銅線
編輯自 1820 年代發明電磁鐵和電報以來,銅就一直用于電線。 1876 年電話的發明進一步推動了對銅線作為電導體的需求。
銅是許多類別電線中的電導體。 銅線用于發電、輸電、配電、電信、電子電路和無數種電氣設備。 銅及其合金也用于制造電觸點。 建筑物中的電線是銅工業最重要的市場。 大約一半的開采銅用于制造電線和電纜導體。
銅的性質
編輯導電性
電導率衡量材料傳輸電荷的能力。 這是電氣布線系統中的基本屬性。 在所有非貴金屬中,銅的導電率最高:20°C 時,銅的電阻率 = 16.78 nΩ?m。
固態金屬理論有助于解釋銅異常高的導電性。 在銅原子中,最外層的 4s 能帶或導帶僅填充了一半,因此許多電子能夠攜帶電流。 當對銅線施加電場時,電子向正電端的傳導加速,從而產生電流。 這些電子通過與雜質原子、空位、晶格離子和缺陷碰撞而遇到阻力。 碰撞之間行進的平均距離,定義為平均自由程,與金屬的電阻率成反比。 銅的獨特之處在于其較長的平均自由程(室溫下約為 100 個原子間距)。 這意味著自由程隨著銅冷卻而迅速增加。
由于其優異的導電性,退火銅成為所有其他電導體的國際標準。 1913 年,國際電工委員會在其國際退火銅標準中將商業純銅的電導率定義為 xxx IACS = 58.0 MS/m,在 20 °C 時下降 0.393%/°C。 由于商業純度在上個世紀有所提高,建筑電線中使用的銅導體通常略微超過 xxx IACS 標準。
用于電氣應用的主要銅等級是電解韌銅 (ETP) 銅(CW004A 或 ASTM 編號 C11040)。 這種銅的純度至少為 99.90%,導電率至少為 101% IACS。 ETP 銅含有少量氧氣(0.02 至 0.04%)。 如果高導電銅需要焊接或釬焊或在還原氣氛中使用,則可以使用特純無氧銅(CW008A 或 ASTM 編號 C10100); 它的導電性提高了約 1%(即達到至少 101% IACS)。
幾種導電金屬的密度低于銅,但需要更大的橫截面來承載相同的電流,并且在空間有限是主要要求時可能無法使用。 鋁的導電率是銅的 61%。 對于相同的載流能力,鋁導體的橫截面積必須比銅大 56%。 增加鋁線厚度的需要限制了它在許多應用中的使用,例如在小型電機和汽車中。 然而,在架空電力傳輸電纜等一些應用中,鋁占主導地位,銅很少使用。
銀是一種貴金屬,是xxx一種導電率高于銅的金屬。 在 IACS 等級上,銀的電導率是退火銅的 106%,在 20°C 時銀的電阻率 = 15.9 nΩ?m。 銀的高成本及其低抗拉強度限制了它在特殊應用中的使用,例如接頭電鍍和滑動接觸面,以及用于頻率高于 30 MHz 的高質量同軸電纜中的導體電鍍
抗拉強度
抗拉強度衡量將繩索、電線或結構梁等物體拉到斷裂點所需的力。 材料的抗拉強度是它在斷裂前所能承受的xxx拉伸應力。
與鋁(典型導體合金為 100 N/mm2)相比,銅具有更高的抗拉強度(退火后為 200-250 N/mm2),這是銅在建筑行業得到廣泛應用的另一個原因。 銅的高強度可抵抗拉伸、頸縮、蠕變、刻痕和斷裂,從而防止故障和服務中斷。 對于同等載流能力的導體,銅比鋁重得多,因此高抗拉強度被其增加的重量所抵消。
延展性
延展性是材料在拉伸應力下變形的能力。
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