К проводниковым материалам относятся металлы, очищенные от примесей, а также сплавы металлов.
Чистые металлы используют для изготовления различного рода проводов: обмоточных, установочных, монтажных, кабелей, фольги.
Проводниковые сплавы чаще всего применяют в виде проволок и лент в резисторах, добавочных сопротивлениях, потенциометрах.
Проводниковые материалы делятся на материалы высокой проводимости и материалы высокого сопротивления.
К особой группе проводниковых материалов относится электротехнический уголь, широко применяемый в электротехнике.
В последнее время особый интерес вызывают сверхпроводники и гиперпроводники — материалы, обладающие чрезвычайно малый удельным сопротивлением при весьма низких (криогенных) температурах, но это материалы будущего.
Наиболее широко используемыми в электротехнике материалами высокой проводимости являются медь и алюминий. Медь нашла самое широкое распространение для изготовления обмоточных проводов электрических машин и аппаратов (в том числе диаметром, равным тысячным долям миллиметра), шин, стержней, трубок, профильного проката, например полос трапециевидного сечения для коллекторных пластин. При этом мягкая медь идет на изготовление обмоточных проводов и кабелей, а твердая — контактных проводов и коллекторных пластин. Необходимо учитывать особенности меди при ее применении в сельскохозяйственном производстве — она усиленно коррозирует в атмосфере животноводческих ферм, содержащей пары аммиака.
Алюминий по своему значению занимает второе место после меди среди проводниковых материалов, при этом значение алюминия все более возрастает, в частности в связи с недостатком меди. В электротехнике применяют алюминий, содержащий не более 0,6% примесей. Еще более чистый алюминий применяют для изготовления фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов.
Поскольку алюминий в 3,3 раза легче меди, его широко применяют в крановом электрооборудовании, в электрооборудовании самолетов и т. п. В последнее время мягкий алюминий очень широко используют для изготовления обмоток трансформаторов, установочных проводов, а твердый — для изготовления шин распределительных устройств и линий электропередач. В электропромышленности алюминий нашел широкое распространение для заливки короткозамкнутых роторов асинхронных электродвигателей. Для замены свинца в защитных кабельных оболочках используется алюминий с содержанием примесей не более 0,01% (вместо 0,5% для обычного проводникового алюминия). Этот алюминий более мягок, пластичен и обладает повышенной стойкостью по отношению к коррозии.
Сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием и пр. получили название бронз, а с цинком — латуни.
Бронзы имеют значительно более высокие механические свойства, чем медь. Например, прочность бронз на разрыв может достигать 800...1200 МПа и более. Однако электропроводность бронз меньше, чем у меди. У разных бронз свойства различные. Так, кадмиевая твердотянутая бронза имеет электропроводность по отношению к меди 90%, а сопротивление разрыву — до 1050 МПа, твердотянутая фосфористая бронза — соответственно 10...15% и 1050 МПа. Еще большую механическую прочность имеет бериллиевая бронза (до 1350 МПа). Кадмиевую бронзу применяют для контактных проводов и коллекторных пластин электрических машин особо ответственного назначения. Бронзы нашли широкое распространение для изготовления токопроводящих пружин.
Латунь достаточно пластична при повышенной механической прочности по сравнению с медью, поэтому из нее штампуют и вытягивают различные токопроводящие детали, например обоймы для щеток, фасонные болты, гайки и т. п. При электропроводности в 4 раза меньше меди латунь в 2 с лишним раза прочнее ее (до 880 МПа) и пластичнее (удлинение до 5%).
Альдрей — сплав алюминия с марганцем, кремнием и железом— имеет удельное сопротивление, близкое к алюминию, а временное сопротивление разрыву в два раза больше сопротивления алюминия (350 МПа) при той же плотности — 2,7 мг/м3.
Сталеалюминиевый провод (марки АС) широко применяется в линиях электропередач, представляет собой сердечник из стальных жил, обвитый снаружи алюминиевой проволокой. Механическая прочность этого провода определяется в основном стальным сердечником, а электрическая проводимость — алюминием. Увеличенный наружный диаметр сталеалюминиевых проводов уменьшает возникновение короны, так как уменьшает напряженность электрического поля на поверхности провода.
Сталь (железо) — дешевый, недефицитный и механически прочный металл, применяется как проводниковый материал для проводов линий связи, а также при передаче небольших мощностей, например, в сельскохозяйственных районах, где он используется в виде шин, рельсов трамваев, электрифицированных железных дорог, метро и пр. Сталь имеет малую коррозионную стойкость, поэтому стальные провода обычно покрывают цинком.
Биметалл — сталь, покрытая снаружи слоем меди горячим или холодным способом. Механические и электрические свойства биметалла являются промежуточными между свойствами сплошного медного и стального проводника того же сечения. Механическая прочность биметалла выше, чем меди, но электропроводность меньше. Содержание меди должно быть не менее 50% от полного веса проволоки. Сопротивление 1 км биметаллической проволоки для постоянного тока при нормальной температуре (20°С или 293 К) и диаметре проволоки 1 мм составляет примерно 64 Ом, при 2 мм — 16 Ом, при 3 мм — 7 Ом и при 4 мм — 4 Ом. Такая проволока широко применяется в линиях связи, а также в линиях электропередач, для изготовления шин распределительных устройств, полос для рубильников и т. п.
