonlandırmalar, pabuç adı verilen çift dereceli sonlandırmalardır. Bu pabuçlar tipik olarak, bir alüminyum tel veya bir bakır teli barındırabilen, kaplanmış bir alüminyum alaşımdan yapılır. Uzun süreli kurulumlar güvenilirliğini kanıtladığından, uygun sonlandırmalı daha büyük telli alüminyum kablolama genellikle güvenli kabul edilir.
sorunlar
Konut yapımında eski katı alüminyum kabloların kullanılması, elektrikli cihazlarda bağlantı arızalarına neden oldu, ABD Tüketici Ürün Güvenliği Komisyonu'na (CPSC) göre ev yangınlarına karıştı ve bazı bölgelerde ev sahibi sigortası yaptırmak zor olabilir. eski alüminyum kablolara sahip bir ev için. Bu bağlantıların başarısız olmasının birkaç olası nedeni vardır. İki ana neden, yanlış kurulumlar (kötü işçilik) ve 1960'lardan 1970'lerin ortasına kadar kullanılan alüminyum tel ile özellikle sonlandırma elektrikli bir cihazdaki çelik vida olduğunda sonlandırmalar arasındaki genleşme katsayısındaki farklılıklardı . Bildirilen tehlikeler, daha eski katı alüminyum branşman devre kablolarıyla ilişkilidir ( 8 AWG'den daha küçük )
Yanlış kurulumlar
1960'larda ve 1970'lerde kurulan ve düzgün bir şekilde kurulan birçok alüminyum tel sonlandırması sorunsuz bir şekilde çalışmaya devam ediyor. Ancak, özellikle bağlantılar başlangıçta doğru şekilde kurulmadıysa, gelecekte sorunlar ortaya çıkabilir.
Yanlış kurulum veya kötü işçilik şunları içerir: kabloları aşındırmamak, korozyon önleyici uygulamamak, kabloları terminal vidalarının etrafına sarmamak, kabloları terminal vidalarının etrafına yanlış şekilde sarmak ve bağlantı vidalarında yetersiz tork. Bağlantı vidasında çok fazla torkla yapılan bağlantılarda özellikle daha yumuşak alüminyum telle tele zarar verdiği için problemler olabilir .
Genleşme ve sürünme katsayısı
Alüminyum tel ile ilgili sorunların çoğu, tipik olarak, daha eski (1972 öncesi) AA-1350 alaşımlı katı alüminyum tel ile ilişkilidir, bazen "eski teknoloji" alüminyum kablolama olarak adlandırılır, çünkü bu telin özellikleri önemli ölçüde daha fazla genleşme ve büzülmeye neden olur. bakır telden veya günümüz AA-8000 serisi alüminyum telden daha iyidir. Daha eski yekpare alüminyum telin de sürünme adı verilen bir özellikle ilgili bazı sorunları vardı , bu da telin yük altında zamanla kalıcı olarak deforme olmasına veya gevşemesine neden oluyordu.
1970'lerin ortalarından önce kullanılan alüminyum tel biraz daha yüksek bir sürünme oranına sahipti, ancak daha önemli bir konu, alüminyum telin kritik bir şekilde, sonlandırmalar için bu süre zarfında pirinç vidalar yerine yaygın olarak kullanılan çelik vidalardan önemli ölçüde değişen bir genleşme katsayısına sahip olmasıydı. prizler ve anahtarlar gibi cihazlar. Alüminyum ve çelik, termal yük altında önemli ölçüde farklı oranlarda genişler ve büzülür, bu nedenle, özellikle başlangıçta vidaların yetersiz torku ile birlikte zamanla alüminyumun kaymasıyla birlikte kurulan eski sonlandırmalar için bir bağlantı gevşeyebilir. Gevşek bağlantılar zamanla giderek kötüleşir.
Bu döngü, bağlantıda aşırı ısınmaya yol açan azaltılmış bir temas alanı ile bağlantının hafifçe gevşemesinden ve iletken ile terminal vidası arasında metaller arası çelik/alüminyum bileşiklerinin oluşmasına izin verilmesinden kaynaklanır. Bu, ek aşırı ısınmaya yol açan daha yüksek bir direnç bağlantısına neden oldu. Birçoğu sorunun oksidasyon olduğuna inansa da, çalışmalar bu durumlarda oksidasyonun önemli olmadığını göstermiştir.
Elektrikli cihaz derecelendirmeleri
1960'larda kullanılan birçok elektrikli cihazın daha küçük düz çelik terminal vidaları vardı, bu da o sırada kullanılan alüminyum tellerin bu cihazlara bağlanmasını sorunlara karşı çok daha savunmasız hale getirdi. 1960'ların sonlarında, alüminyum tel ile kullanılması amaçlanan cihazlar için standartları belirleyen CU/AL (bakır-alüminyum anlamına gelir) olarak bilinen bir cihaz spesifikasyonu oluşturuldu. Bu cihazlardan bazıları, kabloyu daha güvenli bir şekilde tutmak için daha büyük alttan kesilmiş vidalı terminaller kullandı.
