ไฟฟ้า

ไฟฟ้า

ข้อเท็จจริงของทองแดง 1

ทองแดงเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับการนำไฟฟ้า นำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าโลหะอื่นๆ ยกเว้นเงิน

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 2

โดยทั่วไปแล้วทองแดงจะได้รับการทำให้บริสุทธิ์ถึง 99.98% (บริสุทธิ์กว่าสบู่ไอวอรี่ด้วยซ้ำ) ก่อนที่จะได้รับการยอมรับสำหรับการใช้งานด้านไฟฟ้าหลายๆ ประเภท

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 3

ลวดทองแดงหมายเลข 12 (AWG) เป็นขนาดทั่วไปที่ใช้สำหรับการเดินสายวงจรย่อยในอาคาร ปริมาณผลิตภัณฑ์ทองแดงที่บริโภคในสหรัฐอเมริกาในปีปกติจะทำให้เกิดลวดขนาด 12 ที่สามารถพันรอบโลกได้ 2,250 ครั้งหรือเดินทางไปกลับดวงจันทร์ได้ 120 ครั้ง

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 4

โปรแกรมประสิทธิภาพพลังงานไฟฟ้าของ CDA แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขนาดตัวนำทองแดงที่ใช้สำหรับการจ่ายไฟฟ้าอย่างง่าย ๆ สามารถสร้างรายได้คืนจำนวนมากให้กับเจ้าของอาคาร โดยปกติภายในหนึ่งถึงสองปีหรือน้อยกว่านั้น

ข้อเท็จจริงทองแดง 5

การติดตั้งสาย AWG #10 แทน #12 AWG สำหรับการป้อนโหลดไฟส่องสว่าง 15- แอมป์ที่ทำงานครึ่งเวลา (4,000 ชั่วโมงต่อปี) สามารถจ่ายส่วนต่างสำหรับต้นทุนที่สูงกว่าได้ ในเวลาเพียง 9 เดือน ที่ 0.075 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ยิ่งต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงสูงเท่าไร การคืนทุนก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น

ข้อเท็จจริงทองแดง 6

เนื่องจาก 70% ของไฟฟ้าที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาถูกใช้โดยระบบที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ การประหยัดพลังงานที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้นได้จากการอัพเกรดระบบด้วยมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง

ข้อเท็จจริงของทองแดง 7

มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง 3- แรงม้าที่ทำงานเต็มเวลาอยู่ที่ $0.08 ต่อ kWh จะสามารถชำระคืนค่าใช้จ่ายพรีเมียมได้ภายในเวลาไม่ถึง 5 เดือน และหลังจากนั้นจึงประหยัดเงินและค่าไฟฟ้า

มอเตอร์ระดับพรีเมียมไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพมากกว่า (ส่วนใหญ่เป็นเพราะผลิตจากทองแดงมากขึ้น) แต่ยังมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและสร้างความร้อนน้อยลงอีกด้วย

ข้อเท็จจริงทองแดง 8

บริษัท Cummins Inc. ผู้ผลิตเครื่องยนต์ในเมืองโคลัมบัส รัฐอินเดียนา ได้เปลี่ยนมอเตอร์จำนวน 296 ตัวที่มีกำลังตั้งแต่ 1-125 แรงม้าด้วยมอเตอร์พันทองแดงประสิทธิภาพสูง โดยอ้างอิงจากการวิเคราะห์ของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกามอเตอร์มาสเตอร์+ ซอฟต์แวร์ ประสิทธิภาพที่ปรับปรุงใหม่ช่วยลดต้นทุนพลังงานของคัมมินส์ได้ประมาณ 200,000 ดอลลาร์ต่อปี ตามข้อมูลของกระทรวงพลังงาน หากโรงงานทุกแห่งในสหรัฐอเมริกาอัปเกรดระบบมอเตอร์ให้เทียบเท่ากับที่คัมมินส์ทำ "อุตสาหกรรมของอเมริกาจะประหยัดต้นทุนพลังงานได้ 1 พันล้านดอลลาร์ต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณไฟฟ้าที่จ่ายให้กับรัฐนิวยอร์กเป็นเวลาสามเดือน"

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 9

ต้องใช้ขั้วต่อไม่ว่าจะใช้ไฟฟ้าไหลไปที่ใด ทองแดงมีหลายประเภทและเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันมากที่สุด ไม่ว่าจะใช้ตัวนำในการจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงหรือกระแสไฟฟ้าระดับ "สัญญาณ" ที่ใช้สำหรับข้อมูลและโทรคมนาคมก็ตาม

