Elektrizität und Energie

Elektrotechnische und elektronische Anwendungen

Kupfer ist neben Silber das Metall mit dem geringsten elektrischen Widerstand. Daher verwundert es kaum, dass ungefähr 60 % des gesamten Kupfers für diese Zwecke verwendet werden.
Kupfer findet Verwendung bei Hoch-, Mittel- und Niederspannungsstromnetzen und setzt die Maßstäbe, an denen andere Leiter sich messen müssen. Die einmalige Verbindung von Festigkeit, geringem Widerstand, Schrumpf- und Korrosionsbeständigkeit etabliert Kupfer als bevorzugten und sichersten Stromleiter in Gebäuden. Als wichtiges Bauteil von energieeffizienten Motoren und Transformatoren wird Kupfer in einer Vielzahl von Anwendungen in der industriellen Produktion, allen Formen des Verkehrswesens und in Haushalten eingesetzt.

Drähte und Kabel

Kupferdrähte waren lange Zeit bevorzugtes Leitermaterial in der Energie- und Nachrichtentechnik. Weil Kupfer ein hochleitfähiges und zugleich sehr gut verformbares Material ist, kann es exakt bis auf den gewünschten Durchmesser gezogen werden, und lässt sich ebenfalls zu wirtschaftlichen und festen Verbindungen verschweißen. Es verträgt sich mit allen modernen Dämmstoffen, ist jedoch ein guter Oxidationshemmstoff, der ohne jeden anderen Oberflächenschutz eingesetzt werden kann.
Als Isolierungen können Lackierungen für Wickeldraht oder Polymere für Kabel und Leitungen dienen. Lacke erlauben einen geringen Zwischenraum zwischen den Wickeldrähten. Dieser Kupferlackdraht verleiht den Wicklungen von Motoren, Transformatoren und Drosselspulen einen hohen Wirkungsgrad.

Stromschienen

Stromschienen sind massive Leiter, die als Stromverteiler funktionieren. Sie verteilen die elektrische Spannung von einer Stromquelle an mehrere Verbraucher. Wegen seiner guten Leitfähigkeit, Festigkeit, Formbarkeit und Oxidationsbeständigkeit ist Kupfer das naheliegendste Material für die Herstellung einer Stromschiene. Dazu werden Barren aus hochleitfähigem Kupfer zu gleichmäßigen Querschnitten warm ausgewalzt und anschließend bis auf die erforderliche bzw. gewünschte fertige Größe, Länge usw. gezogen.

Transformatoren- und Motorwicklungen

Kupfer wird für die Fertigung von Transformatorenwicklungen in Form von Drähten für Hochspannungswicklungen und Bändern für Niederspannungswicklungen verwendet. Für kleinere Produkte muss der Kupferdraht stark genug sein, um beim Wickeln nicht zu reißen, aber auch dehnbar genug, damit dicht gepackte Wicklungen entstehen. Kupferband muss eine gute Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, damit die Isolierlacke nicht durchschlagen. Hohe Duktilität spielt bei der Formgebung und Packung eine wichtige Rolle, während ausreichende Festigkeit erforderlich ist, um den hohen magnetischen Kräften, die bei gelegentlichen Kurzschlüssen auftreten, standzuhalten.
Die Eigenschaften für Motorenwicklungen ähneln denen für Transformatoren. Hinzu kommt jedoch eine weitere Anforderung. Die Drähte müssen nämlich den auftretenden mechanischen Vibrationen und Zentrifugalkräften bei Betriebstemperaturen widerstehen können.

Wärmetauscher

Aufgrund seiner thermischen und hohen elektrischen Leitfähigkeit eignet sich Kupfer ideal für den Bau von Wärmetauschern aller Art. Kupfer lässt sich einfach verarbeiten, löten und zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Typische Anwendungen für Wärmetauscher aus Kupfer sind Heizkörper, Luftkühler und Klimaanlagen im Verkehrswesen, Kühlkörper für elektronische Bauteile sowie Luftheizungsanlagen für private und industrielle Wasserheiz- und -kühlaggregate.

Elektronikausrüstungen

Dieser Bereich ist zwar von der Tonnage her betrachtet relativ klein, doch in einer ganzen Reihe von kleinen hochtechnischen Anwendungen spielt Kupfer eine wichtige Rolle.
Kupfer oder Kupferlegierungen kommen in gedruckten Leiterplatten, Elektronik-Steckverbindern und Bauteilhaltern zum Einsatz. Außerdem wird Kupfer schon seit langem im Telekommunikationsbereich eingesetzt, zur Zeit immer mehr auch in der IT-Branche, vor allem für die Fertigung von Mikrochips und Halbleiteranwendungen. Kupferkühlkörper erlauben die Ableitung von Wärme aus Hochfrequenzmikroprozessoren und Logik-Komponenten.

Andere elektrische Verwendungszwecke