Медь. Медь получила наиболее широкое распространение как проводниковый материал вследствие небольшого удельного сопротивления (ρ = 0,0175 ом•мм2/м), достаточной механической прочности, хорошей обрабатываемости и достаточной стойкости к коррозии.
Прокаткой или волочением из меди можно получить проволоку, шины, полосы, например клиновидного сечения для коллекторных пластин и т. д.
Обычно применяется электролитическая медь, содержащая примесей не более 0,1 %. Различают твердую, неотожженную медь марки МТ и мягкую, отожженную медь марки ММ.
Твердая медь применяется, например, для контактных проводов (электрическая тяга), коллекторных пластин (электрические машины) и т. д. Мягкая медь широко применяется для обмоточных проводов, из которых изготовляются обмотки электрических машин, и различных электромагнитных аппаратов и приборов.
Кроме чистой меди, применяются ее сплавы с другими металлами — бронзы, латунь.
Все бронзы имеют повышенную механическую прочность и повышенное удельное сопротивление.
Кадмиевая бронза (Cd — 0,9%) применяется для коллекторных пластин и троллейных проводов.
Бериллиевая бронза (Вl—2,2%) применяется для токоведущих пружин, скользящих контактов, щеткодержателей.
Латунь (Zn — 30%) широко применяется для изготовления деталей в электроаппарато- и приборостроении.
Алюминий наряду с медью получил широчайшее применение, несмотря на то, что обладает худшими электрическими (ρ = 0,0295 ом•мм2/м) и механическими свойствами. Чистый алюминий — мягкий, обладает малой механической прочностью. По твердости различают мягкий алюминий отожженный марки AM и твердый неотожженный марки AT.
При применении алюминиевых проводов, взамен медных, при одинаковом сопротивлении и одинаковой длине алюминиевые провода будут иметь сечение на 60% больше медных, а вес будет составлять 48% медных.
Для проводов линий электропередач применяются алюминиевые сплавы, например алдрей, содержащий 1—1,5% (примесей Mg, Si, Fe), обладающий достаточной механической прочностью и хорошей проводимостью (ρ = 0,032 ом• ммг1м).
Применяются также сталеалюминиевые провода, у которых поверх внутренних стальных проволок расположен наружные алюминиевые сталь (железо) обладает значительным удельным сопротивлением (р =0,13 ом•мм21м) и малой стойкостью по отношению к коррозии. Поэтому сталь применяется для проводов воздушных линий только при передаче малой мощности, так как в этом случае сечение проводов определяется не электрическим сопротивлением, а их механической прочностью. Для защиты от коррозии применяется цинковое покрытие (оцинкованные провода).
Ко второй группе проводниковых материалов относятся материалы с высоким удельным сопротивлением. Это преимущественно сплавы: никель—хром—железо (нихром);железо—хром—алюминий (фехраль) и др. Они применяются для изготовления обмоток нагревательных приборов, аппаратов, реостатов. Они выдерживают высокие температуры нагрева (порядка 1 000° С). Высокое удельное сопротивление их обеспечивает возможность получения коротких и компактных обмоток.
Манганин — сплав меди 86%, марганца 12% и никеля 2%. Он обладает высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (порядка 1•105 Мград), вследствие чего применяется для изготовления шунтов, добавочных сопротивлений и образцовых катушек сопротивлений.
Припой и флюсы. Припой это сплав для пайки, которая применяется для получения электрического соединения с малым сопротивлением.
Припой должен иметь температуру плавления значительно более низкую, чем металл соединяемых деталей (проводов), для того чтобы при нагревании он плавился, а металл соединяемых деталей оставался твердым. Припой покрывает поверхность соединяемых деталей и заполняет зазоры между ними. Припой диффундирует в металл деталей, в результате промежуточный слой и соединяемые детали после остывания образуют одно целое.
Применяются мягкие оловянно-свинцовые припои, содержащие олова от 18 до 90%, и твердые медно-цинковые с содержанием меди от 36 до 55%. Для пайки алюминиевых проводов применяют цинко-оловянистый припой, содержащий цинка 56%, олова 42% и меди 2%, или цинко-алюминиевый, содержащий цинка 80%, алюминия 12% и меди 8%.
Для получения прочного и надежного соединения припоя с материалом соединяемых деталей применяют вспомогательные вещества — флюсы. Основное назначение их растворить и удалить окислы и загрязнения с поверхностей спаиваемых участков.
В качестве флюсов применяется преимущественно канифоль.
При пайке алюминиевых проводов применяется флюс, состоящий из 100 весовых частей денатурированного спирта и 20 весовых частей канифоли.
Электротехнический уголь. Основой электротехнического угля являются разновидности углерода — графит и уголь. Они размельчаются и вместе с добавочными компонентами, например медным порошком, связываются при помощи каменноугольных пеков и смол, формируются и подвергаются термической обработке.
Электротехнический уголь применяется для изготовления щеток к электрическим машинам, угольных электродов для печей, сварки, электролитических ванн, непроволочных сопротивлений, деталей электровакуумных приборов, гальванических элементов и т. д.
Проводниковые материалы, применяемые в электротехнике, можно разделить на две группы. К первой группе относятся материалы с высокой удельной проводимостью, ко второй — материалы со сравнительно высоким удельным сопротивлением.