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 10

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้หลักการแม่เหล็กไฟฟ้าในการแปลงพลังงานกลเป็นกระแสไฟฟ้าโดยใช้สเตเตอร์และโรเตอร์ที่พันด้วยทองแดงขนาดใหญ่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารุ่นใหม่และขนาดเล็กกว่าใช้กังหันที่จมอยู่ใต้น้ำเพื่อจับกระแสน้ำในแม่น้ำหรือกระแสน้ำขึ้นน้ำลงที่แรง หรือกังหันที่ยกสูงเพื่อจับกระแสลมที่พัดแรง

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 11

ทองแดงมีบทบาทสำคัญในการส่งพลังงานลม เนื่องจากทองแดงมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าได้ดี มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ และทนต่อการกัดกร่อน ฟาร์มกังหันลมบางแห่งมีลวดทองแดงยาวกว่า 300,000 ฟุต ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานลมจะไหลผ่านสายทองแดงที่หุ้มฉนวนไปยังหม้อแปลงที่พันด้วยทองแดง สายทองแดงใต้ดินจะรวบรวมไฟฟ้าจากฐานของเสาแต่ละต้นและส่งไปยังสถานีไฟฟ้าที่ส่งไฟฟ้าไปยังโครงข่ายไฟฟ้า

ข้อเท็จจริงของทองแดง 12

ขั้วต่อไฟฟ้ากำลังสูงบางรุ่นมีน้ำหนัก 20 ปอนด์หรือมากกว่านั้น ในขณะที่ขั้วต่อไฟฟ้าขนาดเล็กอาจมีน้ำหนักเพียงไม่กี่มิลลิกรัม โดยมีระยะห่างระหว่างพินน้อยกว่าครึ่งมิลลิเมตร สหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำระดับโลกในอุตสาหกรรมขั้วต่อมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์

ข้อเท็จจริงของทองแดง 13

โรเตอร์ทองแดงหล่อแบบใช้งานได้จริงสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าถือเป็น "เป้าหมายสูงสุด" สำหรับผู้ผลิตมอเตอร์มาหลายปีแล้ว ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 สมาคมพัฒนาทองแดงซึ่งก่อตั้งขึ้นได้เริ่มพัฒนาการออกแบบมอเตอร์และวัสดุแม่พิมพ์ที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการหล่อโรเตอร์มอเตอร์ทองแดง

ข้อเท็จจริงของทองแดง 14

ในปี 2548 บริษัท Siemens AG ในเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี ได้ปรับปรุงการออกแบบโรเตอร์อันปฏิวัติวงการและเปิดตัวสายผลิตภัณฑ์ใหม่ โดยเริ่มในยุโรปก่อนและต่อมาในอเมริกาเหนือ บริษัท SEW Eurodrive ของเยอรมนียังนำเสนอมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่มีโรเตอร์ทองแดงอีกด้วย บริษัท FAVI SA ในเมืองฮัลเลนคอร์ท ประเทศฝรั่งเศส ผลิตโรเตอร์ทองแดงหล่อขึ้นรูปสำหรับใช้กับผู้ผลิตมอเตอร์รายอื่น มอเตอร์โรเตอร์ทองแดงมีประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก

ข้อเท็จจริงของทองแดง 15

เทคโนโลยีการหล่อโลหะโรเตอร์มอเตอร์แบบใหม่ช่วยลดการสูญเสียความร้อนและเพิ่มประสิทธิภาพของมอเตอร์ได้ 1.2-1.7 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับมอเตอร์ที่ใช้โรเตอร์อลูมิเนียมแบบเดิม ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญเพราะประสิทธิภาพมอเตอร์ที่เพิ่มขึ้นเพียง 1% ก็สามารถประหยัดต้นทุนพลังงานได้ 1.1 พันล้านดอลลาร์ต่อปี ตามข้อมูลของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ เทคโนโลยีนี้สามารถประหยัดไฟฟ้าได้กว่า 2 หมื่นล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำมันดิบ 3.5 ล้านบาร์เรลต่อปีในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว ประโยชน์อื่นๆ ได้แก่ อายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ยาวนานขึ้น มอเตอร์มีน้ำหนักเบาขึ้น และปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายอื่นๆ ลดลง

