کاربرد در صنعت برق

کاربرد در صنعت برق

انتقال نیرو: مقدار زیادی مس با رسانایی بالا در انتقال نیرو مصرف می شود که عمدتاً در کابل های برق، اتوبوس ها، ترانسفورماتورها، سوئیچ ها، اجزای پلاگین و کانکتورها استفاده می شود. در فرآیند انتقال برق سیم و کابل، انرژی الکتریکی به دلیل گرمایش مقاومتی تلف می شود. از منظر صرفه جویی و صرفه جویی در مصرف انرژی، استاندارد «مقطع کابل بهینه» در حال حاضر در دنیا در حال ترویج است. در گذشته، استانداردهای رایج صرفاً مبتنی بر چشم انداز کاهش سرمایه گذاری در نصب اول بود و به منظور به حداقل رساندن سطح مقطع کابل، به طوری که از گرمای بیش از حد خطرناک تحت جریان نامی مورد نیاز طراحی، حداقل اندازه مجاز کابل مشخص شد. اگرچه هزینه نصب کابل بر اساس این استاندارد کم است، اما مصرف انرژی مقاومتی در استفاده طولانی مدت نسبتاً زیاد است. استاندارد "مقطع کابل بهینه" هم هزینه نصب اول و هم مصرف برق را در نظر می گیرد و اندازه کابل را برای دستیابی به هدف صرفه جویی در انرژی و بهترین مزایای اقتصادی جامع به طور مناسب بزرگ می کند. بر اساس استاندارد جدید، سطح مقطع کابل اغلب بیش از دو برابر استاندارد قدیمی است که می تواند اثر صرفه جویی در انرژی حدود 50٪ را به دست آورد. در دوره گذشته به دلیل کمبود فولاد در کشور من، با توجه به اینکه وزن مخصوص آلومینیوم تنها 30 درصد آن است، از آلومینیوم برای جایگزینی مس در خطوط انتقال فشار قوی بالای سر به امید کاهش وزن استفاده می شد. از مس در حال حاضر از منظر حفظ محیط زیست، خطوط انتقال هوایی به کابل کشی زیرزمینی تبدیل می شود. در این حالت آلومینیوم در مقایسه با مس به دلیل رسانایی ضعیف و اندازه کابل بزرگ رنگ پریده است.
ساخت موتور: در ساخت موتور از آلیاژهای مس با رسانایی و استحکام بالا به طور گسترده استفاده می شود. قطعات مسی اصلی استاتورها، روتورها و سر شفت ها هستند. در موتورهای بزرگ سیم پیچ ها را با آب یا هیدروژن خنک می کنند که به آن موتورهای خنک کننده داخلی دوتایی یا خنک کننده هیدروژنی می گویند که به طول طولانی سیم توخالی نیاز دارد. موتورها مصرف کنندگان بزرگ برق هستند و حدود 60 درصد از کل برق را به خود اختصاص می دهند. مجموع قبض برق برای کارکرد موتور بسیار زیاد است، به طور کلی به هزینه خود موتور در 500 ساعت اول کار می رسد، معادل 4 تا 16 برابر هزینه در یک سال و تا 200 برابر هزینه در طول یک سال. کل زندگی کاری افزایش اندک در راندمان موتور نه تنها می تواند در مصرف انرژی صرفه جویی کند. بلکه از مزایای اقتصادی قابل توجهی نیز برخوردار شوند. توسعه و استفاده از موتورهای با راندمان بالا یکی از موضوعات داغ در جهان امروز است. از آنجایی که مصرف انرژی در داخل موتور عمدتاً از کاهش مقاومت سیم پیچ ناشی می شود، افزایش سطح مقطع سیم مسی یک اقدام کلیدی برای توسعه موتورهای با راندمان بالا است. برخی از موتورهای با راندمان بالا که در سال‌های اخیر ساخته شده‌اند، استفاده از سیم‌پیچ‌های مسی را بین 25 تا 100 درصد در مقایسه با موتورهای سنتی افزایش داده‌اند. در حال حاضر، وزارت انرژی ایالات متحده در حال تامین بودجه یک پروژه توسعه برای تولید روتورهای موتور با استفاده از فناوری مس ریختگی است.
کابل های ارتباطی: از دهه 1980، به دلیل مزیت های ظرفیت حمل جریان زیاد کابل های فیبر نوری، به طور مداوم جایگزین کابل های مسی در خطوط لوله ارتباطی شده و به سرعت در حال ارتقا و استفاده بوده اند. با این حال، هنوز مقدار زیادی مس برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نور و خطوط ورودی به کاربران مورد نیاز است. با توسعه صنعت ارتباطات، مردم به طور فزاینده ای به ارتباطات وابسته هستند و تقاضا برای کابل های فیبر نوری و سیم های مسی همچنان افزایش می یابد.
