• #Kaapelit
• #Kaapeli & Liitäntätekniikka

Oletko koskaan miettinyt, miksi kaapelit valmistetaan pääasiassa kuparista ja miksi on olemassa joitakin eksoottisia tapauksia, joissa käytetään jalometalleja kuten kultaa ja hopeaa? Kuparin käytöllä johtimena on kuitenkin syynsä.

Tiedämme, mistä kaapeleiden ”johtimen” (conductor) termi on peräisin. Johtimet nimittäin ”johtavat” jotain. Olipa kyseessä sitten virta tai data. Miksi kaapelin säie on tehty kuparista?
Entä miksi on olemassa kaapeleita, joissa on hopeajohtimia, ja miksi on kullattuja liittimiä – eikö standardi olekin itse asiassa kupari?

Kaapelin säie

Jos tarkastelemme kaapeleitamme hyvin yksinkertaisesti, ne koostuvat useimmissa tapauksissa useista ytimistä ja vaipasta, joka pitää nämä ytimet yhdessä. Ytimet ovat se osa kaapelista, joka on myös kytketty liittimeen tai loppukäyttäjään. Ydin koostuu johtimesta, joka välittää virtaa, sekä eristeestä, joka ympäröi johtimen. Eristeen tehtävänä on estää virtaa kulkemasta kaapelin muihin ytimiin. Jos johdin koostuu useista langoista, sitä kutsutaan säikeeksi. Useimmissa tapauksissa nämä ovat kuparia.

Miksi alumiinia ei käytetä johtimena?

Sähkön johtamiseen tarvitaan johtavaa materiaalia. Tällaisia ovat esimerkiksi hopea, kupari, kulta ja alumiini. Johtavuus pienenee tässä järjestyksessä. Mutta mitä johtavuus oikeastaan tarkoittaa? Johtavuutta kuvataan muun muassa johtomateriaalin ominaisvastuksella. Kuvaannollisesti sen voi ajatella letkuna, jonka poikkileikkaus kapenee yhdestä kohdasta. Kapenema edustaa johtomateriaalin vastusta. Jos jännite pysyy samana, virta pienenee. Tämä tarkoittaa, että johtavuus on heikompi.

Tietenkin haluamme kaapeleissa aina parhaan johtavuuden, mutta johtomateriaalin valinnassa on myös muita tekijöitä, kuten kestävyys ja hinta.
Koneiden tulisi toimia paitsi vikasietoisesti myös kustannustehokkaasti. Tähän kuuluvat myös sovelluksissa käytettävät kaapelit. Vaikka alumiini on kustannustehokkain materiaali, sitä käytetään silti harvoin johtomateriaalina.

Alumiinia ei voida verrata kupariin vakauden suhteen. Lankakimpun johdot voivat katkeilla nopeammin, mikä lyhentää merkittävästi käyttöikää. On kuitenkin myös sovelluksia, joissa alumiinilla on etuja, jotka eivät johdu pelkästään raaka-aineen alhaisemmasta hinnasta. Ilmajohdot valmistetaan usein alumiinista. Nämä ovat kaapeleita, jotka kulkevat maan halki suurten suurjännitemastojen kautta. Etuna tässä on keveys.

Miksi johdinmateriaalina ei käytetä hopeaa tai kultaa?

Hopealla on poikkeuksellisen hyvä sähkönjohtavuus, mutta hopea ja kulta ovat johtomateriaaleina yksinkertaisesti liian kalliita. Lisäksi kullan sähkönjohtavuus on, kuten alussa mainittiin, huomattavasti huonompi kuin kuparin. Tavallisessa omakotitalossa asennetaan jopa kilometri kaapeleita, jotta voimme ladata matkapuhelimemme tai pitää valot päällä. Teollisuuslaitoksessa tarvitaan nopeasti useita kilometrejä kaapeleita anturien ja toimilaitteiden ohjaamiseen. Tällaisten laitosten kustannukset nousisivat pilviin, jos kaapelit valmistettaisiin hopeasta.

Miksi kuparia käytetään johtimena?

Vaikka kuparin hinta vaihtelee jatkuvasti, hinta-laatusuhteeltaan sille ei ole todellista vaihtoehtoa. Kuparin hinta on vaihteleva, aivan kuten kullan tai öljyn kaltaisten raaka-aineiden. Kupari tarjoaa kaiken, mitä hyvältä johtimelta vaaditaan. Se on paitsi kustannustehokkaampi kuin muut materiaalit, myös erittäin hyvä johdin. Materiaalia on helppo työstää sen pehmeän rakenteen ansiosta. Tämän joustavuuden vuoksi raaka-aine sopii erinomaisesti kaapeleihimme, jotka joutuvat alttiiksi valtaville rasituksille e-ketjujen liikkeiden aikana. Näiden ominaisuuksien ansiosta kupari on vakiinnuttanut asemansa johtimien vakiomateriaalina.

Miksi kullattuja liittimiä käytetään?

Yhden asian voin sanoa heti: kullatut liittimet eivät liity mitenkään vaurauteen tai kerskailuun. Selitys on puhtaasti tekninen. Kuten edellä jo opimme, kullalla on huonompi sähkönjohtavuus kuin kuparilla. Jotkut liittimen sähköiset koskettimet on kuitenkin kullattu. Kupari, mutta myös hopea, taipuu korroosiolle joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa. Tunnemme tämän ilmiön ruostumisena. Pintaan muodostuu kerros, joka ei enää johda virtaa kunnolla. Tästä syntyvä lämpö voi johtaa tulipaloihin liittimessä. Kosketuspintojen peittäminen ohuella kultakerroksella estää tämän vaaran. Kulta hapettuu aivan kuten kupari tai hopea, mutta sen oksidikerroksen sähkönjohtavuus on paljon parempi.

Ota meihin yhteyttä! Autamme sinua mielellämme löytämään oikean kaapelin.

Tuki