ข้อเท็จจริงของทองแดง 16

รถยนต์ไฮบริดและรถ SUV ใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบขดลวดทองแดงที่ดึงพลังงานจากแบตเตอรี่ เพื่อช่วยเบรกรถยนต์ มอเตอร์เหนี่ยวนำจะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อส่งพลังงานเพื่อเก็บไว้ในแบตเตอรี่ ผู้ผลิตอ้างว่ารถไฮบริดดังกล่าวสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่ารุ่นมาตรฐานถึง 60%

ข้อเท็จจริงของทองแดง 17

รถบรรทุกและรถโดยสารไฮบริดขนาดใหญ่สามารถติดตั้งมอเตอร์โดยใช้โรเตอร์ทองแดงที่มีประสิทธิภาพสูง บริษัทแห่งหนึ่งซึ่งทำการทดสอบบนถนนยานพาหนะดังกล่าวกล่าวว่าพวกเขาทำงานได้ดีเป็นพิเศษ โดยลดการปล่อยฝุ่นละอองลง 96% และเดินทางได้ไกลขึ้น 57% โดยใช้เชื้อเพลิงหนึ่งแกลลอน ซึ่งช่วยลดต้นทุนเชื้อเพลิงได้มากกว่าหนึ่งในสาม

ข้อเท็จจริงของทองแดง 18

บริษัท Oshkosh Corporations เป็นผู้ผลิตระบบขับเคลื่อนไฮบริดดีเซล-ไฟฟ้า ProPulse® ที่ใช้มอเตอร์โรเตอร์ทองแดง ซึ่งให้พลังงานที่ไม่มีใครเทียบได้เพื่อขับเคลื่อนในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายที่สุด ระบบดังกล่าวซึ่งใช้ในยานพาหนะหนักทั้งเพื่อการพาณิชย์และการทหาร ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้ถึง 40% และสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับได้สูงถึง 200 กิโลวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับใช้กับโรงพยาบาลสนามหรือรันเวย์ ในฐานะโซลูชันผลิตไฟฟ้าแบบยูนิตเดียว ยานยนต์เหล่านี้จึงไม่จำเป็นต้องใช้รถบรรทุกหรือรถพ่วงเพิ่มเติมเพื่อขนส่งอุปกรณ์ภายนอก

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 19

มอเตอร์โรเตอร์ทองแดงถูกนำมาใช้ในรถยนต์ Tesla ที่โด่งดังไปทั่วโลก รถยนต์เปิดประทุนไฟฟ้าล้วนของบริษัทสามารถทำความเร็วได้ 0.2 ไมล์ต่อชั่วโมงในเวลาอันสั้นเพียง 3.7 วินาที ส่วนรถยนต์รุ่นซีดาน (ซึ่งค่อนข้างช้า) ใช้เวลา 5.6 วินาที รถยนต์ทั้งสองคันสามารถวิ่งได้ 245 ไมล์หรือ 300 ไมล์ตามลำดับเมื่อชาร์จเต็มเพียงครั้งเดียว เรียกได้ว่าประหยัดสุดๆ!

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 20

นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสวิสได้สร้างมอเตอร์สว่านที่หมุนด้วยความเร็ว 1,000,000 รอบต่อนาที ซึ่งเกือบ 17,000 รอบต่อวินาที ซึ่งเร็วกว่ามอเตอร์ใดๆ ที่มีอยู่ในปัจจุบันอย่างน้อยสองเท่า อุปกรณ์ขนาดเท่ากล่องไม้ขีดไฟนี้ใช้ลวดทองแดงบางพิเศษในการพัน ซึ่งสอดเข้าไปในกระบอกสูบของ "เหล็กชนิดพิเศษที่ไม่เคยใช้กับเครื่องจักรมาก่อน" ส่วนประกอบถูกหุ้มด้วยเปลือกไททาเนียมเพื่อป้องกันไม่ให้แตกออกจากกัน มอเตอร์ใหม่นี้จะช่วยให้สามารถเจาะรูที่มีความกว้างน้อยกว่าเส้นผมของมนุษย์ได้ เพื่อนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