Ne yazık ki, CU/AL anahtarları ve prizleri alüminyum tel ile yeterince iyi çalışmadı ve CO/ALR (bakır-alüminyum anlamına gelir, revize edilmiş) adlı yeni bir spesifikasyon oluşturuldu. Bu cihazlar, alüminyuma benzer bir metal gibi davranmak ve benzer bir oranda genleşmek üzere tasarlanmış pirinç vidalı terminaller kullanır ve vidalar daha da derin alt kesiklere sahiptir. CO/ALR derecelendirmesi yalnızca standart ışık anahtarları ve prizler için mevcuttur; CU/AL, devre kesiciler ve daha büyük ekipmanlar için standart bağlantı işaretidir.
Oksidasyon
Çoğu metal ( altın gibi birkaç istisna dışında ) havaya maruz kaldığında serbestçe oksitlenir. Alüminyum oksit bir elektrik iletkeni değil , daha çok bir elektrik yalıtkanıdır . Sonuç olarak, oksit tabakası boyunca elektronların akışı büyük ölçüde engellenebilir. Ancak oksit tabakası yalnızca birkaç nanometre kalınlığında olduğundan, eklenen direnç çoğu koşulda fark edilmez. Alüminyum tel düzgün bir şekilde sonlandırıldığında, mekanik bağlantı, mükemmel bir elektrik bağlantısı oluşturmak için ince, kırılgan oksit tabakasını kırar. Bu bağlantı gevşetilmediği sürece oksijenin daha fazla oksit oluşturmak için bağlantı noktasına nüfuz etmesi mümkün değildir.
Elektrikli cihaz sonlandırma vidasına yetersiz tork uygulanırsa veya cihazlar CO/ALR dereceli değilse (veya kesiciler ve daha büyük ekipman için en azından CU/AL dereceli değilse), bu alüminyum telin yetersiz bağlantısına neden olabilir. Ayrıca, eski alüminyum tel ve çelik sonlandırma vidalarının termal genleşme oranlarındaki önemli fark nedeniyle, bağlantılar zamanla gevşeyerek tel üzerinde bir miktar ek oksit oluşumuna neden olabilir. Bununla birlikte, alüminyum tel uçlarının arızalanmasında oksidasyonun önemli bir faktör olmadığı bulundu.
Alüminyum ve bakır tellerin birleştirilmesi
Diğer bir konu ise alüminyum telin bakır tele birleştirilmesidir. Alüminyum tellerin yüzeyinde meydana gelen ve kötü bağlantıya neden olabilen oksidasyona ek olarak, alüminyum ve bakır farklı metallerdir. Sonuç olarak, elektrolit varlığında galvanik korozyon meydana gelebilir ve bu bağlantıların zamanla kararsız hale gelmesine neden olur.
Yükseltmeler ve onarımlar
1970'lerden önceki eski alüminyum branşman devre kablolarına sahip evler için çeşitli yükseltmeler veya onarımlar mevcuttur:
- Evi bakır tellerle tamamen yeniden kablolamak (genellikle maliyet engelleyicidir)
- Kısa bir bakır telin (pigtail) orijinal alüminyum tele birleştirilmesini ve ardından bakır telin mevcut elektrikli cihaza bağlanmasını içeren "domuz kuyruğu". Bakır helezonun mevcut alüminyum tele eklenmesi, özel kıvrımlı konektörler, özel minyatür pabuç tipi konektörler veya onaylı bükümlü konektörler (özel kurulum prosedürleriyle) ile gerçekleştirilebilir. Domuz kuyruğu genellikle zamandan ve paradan tasarruf sağlar ve kablolamanın kendisi zarar görmediği sürece mümkündür.
Bununla birlikte, ABD Tüketici Ürün Güvenliği Komisyonu (CPSC) şu anda domuz kuyruğu yöntemini kullanarak "kalıcı onarım" için yalnızca iki alternatif önermektedir. Daha kapsamlı olarak test edilen yöntem, COPALUM konektörleri adı verilen özel kıvrımlı konektörler kullanır. Nisan 2011 itibariyle, CPSC ayrıca AlumiConn konektörleri adı verilen minyatür pabuç tipi konektörleri de tanımıştır. CPSC ile pigtails kullanımını dikkate tel fındık bir geçici onarım ve hatta geçici bir tamire hala onarım teşebbüs ile tehlikeler olamayacağını özel kurulum prosedürleri ve notlar önerir.
COPALUM konektörleri, bakır ve alüminyum tel arasında soğuk bir kaynak oluşturan ve kalıcı, bakım gerektirmeyen bir onarım olarak kabul edilen özel bir sıkma sistemi kullanır. Bununla birlikte, muhafazalarda özel bir sıkma aletinin kullanılmasına izin vermek için yeterli uzunlukta kablo bulunmayabilir ve sonuçta ortaya çıkan bağlantılar, sınırlı alan (veya "kutu dolumu") nedeniyle bazen mevcut muhafazalara monte edilemeyecek kadar büyüktür. Bitmemiş yüzeyler için bir muhafaza genişletici monte etmek, muhafazayı daha büyük bir kasa ile değiştirmek veya ek bir bitişik muhafaza kurmak, kullanılabilir alanı artırmak için yapılabilir. Ayrıca, COPALUM konektörlerinin kurulumu maliyetlidir, kolayca satın alınamayan özel aletler ve üretici tarafından bunları kullanmak için sertifikalandırılmış elektrikçiler gerektirir ve bazen bu konektörleri kurmak için sertifikalı yerel elektrikçiler bulmak çok zor olabilir.
