Sähkökaapelit koostuvat yhdestä tai useammasta vedestä, jotka on suojattu peitteellä. Vedenvaihtoehtojen valinta riippuu useista tekijöistä, kuten johtavuudesta, hinnasta, joustavuudesta, vahvuudesta ja korroosiotarpeesta. Yleisimmin käytetyt vedenvaihtoehdot sähkökaapeleissa ovat:
Kupari (Cu)
Hyvä johtavuus: Kuparin sähköjohtavuus on erinomainen, se on toiseksi parasta yleisimmistä metalliin verrattuna hopeaan.
Hyvä joustavuus: Kupari on suhteellisen pehmeä ja venyttävä, mikä tekee siitä helpon käsiteltävän ja muokattavan kaapeliin.
Korroosionkestävyys: Kupari muodostaa patinan, joka suojelee sitä lisäkorroosiolta, vaikka se voi korroida tiettyjen olosuhteiden vallitessa.
Yleinen saatavuus: Kuparia on laajasti saatavilla, ja se on ollut sähkökaapeleiden standardimateriaali vuosikausia.
Hyvä kestävyys: Kupari on kestäävää ja kestää useita taivutuskertoja ilman rikkoutumista.
Alumiini (Al)
Kevyt: Alumiini on paljon kevyempi kuin kupari, mikä tekee siitä sopivan valittavaksi yläjohdekaapeleille.
Alempi hinta: Alumiini on yleensä edullisempaa kuin kupari, mikä tekee siitä taloudellisemman vaihtoehdon suurissa projektissa.
Hyvä johtavuus: Vaikka alumiini ei ole yhtä hyvä johtaja kuin kupari, sillä on silti hyvä sähköjohtavuus.
Korroosionkestävyys: Alumiini myös muodostaa hapistonkerroksen, joka suojelee korroosiolta, mutta tämä voi joskus johtaa lisättyyn vastustukseen liitoskohtiissa.
Vahvuus: Vaikka alumiini on vahva, se on myös altis hitaudelle (hitään muotoutumiselle jatkuvan kuorman alla) verrattuna kupariin.
Muut materiaalit
Hopea (Ag): Vaikka hopealla on kaikista metaleista paras sähköjohtavuus, sitä käytetään harvoin sen korkean hinnan vuoksi.
Kulta (Au): Kultaa käytetään erikoissovelluksissa, joissa korroosionkestävyys ja korkea johtavuus ovat olennaisia.
Tinneilevä kupari: Kupari, johon on levitetty ohut tinnekerros estämään oksidointia ja parantamaan korroosionkestävyyttä.
Kompositvedet: Jotkut kaapelit käyttävät kompositvedejä, jotka on valmistettu sekä kuparista että alumiinista yhdistääkseen molempien materiaalien etuja, kuten korkeampaa johtavuutta ja pienempää painoa.
Valintatekijät
Vedenvaihtoehdon valinta sähkökaapeleihin riippuu sovelluksen tarkoituksen erityisvaatimuksista, mukaan lukien:
Sähköiset ominaisuudet: Johtavuus ja vastustus lämpölle ja sähkövirtaalle.
Mekaaninen vahvuus: Joustavuus, kestävyys ja kyky kestää ympäristöolosuhteita.
Hinta: Alkuperäinen ostohinta ja pitkäaikainen huoltokustannus.
Turvallisuus: Korroosio- ja palovaroituskyky.
Ympäristövaikutukset: Kierrättävyyden helpottaminen ja ympäristöystävällisyys.
Yleisiä sovelluksia
Kotitalouksien johtaminen: Tyypillisesti käyttää kuparia sen luotettavuuden ja turvallisuuden vuoksi.
Sähköntuotannon siirto: Usein käyttää alumiinia yläjohdekaapeleissa sen kevyen painon ja taloudellisuuden vuoksi.
Elektroniikka: Käyttää ohuita kupari- tai kultavedeitä laitteiden sisäisissä yhteyksissä, joissa luotettavuus on ensiarvoisen tärkeää.
Lopuksi voidaan todeta, että vaikka kupari on yleisin materiaali sähkökaapeleissa sen erinomaisen johtavuuden ja joustavuuden vuoksi, alumiinia käytetään myös tilanteissa, joissa paino ja hinta ovat tärkeitä. Muut materiaalit voivat käytännössä käytetä erikoissovelluksissa tarvittaessa.