Фиаско алюминиевой проводки

Перед тем, кто решает построить дом, стоит непростая задача. Достаточно сложно выступать генеральным подрядчиком для кого-то другого, но когда ты решаешь построить собственный дом, как это сделали мои родители в начале 1970-х годов, это еще сложнее. В информационно-бедной и быстро меняющейся среде приходится принимать миллион решений, и один неверный шаг может буквально превратить в камень то, с чем вам придется жить вечно. Добавьте к этому скудный бюджет, с которым пришлось работать моим ребятам, и вы увидите, что им удалось так же добиться успеха.

Однако в некоторых местах это было на грани. Я помню, как мой отец мучился из-за проводки в доме. Было бы гораздо дешевле использовать алюминиевую проводку, поскольку цена на медную проволоку в последнее время резко выросла. Он стиснул зубы и вместо этого поручил электрику установить медь, что в конечном итоге оказалось мудрым выбором, поскольку вскоре после этого дома, поддавшиеся сиренам более дешевой проводки, начали гореть по всей территории Соединенных Штатов.

То, что произошло в конце 60-х и начале 70-х годов в сфере бытовой и коммерческой электротехники, стало дорогостоящим, а в некоторых случаях трагическим уроком в области техники отказов. Давайте посмотрим, как все это произошло.

Чтобы понять фиаско алюминиевой проводки, стоит принять во внимание не только вопросы материаловедения и электротехники, но и рыночные силы, которые сделали алюминиевую проводку в жилищном строительстве в то время такой привлекательной. В начале 60-х годов мировое производство меди было высоким, но добровольные ограничения производства, направленные на сокращение избытка меди, немного подняли цены. Примерно в то же время эскалация войны во Вьетнаме и бум жилищного строительства увеличили спрос на медь, в то время как национализация медной промышленности зарубежными производителями и забастовки горняков ограничили предложение. Зажатая на обоих концах уравнения спроса и предложения, цена на медь выросла почти в три раза в период с 1962 по 1964 год.

Медный провод долгое время был стандартом для жилых и коммерческих ответвлений, проводов от центра нагрузки к источникам света и розеткам вокруг здания. Электрики хорошо знали медь, электрические нормы и правила были написаны с учетом ее эксплуатационных характеристик, а производители оборудования разработали выключатели, розетки и разъемы специально для медного провода. Но как бы ни была медь укоренилась, рост цен начал превращать медную проволоку в унобтан, и подрядчики по электротехнике начали ощущать снижение прибыли. Что-то пришлось отдать.

Введите алюминий. Алюминий — превосходный электрический проводник — если не учитывать драгоценные металлы, в диаграмме проводимости он занимает место сразу после меди. Алюминий уже давно используется для изготовления электропроводки, но в основном коммунальными предприятиями для воздушной проводки в распределительных системах, где его легкий вес и низкая стоимость являются огромными преимуществами. Алюминий также используется в жилищном строительстве, в основном при монтаже линий электропередачи от опоры к счетчику и далее в центр нагрузки. Но хотя алюминий был обычным явлением в проводке ответвлений с более высокой силой тока для электрических сушилок и плит, он не использовался для более легких ответвлений, которые составляют основную часть проводки дома. Все это должно было измениться.

Производители проводов начали производить алюминиевые провода для ответвительных цепей на 15 А и 20 А в ответ на медный кризис. Такие цепи обычно подключаются медным проводом сечением 14 AWG и 12 AWG соответственно. Но каким бы хорошим проводником ни был алюминий, его проводимость по-прежнему составляет лишь около 60% от проводимости меди, поэтому алюминиевый провод для ответвленных цепей необходимо увеличить до следующего размера AWG — 12 AWG для цепей на 15 ампер, 10 AWG для цепей на 20 ампер. Производителям пришлось использовать больше металла, но алюминий был настолько дешевле, что это имело экономический смысл. Таким образом, в период с 1965 по 1972 год алюминиевый провод начал проникать в электрические сети жилых домов в двух миллионах домов.

Это решение будет иметь неприятные последствия по нескольким причинам. Прежде всего, был алюминиевый сплав, который производители выбрали для проволоки. В электрических проводах используется сплав АА-1350. Несмотря на то, что АА-1350 идеально подходит для использования в воздушных и подземных распределительных системах, он представляет собой чистый алюминий с добавлением нескольких микроэлементов, а его физические свойства заметно отличаются от меди. Из-за более высокого коэффициента теплового расширения алюминий АА-1350 демонстрирует значительную ползучесть, при которой проволока деформируется по мере расширения и сжатия из-за нагрева.