AlumiConn minyatür pabuç konektörü, kalıcı bir onarım için de kullanılabilir. Bunları monte eden bir elektrikçi için gerekli olan tek özel alet, kalifiye elektrik müteahhitleri tarafından kolayca temin edilmesi gereken özel bir tork tornavidadır. Konektör ayar vidalarında uygun tork, kabul edilebilir bir onarım için kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte, Alumiconn konektörlerinin kullanılması, diğer yöntemlere kıyasla eski alüminyum kablolar için nispeten daha yeni bir onarım seçeneğidir ve bu konektörlerin kullanımı, sınırlı muhafaza alanı ile COPALUM konektörleri ile aynı veya benzer sorunlardan bazılarına sahip olabilir.
Alüminyum ile bakır teli birleştirmek için özel çevirmeli konektörler (veya "tel somunları" ) mevcuttur; bunlar , polibüten bazında çinko tozundan yapılmış bir antioksidan bileşik ile önceden doldurulmuş ve telleri aşındırmak için bileşiğe silikon dioksit eklenmiştir. 2014 itibariyle, ABD'de alüminyum ve bakır dal devre kablolarını bağlamak için derecelendirilmiş veya "UL Listeli" yalnızca bir adet çevirmeli konektör vardı ve bu da İdeal No. 65 "Twister Al/Cu kablo konektörü". Bu özel çevirmeli konektörler belirgin bir mor renge sahiptir, 1995'ten beri alüminyumdan bakıra branşman devresi kablo bağlantıları için UL Listesindedir ve üreticinin mevcut literatürüne göre "bir bakır iletkeni alüminyum branş devre kablolarına pig-taillemek için mükemmeldir. güçlendirme uygulamaları". CPSC hala İdeal no. 65 "Twister Al/Cu tel konektörü", geçici bir onarım olacak .
CPSC'ye göre, geçici bir onarım olarak eski alüminyum tellere bakır örgüler eklemek için (listelenen) bükümlü konektörlerin kullanılması bile, tellerin aşındırılması ve önceden bükülmesi dahil olmak üzere özel kurulum prosedürleri gerektirir. Ancak, ideal no için üreticinin talimatları. 65 Twister sadece tellerin önceden bükülmesini önerir ve gerekli olduğunu belirtmez. Ayrıca, üreticinin güncel literatüründe önceden doldurulmuş "bileşik kesim alüminyum oksit" belirtilmiş olmasına rağmen, talimatlar CPSC tarafından tavsiye edildiği gibi tellerin fiziksel olarak aşındırılmasından bahsetmemektedir. Bazı araştırmacılar bu kablo konektörü için UL listesini/testlerini eleştirdiler ve testlerde (ön bükümsüz) ve kurulumlarda sorunlar olduğu bildirildi. Bununla birlikte, bildirilen kurulum sorunlarının, bu onarımları deneyen kalifiye olmayan kişilerle mi yoksa önerilen özel kurulum prosedürlerini (CPSC tarafından eski alüminyum teller için tavsiye edildiği şekilde aşındırma ve ön büküm yapma gibi) veya en azından önceden - Konektörleri için İdeal tarafından önerilen şekilde telleri bükün).
Daha yeni CO/ALR dereceli cihazların (anahtarlar ve prizler) kullanımı, tehlikeleri azaltmak için evlerde uygun dereceye sahip olmayan eski cihazları alüminyum branş devre kablolarıyla değiştirmek için kullanılabilir. Bu cihazların hem AA-1350 hem de AA-8000 serisi alüminyum tel için test edildiği ve listelendiği bildiriliyor ve Ulusal Elektrik Yasasına göre kabul edilebilir. Bununla birlikte, bazı CO/ALR cihazları üreticileri, kalifiye olmayan kişiler için tehlikeli olabilecek bu cihazlardaki terminal vidalarının periyodik olarak kontrol edilmesini/sıkılmasını tavsiye etmektedir ve bazı CO/ALR cihazlarının arızalanması nedeniyle kalıcı bir onarım olarak kullanılmalarına yönelik eleştiriler bulunmaktadır. "eski teknoloji" alüminyum tele bağlandığında testler. Ayrıca, yalnızca CO/ALR cihazlarının (anahtarlar ve prizler) takılması, tavan vantilatörleri, ışıklar ve ekipmanlardakiler gibi diğer bağlantılarla ilişkili potansiyel tehlikeleri ele almaz.
Ayrıca bakınız
Referanslar
- " Alüminyum İnşaat Teli Kurulumu ", Christel Hunter, EC&M Makalesi, 2007.