5.2. Электромеханические свойства меди и алюминия.

Медь и алюминий являются традиционными проводниковыми материалами. Алюминий дешевле меди, поэтому, несмотря на то, что его проводимость составляет 65% проводимости меди, он широко применяется в качестве проводникового материала. Недостатками алюминия являются сравнительно низкая механическая прочность, малый предел ползучести. Отожженный алюминий в среднем в три раза менее прочен на разрыв, чем медь. Поэтому для линий электропередач его применяют в упрочненном состоянии. Но и этой повышенной прочности недостаточно для нагрузки, которую испытывают провода линий электропередач от ветра, гололеда, непрерывного раскачивания. Для таких линий применяют сталеалюминевые провода (или биметаллическую конструкцию, или стальную проволоку со скрученными вокруг нее алюминиевыми проводниками).

Низкий предел ползучести приводит к ослаблению крепления проводника в разъемах, что вызывает потерю электрического контакта. Одним из путей увеличения механической прочности и повышения предела ползучести алюминиевых проводниковых материалов является применение сплавов, обладающих большой механической прочностью при достаточно высокой электрической проводимости. Положительный эффект дает добавка в алюминий магния и кремния. Один из наиболее широко используемых в электротехнике сплавов — алдрей, где содержание кремния и магния должно соответствовать формуле соединения Mg₂Si. Такое соединение, образующееся в сплаве, является упрочнителем, сообщающим сплаву высокие механические свойства. Упрочняющее действие основано на том, что растворимость соединения Mg₂Si в алюминии при понижении температуры уменьшается, и соединение магния с кремнием выпадает в виде второй фазы. Алюминий и его сплавы устойчивы в тех средах, которые не разрушают его защитную окисную пленку, что позволяет изготовлять из алюминия защитные оболочки для силовых кабелей и кабелей связи взамен свинцовых оболочек.

Медь имеет широкое применение в практике благодаря высокой проводимости, хорошим механическим характеристикам, более низкой по сравнению с серебром стоимостью. Наибольшей электропроводностью и пластичностью обладает бескислородная медь, которую получают индукционной плавкой в вакууме. Для защиты меди от окисления высокочастотные токоведущие элементы серебрят. В отожженном виде медь (марки ММ) имеет более высокую проводимость. Мягкую медь (МО, Ml) применяют для изготовления жил кабелей, обмоточных проводов. Твердую медь используют для подвесных токонесущих и контактных проводов. Бескислородную медь марки МОО (не более 0,02% кислорода) применяют в электровакуумных приборах, СВЧ - приборах, для изготовления фольги. Медь марок М2, МЗ, М4 используют преимущественно для получения сплавов.

В изделиях с повышенными механическими характеристиками используют латуни, кадмиевые и бериллиевые бронзы. Кадмиевую бронзу используют для изготовления троллей, скользящих контактов, мембран. Латуни применяют для изготовления различных токопроводящих деталей.

Алюминий характеризуется достаточно высокой электропроводностью в сочетании с пластичностью и малой плотностью. Он более распространен в природе, чем медь, более стоек к коррозии. Промышленностью выпускаются сверхчистый алюминий марок А999 и А995, алюминий высокой чистоты марок А99, А95. Их используют для изготовления электролитических конденсаторов, защитных кабельных оболочек. Из алюминия технических марок (А85, А7) изготавливают кабели, токопроводящие шины. Для токонесущих проводов линий электропередач используют алюминиевые сплавы (Al—Mg—Si), имеющие большую по сравнению с чистым алюминием прочность. Для соединения алюминиевых проводников применяют специальные припои и устройства, разрушающие в месте контакта пленку с высоким сопротивлением,