Altern Leiter unter angemessener elektrischer Last?

Baustähle neigen zum Ermüdungsbruch - sie werden bei wiederholter mechanischer Beanspruchung strukturell schwächer.

Gibt es einen ähnlichen Prozess für Leiter, der sie unbrauchbar macht, wenn sie lange genug Strom leiten?

Mit anderen Worten, nehmen wir an, ich habe einen alten Transformator, der seit etwa 30 Jahren in Betrieb ist. Es funktioniert immer noch gut (hat nicht abgebrannt, kurz oder so), aber es ist schon ziemlich alt. Ich gehe davon aus, dass die Magnetdrahtisolierung durch die Erwärmung in all den Jahren schwächer wird. Ich erwarte auch, dass die Isolierung der Kernplatten schwächer wird.

Was ist mit den Drähten selbst? Wird Aluminium oder Kupfer in ihnen anders sein als in neueren Drähten?

Das Folgende ist ein interessantes Dokument über die Alterung von Leiterkabeln in Kernkraftwerken .

Auf den Seiten 20 und 21 finden Sie in einer Tabelle mit den Beanspruchungsfaktoren ( Stressors ) der Kabelkomponenten mögliche Ursachen für Leiterausfälle.

Möglicherweise stellen Sie fest, dass das Leitermaterial (Aluminium, Kupfer) in keiner Weise von selbst "altert", sondern Probleme bei der Interaktion mit anderen "Faktoren" entwickelt. Das einfache Leiten von Strom ist nicht schädlich, es sei denn, es verursacht thermische oder mechanische Beanspruchung des Kabels (nicht des Materials).

Was das Material selbst anbelangt, so ist Kupfer, das in Gebäudeleitern verwendet wird, äußerst rein. Daher wird es nur dann abgebaut, wenn es Faktoren ausgesetzt wird, die entweder eine chemische Reaktion (z. B. Oxidation, Korrosion) oder eine Kernreaktion (Metalle, die lange Zeit starken Belastungen ausgesetzt sind) auslösen Strahlungen, insbesondere Neutronen, unterliegen einer Änderung ihrer physikalischen Eigenschaften, da Atome im Kristallgitter in andere Isotope oder sogar in andere Elemente mutiert sein können.

Wenn es sich um kleine Transformatoren handelt, sind die obigen Antworten ausreichend.

Wenn es um große Transformatoren geht, also Öltransformatoren, dann ist das ein ganz anderes Spiel.

Die metallischen Leiter in einem Transformator verschlechtern sich nicht mit dem Alter, die Isolierung jedoch. Leistungstransformatoren sind mit einer Papierisolierung ausgestattet, die eine begrenzte Lebensdauer hat. Die Cellulose im Papier wird bei normaler Erwärmung abgebaut und mechanisch schwach; Zusätzlich setzt der Abbau von Cellulose Wasser frei, wodurch die dielektrische Festigkeit des Öls verringert wird.

Die Degradationsrate ist mit steigender Temperatur exponentiell (siehe 1 für einige Diskussionen). Ich glaube, Transformatoren sind normalerweise für eine Lebensdauer von 25 oder 40 Jahren unter Nennlast ausgelegt.

Alles in allem - die metallischen Leiter eines alten Leistungstransformators sind in Ordnung - aber Vorsicht vor alter Isolierung .

Nicht in einem Transformator - es sollte keine Änderung geben, es sei denn, der Transformator wurde missbraucht.

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Dünne Drähte können sich manchmal aufgrund von Chemikalien in der Umgebung verschlechtern. Ich habe gesehen, dass feine Kupferspulen versagen, wenn (gasförmiger) Schwefel oder Schwefelverbindungen in Löcher in der Isolierung gelangen (eine Art schwarze Pest).

Wie oben erwähnt, sollte Ihr Transformator in Ordnung sein, es sei denn, er ist überlastet. Eine geringfügige Überlastung, die übermäßige Hitze erzeugt, beeinträchtigt die Isolierung und kann zu einem Kurzschluss der Windungen führen. Bei einer größeren Überlastung wird eine der Wicklungen vollständig durchgebrannt.

Die Leiter selbst beeinträchtigen nicht ihre Fähigkeit, Strom in irgendeiner Form zu führen, solange sie innerhalb ihrer Nennwerte arbeiten. Wiederum wird es nicht lange dauern, 1000 Ampere durch ein Stück Kupfer Nr. 30 zu leiten, aber das liegt daran, dass die Heizung den Leiter zum Schmelzen bringt.

Der Hauptversagensmodus von Leitern, sei es Aluminium, Kupfer oder was auch immer, ist ein Umweltschaden der Isolationssysteme oder im Falle einer unsachgemäßen Installation von isolierten Kabeln mit mittlerer bis hoher Spannung (15 kV bis 345 kV), die normalerweise die minimal zulässige Biegung nicht einhalten Radius.

Umweltbedingt ist die häufigste Ursache für das Versagen von isolierten Kabeln die Exposition gegenüber ultraviolettem Licht, wobei eine knappe Sekunde der Exposition gegenüber Ölen oder anderen Chemikalien, die den eigentlichen Isoliermantel zersetzen, ausreicht. Sehr selten kann es zu Ausfällen durch Eindringen von Wasser kommen, aber auch dies ist eigentlich kein Ausfall des Leiters, sondern des Isolationssystems.

Um es zu vervollständigen, es besteht die Möglichkeit eines tatsächlichen Leiterausfalls, aber ich betrachte es nicht als einen echten Fehler des Leiters persönlich, der durch unsachgemäße Installation zu galvanischer Einwirkung oder Korrosion führt (denken Sie an Drähte an einer Batterieklemme, die von der Batterie korrodiert) Säure, oder Kupfer entwickelt eine typische grüne Patina, wenn es Salzwasser ausgesetzt wird). Diese Fehler treten fast immer an einem Verbindungspunkt auf und sind auf schlechte oder falsche Verbindungen zurückzuführen.