Проводники стареют при разумной электрической нагрузке?

Строительные стали подвержены усталостному разрушению - они становятся структурно более слабыми при постоянном механическом воздействии.

Существует ли подобный процесс для проводников, который делает их менее пригодными для использования, если они проводят ток достаточно долго?

Другими словами, предположим, у меня есть старый трансформатор, который прослужил, скажем, 30 лет. Он по-прежнему функционирует нормально (не сгорел, не замкнулся или что-то в этом роде), но он уже довольно старый. Я ожидаю, что изоляция магнитного провода ослабнет из-за нагревания в течение всех этих лет. Я также ожидаю, что изоляция основных пластин станет слабее.

А как насчет самих проводов? Будет ли алюминий или медь в них отличаться от того, что я найду в более новых проводах?

Ниже приводится интересный документ о старении проводниковых кабелей на атомных станциях .

На страницах 20 и 21 внутри таблицы, в которой представлены факторы напряжения компонентов кабеля ( стрессоры ), вы найдете возможные причины отказов проводников.

Вы можете заметить, что материал проводника (алюминий, медь) никоим образом не «стареет» сам по себе, но у него возникают проблемы при взаимодействии с другими «факторами». Простой акт проводящего тока не является вредным, если только он не вызывает тепловое напряжение или механическое напряжение на кабеле (не на материале).

Что касается самого материала, медь, используемая в строительных проводниках, является чрезвычайно чистой, поэтому она не разлагается, если не подвергается воздействию факторов, которые вызывают химическую реакцию (например, окисление, коррозию) или ядерную реакцию (металлы, подвергающиеся длительному воздействию тяжелых веществ). Излучения, особенно нейтроны, претерпевают изменения в своих физических свойствах, поскольку атомы в решетке кристалла могут мутировать в другие изотопы или даже в другие элементы).

Если вопрос касается небольших трансформаторов, приведенные выше ответы являются адекватными.

Если речь идет о больших трансформаторах, то есть масляных силовых трансформаторах - это совсем другая игра.

Металлические проводники в трансформаторе не разрушаются с возрастом, но изоляция -. Силовые трансформаторы имеют бумажную изоляцию, срок службы которой ограничен. Целлюлоза в бумаге разлагается при нормальном нагревании и становится механически слабой; Кроме того, разложение целлюлозы приводит к высвобождению воды, что снижает электрическую прочность масла.

Скорость деградации экспоненциально с ростом температуры (см 1 для некоторого обсуждения.) Я считаю , что трансформаторы, как правило , предназначены для достижения 25 или 40 лет срока службы при номинальной нагрузке.

Все это говорит о том, что металлические проводники в старом силовом трансформаторе будут в порядке, но остерегайтесь старой изоляции .

Не в трансформаторе - не должно быть никаких изменений, если трансформатор не использовался.

$10^6$$10^7$$cm^2$ электромиграции становится серьезным ограничением на жизнь.

Тонкие провода могут иногда портиться из-за химических веществ в окружающей среде. Я видел, как тонкие медные катушки выходят из строя при наличии (газообразной) серы или соединений серы, попадающих в отверстия в изоляции (вид черной чумы).

Как уже упоминалось выше, ваш трансформатор должен быть в порядке, если он не перегружен. Незначительная перегрузка, генерирующая избыточное тепло, ухудшит изоляцию и потенциально приведет к коротким замыканиям. Большая перегрузка полностью сожжет одну из обмоток.

Сами проводники не ухудшают свою способность проводить ток в любой емкости, пока они работают в пределах своих номинальных значений. Опять же, пропуск 1000 ампер через кусок меди №30 не будет работать долго, но это потому, что нагрев расплавит проводник.

Основной режим отказа проводников, будь то алюминий, медь или что-либо другое, что может привести к повреждению систем изоляции, или в случае неправильной установки изолированных кабелей среднего и высокого напряжения (от 15 кВ до 345 кВ), как правило, не соблюдающих минимально допустимый изгиб радиус.

С экологической точки зрения, наиболее распространенной причиной повреждения изолированного кабеля является воздействие ультрафиолетового света, при котором воздействие масла или других химикатов, разрушающих фактическую изоляционную оболочку, составляет почти секунду. Очень редко возможны сбои из-за проникновения воды, но опять же, это на самом деле не отказ проводника, а скорее система изоляции.

Чтобы быть полным, есть вероятность фактического отказа проводника, но я не считаю, что это настоящий отказ проводника лично, из-за неправильной установки, приводящей к гальваническим воздействиям или коррозии (представьте, что провода на клемме автомобильного аккумулятора разъедают от кислота, или медь, образующая типичную зеленую патину при воздействии соленой воды). Эти сбои почти всегда происходят в точке подключения и являются результатом плохого или неправильного подключения.