Токопроводящая жила (ТПЖ) – это проволока (или скрутка проволок) изготовленная из материала с низким электрическим сопротивлением, способная свободно пропускать электрический ток и выдерживающая заданные механические нагрузки и температурные режимы.
Токопроводящие жилы должны удовлетворять следующим условиям: низкое электрическое сопротивление, умеренная цена и доступность добычи металла, стойкость к коррозии и механическим нагрузкам (особенно к знакопеременным), технологичность.
Основными материалами для создания токопроводящих жил служат медь (Cu) и алюминий (Al). Такой выбор определяется низким электрическим сопротивлением, умеренной стоимостью (по сравнению с серебром) и достаточными прочностными характеристиками.
Жилы кабелей и проводов производятся из электролитической меди М0 и М1, которая отличается определённой чистотой – 99,95% и 99,9% доля меди соответственно.
Различные добавки к меди могут снижать её проводящую способность, увеличивать прочность либо придавать определённый комплекс изменения свойств.
Медные токоведущие жилы могут быть мягкими и твёрдыми – отожжённые и неотожжённые соответственно. Маркируются согласно с аббревиатурой ММ и МТ.
Для электрических проводников применяют алюминий (Al) марок А1 и А2, в котором подмешаны десятые доли процента железа и кремния. Эти примеси ухудшают проводимость, к другим нежелательным элементам относят: титан, ванадий, марганец и магний.
Если первым недостатком алюминия считают низкую электропроводность, то второй – это определённая хрупкость, которая усугубляется в температурных условиях свыше 150⁰C. При упрочнении алюминиевой проволоки (например, волочением) единовременно понижается её проводимость (всё взаимосвязано).
По механическим параметрам различают несколько видов проволоки:
Характеристики алюминия АПТ занимают промежуточное положение в сравнении с АТ и АМ.
Если алюминиевый проводник сравнивать с медным, той же проводимости, то окажется, что его сечение выше на +60%, а масса меньше на -48%.
В кабельно-проводниковой продукции могут применяться другие материалы, которые берут за основу из-за меньшей стоимости или соответствия другим необходимым свойствам. Для получения общего видения приведём таблицу, в которой электропроводность Cu (меди) принимается равной 100%, а остальные характеристики указаны в числовых значениях.
Параметры металлов для сравнения
| Металл | Температура плавления, °С | Плотность, г/см | Электрическое сопротивление | Электропроводность | Температурный коэффициент электросопротивления х10-3 °С | ||
| объёмное, мкОм/см2 | массы, мкОм/см2 | объёмная, % | массы, % | ||||
| Серебро | 961 | 10,49 | 1,59 | 16,69 | 108,5 | 92 | 4,1 |
| Медь | 1083 | 8,89 | 1,724 | 15,33 | 100 | 100 | 3,93 |
| Золото | 1063 | 19,32 | 2,22 | 42,9 | 77,7 | 35,8 | 3,94 |
| Алюминий | 660 | 2,7 | 2,8 | 7,62 | 61,2 | 201,5 | 4,03 |
| Кальций | 850 | 1,55 | 3,74 | 5,8 | 46,1 | 264 | 4,57 |
| Бериллий | 1280 | 1,816 | 4,2 | 7,63 | 41,1 | 201,1 | 6,7 |
| Натрий | 98 | 0,97 | 4,3 | 4,17 | 40,1 | 368 | 5,5 |
| Магний | 650 | 1,74 | 4,46 | 7,75 | 38,7 | 198 | 4,2 |
| Цинк | 420 | 7,14 | 5,91 | 42,2 | 29,2 | 36,4 | 4,19 |
| Калий | 63 | 0,86 | 6,7 | 5,76 | 25,7 | 266 | 52 |
| Никель | 1455 | 8,9 | 6,84 | 60,9 | 25,2 | 25,2 | 6,7 |
| Кадмий | 321 | 8,65 | 7,0 | 60,5 | 24,6 | 25,35 | 4,2 |
| Литий | 186 | 0,536 | 8,5 | 4,55 | 20,3 | 337 | 4,5 |
| Железо | 1539 | 7,87 | 9,71 | 76,3 | 17,75 | 20,1 | 6,51 |
| Платина | 3224 | 21,45 | 10,61 | 227,5 | 16,25 | 6,8 | 3,93 |
| Олово | 232 | 7,3 | 11,5 | 84 | 15 | 18,25 | 4,4 |
| Хром | 1890 | 7,12 | 13,1 | 93,2 | 16,45 | 8,5 | 3,5 |
| Свинец | 327 | 11,34 | 20,65 | 234 | 8,36 | 6,6 | 3,9 |
В сравнении