ข้อเท็จจริงทองแดง 21

ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าที่รบกวนสำนักงานและโรงงานสมัยใหม่หลายแห่งสามารถป้องกันได้เป็นส่วนใหญ่ โซลูชันที่เน้นทองแดงประกอบด้วยการใช้ตัวนำที่เป็นกลางที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อรองรับโหลดฮาร์มอนิก ระบบสายดินที่ดีขึ้นเพื่อกระจายกระแสไฟชั่วคราวและฟ้าผ่า และช่องจ่ายไฟต่อวงจรน้อยลงเพื่อลดปฏิสัมพันธ์ระหว่างอุปกรณ์สำนักงานและคอมพิวเตอร์

สามารถช่วยชีวิตคนและทรัพย์สินได้หลายพันล้านดอลลาร์ในแต่ละปีหากอาคารได้รับการป้องกันฟ้าผ่าอย่างเหมาะสม การนัดหยุดงานด้วยแสงไฟเพียงครั้งเดียวที่โรงงานเชิงพาณิชย์อาจทำให้สูญเสียการผลิตหลายพันดอลลาร์ต่อชั่วโมง

ทองแดงและโลหะผสมของทองแดงเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันมากที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการป้องกันฟ้าผ่า

ข้อเท็จจริงของทองแดง 22

ลวดทองแดงปลอดออกซิเจนที่มีสภาพนำไฟฟ้าสูงเกือบ 50 ตันถูกนำมาใช้ในการผลิตแม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวด 1,700 ตัวสำหรับเครื่องชนอนุภาค (เครื่องเร่งอนุภาคอะตอม) ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรู๊คฮาเวนในนิวยอร์ก แม่เหล็กเหล่านี้ใช้ในเครื่องชนอนุภาคใต้ดินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4- ไมล์เพื่อศึกษาอนุภาคย่อยของอะตอม

วงแหวนเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอนความยาว 3.9 ไมล์ที่เฟอร์มิแล็บ ในเมืองบาตาเวีย รัฐอิลลินอยส์ เป็นวงแหวนที่ใหญ่เป็นอันดับสองของโลก และใช้ลวดทองแดงหนัก 50 ตันสำหรับแม่เหล็กไฟฟ้า 1,{4}} ตัว

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 23

ในการใช้งานที่น่าตื่นเต้นและล้ำยุคที่สุดครั้งหนึ่ง ทองแดงเป็นเมทริกซ์ในตัวนำยิ่งยวดที่ใช้ในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ของ CERN ซึ่งใหญ่ที่สุดในโลกในประเทศสวิตเซอร์แลนด์

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง 24

ทองแดงถูกนำมาใช้เป็นสื่อแลกเปลี่ยนความร้อนในระบบทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์และระบบน้ำร้อนมานานแล้ว ตอนนี้สัญญาว่าจะมีคุณค่าไม่แพ้กันไฟฟ้าโซลาร์เซลล์(พีวี) ระบบ ระบบเหล่านี้ผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านการกระทำของแสงแดดบนเซมิคอนดักเตอร์บางชนิด ปัจจุบัน วัสดุที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับต้นทุนที่ต่ำกว่าและความง่ายในการผลิตคือคอปเปอร์-อินเดียม-แกลเลียม-ไดเซเลไนด์ หรือเรียกสั้น ๆ ว่า CIGS ผู้ผลิตในสหรัฐฯ และต่างประเทศหลายรายกำลังผลิตแผง CIGS เชิงพาณิชย์

ข้อเท็จจริงทองแดง 25
มีแผงโซลาร์เซลล์อยู่บนหลังคาโรงเก็บของในบริเวณทำเนียบขาว แผงโซลาร์เซลล์จะสร้างกระแสตรงที่รวบรวมจากบัสบาร์ทองแดงขนาดเล็กเพื่อแปลงเป็นกระแสสลับที่จำเป็นโดยอินเวอร์เตอร์ สายทองแดงส่งกระแสไฟฟ้าไปยังคฤหาสน์ผู้บริหาร ในส่วนอื่นๆ น้ำสำหรับสระว่ายน้ำของทำเนียบขาวจะไหลผ่านท่อทองแดงและได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ด้วยเครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบใช้ของเหลวธรรมดาที่ติดตั้งบนหลังคาทองแดงและมีแผ่นดูดซับทองแดง มีเพียงส่วนเล็กน้อยของความต้องการพลังงานของประธานาธิบดีและเจ้าหน้าที่ของเขาเท่านั้นที่ผลิตจากแสงอาทิตย์ แต่ถือเป็นจุดเริ่มต้น