خطوط برق مسکونی: در سال های اخیر، با بهبود استانداردهای زندگی مردم در کشور من، لوازم خانگی به سرعت رواج یافته است و بار برق مسکونی به سرعت رشد کرده است. در سال 1987، مصرف برق مسکونی 26.96 میلیارد کیلووات ساعت (1 کیلووات ساعت=1 کیلووات ساعت) بود. ده سال بعد، در سال 1996، به 113.1 میلیارد کیلووات ساعت رسید که 3.2 برابر افزایش یافت. با وجود این، هنوز فاصله زیادی در مقایسه با کشورهای توسعه یافته وجود دارد. برای مثال در سال 1995 سرانه مصرف برق در آمریکا 14.6 برابر کشور من و ژاپن 8.6 برابر کشور من بوده است. مصرف برق مسکونی کشور من همچنان در آینده توسعه زیادی خواهد داشت. انتظار می رود از سال 1996 تا 2005 1.4 برابر افزایش یابد.
کاربرد در ماشین آلات و صنایع متالورژی: قطعات مسی تقریباً در همه ماشین ها یافت می شود. علاوه بر مقدار زیادی فولاد مورد استفاده در موتورها، مدارها، سیستم‌های هیدرولیک، سیستم‌های پنوماتیک و سیستم‌های کنترل، انواع زیادی از قطعات گیربکس و قطعات تثبیت‌کننده ساخته شده از برنج و برنز مانند چرخ دنده‌ها، چرخ‌های کرم، کرم‌ها، کوپلینگ‌ها و... اتصال دهنده ها، قطعات پیچشی، پیچ ها، مهره ها و غیره. یاتاقان ها یا آستین های ساخته شده از آلیاژهای مس ضد اصطکاک تقریباً بین تمام قطعاتی که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند استفاده می شود. مخصوصاً آستین‌های سیلندر و اسلایدهای اکسترودرهای بزرگ و پرس‌های آهنگری با ظرفیت 10،{2}} تن تقریباً همه از برنز ساخته شده‌اند و وزن قطعات ریخته‌گری به چندین تن می‌رسد. بسیاری از عناصر الاستیک تقریباً همه از برنز سیلیکونی و برنز قلع ساخته شده اند. ابزارهای جوشکاری، قالب های ریخته گری و غیره حتی بیشتر از آلیاژهای مس و ... جدا نمی شوند.
تجهیزات متالورژی: صنعت متالورژی مصرف کننده اصلی برق است و به عنوان "ببر برقی" شناخته می شود. در ساخت کارخانه‌های متالورژی، معمولاً باید یک سیستم انتقال و توزیع برق عظیم و تجهیزات عملیات برق وجود داشته باشد که برای کار به مس متکی باشد. علاوه بر این، در پیرومتالورژی، فناوری ریخته‌گری پیوسته جایگاه غالبی را اشغال کرده است و جزء کلیدی، کریستالایزر، بیشتر از آلیاژهای مس با مقاومت بالا و هدایت حرارتی بالا مانند مس کروم و مس نقره ساخته شده است. بوته های خنک شونده با آب کوره های قوس الکتریکی و کوره های سرباره الکتریکی در الکترومتالورژی از لوله های فولادی ساخته می شوند و کویل های القایی انواع گرمایش القایی با لوله های مسی یا لوله های مسی شکل خاص پیچیده می شوند و آب برای خنک سازی از آنها عبور می کنند.
مواد افزودنی آلیاژی: مس یک عنصر افزودنی مهم در آلیاژهایی مانند فولاد و آلومینیوم است. مقدار کمی مس (0.2-0.5%) اضافه شده به فولاد ساختاری کم آلیاژ می تواند استحکام فولاد و مقاومت آن در برابر خوردگی جوی و دریایی را بهبود بخشد. افزودن مس به چدن مقاوم در برابر خوردگی و فولاد ضد زنگ می تواند مقاومت در برابر خوردگی آنها را بیشتر بهبود بخشد. آلیاژهای نیکل بالا حاوی حدود 30٪ مس، معروف "آلیاژهای مونل" مقاوم در برابر خوردگی با مقاومت بالا هستند که به طور گسترده در صنعت هسته ای استفاده می شوند. مس در بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم با مقاومت بالا وجود دارد. از طریق عملیات حرارتی کوئنچ و پیری، ذرات ریز پراکنده در آلیاژ رسوب می کنند که به طور قابل توجهی استحکام آن را بهبود می بخشد و آلیاژ آلومینیوم سخت شده با سن نامیده می شود. از جمله معروف ترین آنها دورالومین یا آلومینیوم سخت است که یک آلیاژ آلومینیوم حاوی مس، منگنز و منیزیم است و یک ماده ساختاری مهم برای ساخت هواپیما و موشک است.