¿Los conductores envejecen bajo una carga eléctrica razonable?

Los aceros de construcción son propensos a fallas por fatiga : se debilitan estructuralmente cuando se exponen a esfuerzos mecánicos repetidos.

¿Existe algún proceso similar para los conductores que los haga menos utilizables una vez que conducen la corriente durante el tiempo suficiente?

En otras palabras, supongamos que tengo un viejo transformador que ha funcionado durante unos 30 años. Todavía funciona bien (no se quemó, corto ni nada de eso) pero ya es bastante viejo. Espero que el aislamiento del cable magnético se debilite debido al calentamiento durante todos estos años. También espero que el aislamiento de las placas centrales se debilite.

¿Qué pasa con los cables en sí? ¿El aluminio o el cobre en ellos serán diferentes de lo que encontraría en los cables más nuevos?

El siguiente es un documento interesante sobre el envejecimiento de los cables conductores en plantas nucleares .

En las páginas 20 y 21, dentro de una tabla que informa los factores de tensión de los componentes del cable (factores estresantes ), encontrará posibles causas de fallas en los conductores.

Puede notar que de ninguna manera el material conductor (aluminio, cobre) "envejece" solo, pero desarrolla problemas al interactuar con otros "factores". El simple acto de conducir corriente no es dañino, a menos que cause tensión térmica o tensión mecánica en el cable (no en el material).

En cuanto al material en sí, el cobre utilizado en la construcción de los conductores es extremadamente puro, por lo que no se degrada a menos que esté expuesto a factores que desencadenen una reacción química (p. Ej., Oxidación, corrosión) o una reacción nuclear (metales expuestos durante mucho tiempo a cargas pesadas). las radiaciones, especialmente los neutrones, experimentan un cambio en sus propiedades físicas, ya que los átomos en el enrejado cristalino pueden mutar en otros isótopos o incluso en otros elementos).

Si la pregunta es sobre transformadores pequeños, las respuestas anteriores son adecuadas.

Si la pregunta es sobre transformadores grandes, es decir, transformadores de potencia sumergidos en aceite, ese es un juego completamente diferente.

Los conductores metálicos en un transformador no se deterioran con el tiempo, pero el aislamiento sí. Los transformadores de potencia están construidos con aislamiento de papel, que tiene una vida útil limitada. La celulosa en el papel se degrada con el calentamiento normal y se vuelve mecánicamente débil; Además, la degradación de la celulosa libera agua, lo que disminuye la resistencia di-eléctrica del aceite.

La tasa de degradación es exponencial con el aumento de la temperatura (ver 1 para una discusión). Creo que los transformadores generalmente están diseñados para alcanzar una vida útil de 25 o 40 años bajo carga nominal.

Todo lo cual es decir: los conductores metálicos en un viejo transformador de potencia estarán bien, pero tenga cuidado con el viejo aislamiento .

No en un transformador: no debe haber cambios a menos que se haya abusado del transformador.

$10^6$$10^7$$cm^2$

Los alambres finos a veces pueden deteriorarse debido a los productos químicos en el medio ambiente: he visto fallas en las bobinas de cobre finas en presencia de azufre (gaseoso) o compuestos de azufre que entran en los orificios en el aislamiento (una especie de peste negra).

Como se mencionó anteriormente, su transformador debería estar bien a menos que esté sobrecargado. Una sobrecarga menor, que genera un calor excesivo, degradará el aislamiento y, potencialmente, provocará un cortocircuito. Una sobrecarga importante quemará por completo uno de los devanados.

Los propios conductores no degradan su capacidad de transportar corriente en ninguna capacidad, siempre que operen dentro de sus clasificaciones. Nuevamente, pasar 1000 amperios a través de una pieza de cobre # 30 no va a funcionar por mucho tiempo, pero eso se debe a que el calentamiento derretirá el conductor.

El modo de falla principal de los conductores, ya sea aluminio, cobre o lo que sea, es una falla ambiental de los sistemas de aislamiento, o en el caso de cables aislados de media a alta tensión (15KV a 345KV) instalación incorrecta, que generalmente no observa la curva mínima permitida radio.

Ambientalmente, la causa más común de falla del cable aislado es la exposición a la luz ultravioleta, con un segundo cercano de exposición a aceites u otros químicos que descomponen la cubierta de aislamiento real. Muy raramente puede haber fallas debido a la intrusión de agua, pero nuevamente, eso no es realmente una falla del conductor, sino del sistema de aislamiento.

Para estar completo, existe la posibilidad de una falla real del conductor, pero no considero que sea una verdadera falla del conductor personalmente, debido a una instalación incorrecta que conduce a la acción galvánica o corrosión (piense que los cables en un terminal de batería de automóvil se corroen por el el desarrollo ácido o de cobre es una pátina verde típica cuando se expone al agua salada). Esas fallas casi siempre suceden en un punto de conexión, y son el resultado de conexiones deficientes o inadecuadas.