Медь
Медь является наиболее распространенным металлом в электротехнике. Преимуществами меди являются: малое удельное сопротивление (ρ = 0,0172 – 0,0175 Ом × мм² / м); достаточно высокая механическая прочность (временное сопротивление разрыву 25 – 40 кг/мм²); стойкость по отношению к коррозии; хорошая обрабатываемость; легкость пайки и сварки.
В тех областях электротехники, где нужна высокая механическая прочность, твердость и сопротивляемость истиранию, применяется твердая (твердотянутая медь) медь марки МТ. Такая медь идет на изготовление проводов воздушных линий электропередач, контактных коллекторов, шин распределительных устройств, пластин коллекторов электрических машин. Твердая медь, будучи нагрета до 400 – 700 °С, а затем охлаждена, становится мягкой. Мягкая медь марки ММ идет на изготовление проволоки круглого и прямоугольного сечения, жил кабелей, обмоточных проводов.
В электротехнике нашли себе применение сплавы на основе меди – бронза и латунь.
Бронза
Бронза – сплав меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, кадмием и другими элементами – имеет более высокую механическую прочность и твердость, чем медь (прочность на разрыв бронзовой проволоки 80 – 135 кг/мм²). Бронза по сравнению с медью обладает меньшей электропроводимостью (10 – 95 % по отношению к меди).
Латунь
Латунь – сплав 50 – 70 % меди и 30 – 50 % цинка – применяется как конструктивный материал. Латунь хорошо обрабатывается резанием, идет на изготовление деталей путем вытяжки и штамповки.
Алюминий
Алюминий занимает третье место по электропроводимости после серебра и меди (ρ = 0,029 Ом × мм² / м).
Алюминий уступает меди и по механическим свойствам. Мягкий алюминий марки АМ имеет прочность на разрыв 18 кг/мм². Для увеличения механической прочности алюминия его сплавляют с кремнием, железом, магнием. Для проводов воздушных линий применяют один из таких сплавов – альдрей (0,3 – 0,5 % магния, 0,4 – 0,7 % кремния, 0,2 – 0,3 % железа, остальное алюминий). Прочность на разрыв альдрея 35 кг/мм². На линиях электропередач применяют также сталеалюминевые провода, сердцевина у которых свита из стальных проволок. Снаружи стальная жила обвита алюминиевой проволокой. В электротехнике алюминий идет на изготовление проводов, круглых и прямоугольных шин, алюминиевой фольги для конденсаторов и оболочек некоторых конструкций кабелей.
Сталь
Сталь отличается большой механической прочностью. Используемая в качестве проводникового материала сталь содержит 0,10 – 0,15 % углерода и имеет прочность на разрыв 70 – 75 кг/мм². Удельное сопротивление стали около 0,1 Ом × мм² / м, то есть сталь обладает электропроводимостью в 6 – 7 раз меньшей, чем медь.
В отличие от меди и алюминия сталь является более дешевым и менее дефицитным материалом. Большой недостаток стали – малая стойкость ее по отношению к коррозии. Для предохранения стали от коррозии ее покрывают слоем более стойкого металла (например, цинка). Так как сталь относится к числу ферромагнитных материалов, то при протекании по стальному проводнику переменного тока сказывается явление поверхностного эффекта. Это выражается в том, что активное сопротивление проводника переменному току больше, чем постоянному току. Поэтому, исходя из условий допустимого нагрева проводов, переменный ток для проводов и шин следует применять меньший, чем постоянный ток. Кроме того, в стальном проводнике, включенном в цепь переменного тока, происходит потеря мощности на гистерезис.
Сталь используется в электротехнике для изготовления проводов, шин, сети заземления, рельсов для трамвая и электрифицированных железных дорог.
В целях экономии меди применяют биметаллические проводники. Внутренний слой биметаллического проводника образует сталь, поверх которой горячим или гальваническим способом нанесен слой меди. Оба металла образуют монолитный проводник. Медь составляет 50 % веса проволоки. Прочность на разрыв биметаллического проводника 55 – 70 кг/мм².
Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560с.