Одним з найважливіших відкриттів в історії людства є електрику. Воно надає руху всі на нашій планеті, дозволяє за частки секунди пов'язувати континенти. Без нього був би неможливий сучасний науково-технічний прогрес. Та й виробляти алюміній ми не могли б без електрики. Цікаво, що сьогодні саме цей метал відповідає за передачу електричної енергії на тисячі кілометрів.
Серед недорогоцінних металів алюміній по електропровідності поступається тільки міді, і то лише на третину, при цьому алюміній має незаперечну перевагу - він легше. Щоб пропускати струм такої ж сили, що і мідний, алюмінієвий дріт повинен бути по перетину в півтора рази більше мідного, але все одно матиме вдвічі меншу вагу. Для високовольтних ліній електропередач, які здійснюють доставку електроенергії на великі відстані, вагові характеристики є одним з найважливіших параметрів. Тому у всіх магістральних повітряних лініях електропередач використовуються тільки алюмінієві дроти.
Вперше алюмінієві дроти з'явилися в кінці XIX століття в США. У 1880 році в Чикаго начальник залізничної станції зауважив, що зовнішня мідна проводка швидко руйнується, тому що мідь роз'їдається паровозним димом. Невідомо, що саме спонукало його спробувати в якості заміни алюміній, але мідний дріт довжиною кілька сот метрів був замінений на алюмінієвий, який виявився довговічніше, незважаючи на те, що з кожним роком кількість поїздів на станції збільшувалася.
Порівняно невелика вага алюмінієвих проводів дозволяє знизити навантаження на опори електромереж і збільшити відстань прольотів між ними, завдяки чому зменшуються витрати і час на будівництво. При проходженні через них струму алюмінієві дроти нагріваються, і їх поверхня покривається міцною плівкою оксиду. Вона-то і служить їм відмінним ізолятором, захищаючи від зовнішніх впливів.
всього виробленого в світі алюмінію використовується в енергетиці
Для виготовлення алюмінієвої проводки використовуються сплави серій 1ххх, 6ххх, 8ххх - останні дозволяють створювати продукцію з терміном служби більше 40 років.
Заготівлею для алюмінієвого кабелю служить алюмінієва катанка - суцільний алюмінієвий прут діаметром від 9 до 15 мм. Вона легко гнеться і згортається без появи тріщин. Її практично неможливо порвати або зламати, вона легко витримує значні статичні навантаження.
Катанку виробляють методом безперервного лиття і прокатки. Отриману литу заготовку пропускають через кілька прокатних клітей, зменшуючи перетин до потрібного діаметру, і формують гнучкий шнур, який потім охолоджується і згортається в великі круглі рулони - «бухти». Далі, вже на кабельних заводах, катанка переробляється в дріт на спеціальному волочильном обладнанні, волочиться до діаметрів від 4 мм до 0,23 мм.
Існує кілька типів проводів для високовольтних ліній електропередач.
Повітряні лінії електропередач побудовані за принципом ланцюгової лінії. Її ж використовує павук у своїй павутині. У перевернутому вигляді вона використовується при будівництві арок.
Найчастіше використовується алюмінієвий дріт зі сталевим сердечником (ACSR, aluminium conductor steel reinforced). Він має в осерді кілька перекручених сталевих ниток, які «обгорнуті» шарами алюмінієвого дроту. Сталь використовується для збільшення міцності кабелю і дозволяє йому зберігати первинну форму при нагріванні і інших навантаженнях. Алюмінієва частина відповідає за передачу струму.
Повністю алюмінієвий дріт з нелегованого алюмінію (AAAC, all aluminium alloy conductor) або з алюмінієвого сплаву легше армованого і на відміну від нього абсолютно не схильний до корозії.
Нарешті, провід з композитним сердечником (ACCC, aluminium conductor composite core) дозволяє скоротити ефект термопровісанія дроти, характерний для типу ACSR, сталевий сердечник якого розширюється при нагріванні. Коефіцієнт розширення вуглецевого сердечника в 10 разів нижче сталевого. Крім того, він істотно легше і міцніше - це дозволяє використовувати в такому дроті на 28% більше алюмінію без збільшення діаметра і загальної ваги. Додатковий алюміній скорочує втрати енергії в лінії на 25-40%.
Динаміка цін на алюміній і мідь (доларів США за тонну)
Використання алюмінієвих кабелів має і значний економічний ефект. По-перше, алюміній істотно дешевше міді, а по-друге, велика електропровідність алюмінію створює враження більшого числа електрики з використанням тієї ж інфраструктури. Енергоспоживання в світі постійно зростає, мережі не справляються з наявної навантаженням, збільшується кількість перевантажень і аварій, а будівництво нових ЛЕП - набагато затратнее, ніж заміна кабелю.
Виробники працюють над удосконаленням алюмінієвих сплавів для
електротехнічних потреб. Один із прикладів - алюмінієво-цирконієві дроти, що дозволяють подвоїти пропускну спроможність ліній електропередач без заміни або будівництва нових щоглових опор. Особливо це цінується в місцях густий забудови або на важкопрохідних ландшафтах. Алюміній успішно заміняє мідну проводку в автомобілях, що дозволяє знизити загальну вагу автомобіля в середньому на 12 кг.
Алюміній і алюмінієві сплави також широко застосовуються у виробництві електронних і мікроелектронних компонентів, зокрема при виробництві конденсаторів. З нього також робляться антени, в тому числі телевізійні. Цей метал застосовується при будівництві радіолокаторів. А в деяких країнах з алюмінію виготовляють і самі щогли-опори для ліній електропередач. Широко застосовується алюміній і при виробництві трансформаторів, а також роторних низьковольтних двигунів.