Was ist der Unterschied zwischen Voll- und Litzendraht in elektrischen Schaltkreisen?

I. Unterschiede zwischen Vollkabeln und Strangkabeln

(I) Strukturelle Aspekte

Vollkabel

Bestehen aus einem einzelnen Metalleiter, der in der Regel aus leitfähigen Materialien wie Kupfer oder Aluminium hergestellt wird. Beispielsweise können die Durchmesser gängiger Vollkupferkabel von einigen Millimetern bis hin zu Bruchteilen eines Millimeters reichen.

Sie haben eine einfache Struktur mit einem kontinuierlichen Leiter ohne Lücken.

Strangkabel

Wird durch das Verdrillen mehrerer feiner Metallstränge gebildet. Beispielsweise kann ein gängiges Strangkabel aus Dutzenden oder sogar Hunderten feiner Kupferstränge bestehen.

Die Struktur der Stränge verleiht dem Kabel eine gewisse Flexibilität, sodass es gebeugt und verdreht werden kann, ohne leicht zu brechen.

(II) Leistungsaspekte

Stromtragfähigkeit

Vollkabel haben in der Regel eine höhere Stromtragfähigkeit. Da die Querschnittsfläche eines einzelnen Leiters größer ist und der Widerstand relativ geringer, kann ein größeres Stromdurchfluss ermöglicht werden. Beispielsweise werden in einigen hochleistungsfähigen elektrischen Geräten wie großen Motoren und Transformatoranlagen dickeres Vollkabel verwendet, um große Ströme zu übertragen.

Die Stromtragfähigkeit von Strangkabeln ist vergleichsweise geringer. Obwohl die Gesamtquerschnittsfläche mehrerer feiner Metallstränge dem einer Vollleitung gleichwertig sein mag, ist die Querschnittsfläche jedes einzelnen feinen Metallstranges kleiner, was zu einem relativ größeren Widerstand führt. Daher kann unter gleichen Bedingungen ein Strangkabel in der Regel weniger Strom als ein Vollkabel tragen.

Flexibilität

Strangkabel haben eine bessere Flexibilität. Die Struktur aus mehreren feinen Metallsträngen macht das Kabel leicht beugbar, verdrehbar und wickelbar, ohne den Leiter zu beschädigen. Beispielsweise werden in Anwendungen, in denen häufige Bewegung oder Biegung erforderlich sind, wie bei Netzkabeln für elektrische Geräte und Kopfhörerkabeln, in der Regel Strangkabel verwendet.

Vollkabel sind vergleichsweise hart und haben eine geringere Flexibilität. Das Biegen eines Vollkabels kann dazu führen, dass der Leiter bricht, insbesondere bei wiederholtem Biegen.

Störfestigkeit

Strangkabel haben in gewissem Maße eine bessere Störfestigkeit. Die Struktur aus mehreren feinen Metallsträngen kann eine natürliche Abschirmung bilden und die Störung externer elektromagnetischer Felder auf Signale reduzieren. Beispielsweise in Anwendungen, in denen eine hohe Signalübertragungsqualität erforderlich ist, wie Audio- und Videokabel, ist die Störfestigkeit von Strangkabeln wichtiger.

Vollkabel haben vergleichsweise eine schwächere Störfestigkeit und sind leichter von externen elektromagnetischen Feldern beeinflusst.

Montage- und Gebrauchseinfachheit

Strangkabel sind in der Regel einfacher in der Montage und im Gebrauch. Aufgrund ihrer guten Flexibilität können sie leichter durch enge Räume und um Hindernisse herumgeführt werden. Beispielsweise sind Strangkabel in komplexen elektronischen Geräten oder in der Gebäudedekoration einfacher zu installieren.

Vollkabel sind vergleichsweise härter und erfordern möglicherweise mehr Werkzeuge und Fertigkeiten für die Installation. Es ist schwieriger, sie in engen Räumen oder an Stellen zu installieren, wo Biegungen erforderlich sind.

II. Gründe, warum beide Kabelarten notwendig sind

Bedeckung verschiedener Anwendungsszenarien

In Hochleistung- und Hochstrom-Szenarien wie industrielle Ausrüstung und Stromversorgung sind Vollkabel erforderlich, um eine ausreichende Stromtragfähigkeit und Stabilität zu gewährleisten. Beispielsweise können in der Stromverteilungssysteme großer Fabriken dicke Vollkabel hohe Stromlasten tragen und Energieverluste reduzieren.

In Anwendungen, in denen Flexibilität und Störfestigkeit erforderlich sind, wie interne Verbindungen von elektronischen Geräten und Ladegerätekabeln für mobile Geräte, sind Strangkabel besser geeignet. Beispielsweise sind die Datenkabel von Mobiltelefonladegeräten in der Regel Strangkabel, die einfach zu transportieren und zu verwenden sind und den Einfluss externer Störungen auf die Datenübertragung reduzieren.

Ausnutzung ihrer jeweiligen Vorteile

Die hohe Stromtragfähigkeit und der geringe Widerstand von Vollkabeln können die Effizienz und Zuverlässigkeit von Schaltkreisen verbessern. In Szenarien mit strengen Stromanforderungen können Vollkabel die stabile Übertragung von Energie sicherstellen und Energieverluste reduzieren. Beispielsweise werden in Solarenergiegenerierungssystemen die Verbindungskabel von Solarpaneele zu Inverters in der Regel aus Vollkabeln hergestellt, um den Widerstandsverlust zu minimieren.

Die Flexibilität und Störfestigkeit von Strangkabeln können spezielle Installations- und Gebrauchsbedingungen erfüllen. Beispielsweise in Audiogeräten können Strangkabel die Signalstörung reduzieren und eine bessere Klangqualität bieten; in Automobil-Elektroniksystemen können Strangkabel sich an die Vibrationen und Bewegungen des Fahrzeugs anpassen und stabile Schaltkreisverbindungen sicherstellen.

Komplette Berücksichtigung von Kosten und Leistung

In einigen Anwendungen können entsprechende Kabelarten gemäß den Kosten- und Leistungsanforderungen ausgewählt werden. Vollkabel sind in der Regel im Herstellungsprozess einfacher und können daher günstiger sein, insbesondere für Kabel mit großem Querschnitt. Strangkabel können hingegen aufgrund des Verdrillungsprozesses mehrerer feiner Metallstränge einen höheren Kostenfaktor haben. Beispielsweise können in Projekten mit begrenztem Budget Vollkabel oder Strangkabel gemäß tatsächlicher Bedürfnisse ausgewählt werden, um die beste Kosten-Nutzen-Relation zu erzielen.

Gleichzeitig können auch verschiedene Kabelarten in demselben Schaltkreis kombiniert werden, um ihre jeweiligen Vorteile voll auszuschöpfen. Beispielsweise können in einem komplexen elektronischen Gerät Vollkabel in den Hochleistungsteilen und Strangkabel in den Signalübertragungsteilen verwendet werden, um die Leistung und Zuverlässigkeit des gesamten Systems zu verbessern.