絶縁線対単線：どちらが優れていてなぜか

ストランド線とは何か
ストランド線は、複数の細い導体を束ねて作られており、多くの場合、各ペアの導体が捩じられて絶縁されています。これらのワイヤーは、特定の用途に合わせて様々なサイズで提供されています。

イギリスでは、一般的なワイヤーサイズは3/0.029″、7/0.036″、7/0.042″などの形式で表されます。ここで最初の数字（例えば3や7）は個別のストランド導体の数を示し、2番目の部分（例えば0.029″、0.042″）は各導体の断面積を指定します。たとえば、0.036″は断面積が0.036平方インチであることを意味します。アメリカでは、7/32のようなサイズが使用され、ここで7はストランドの数量を、32は各導体のAWG（American Wire Gauge）サイズを示しています。

実心線と比較して、ストランド線は優れた柔軟性があります。これにより、電気工事において、配管や壁内のコンダイトを通すなど、曲げたり捻ったりする必要がある場面での選択肢として好まれています。また、ストランド線は電気的安全性も向上させます。導体を通る電流によって熱が発生しますが、個々のストランド間の空気隙間のおかげでこの熱が効率的に放出され、過熱や潜在的な電気的危険性のリスクが減少します。

ストランド線の応用と特徴

ストランド線は、ドアの開閉機構など反復運動を伴う応用に非常に適しています。また、短距離接続にも理想的であり、パッチコードに容易に組み込むことができます。

送電線や配電線において、ストランド線は実心線よりも好まれることが多いです。これは、交流（AC）が導体の外側表面に主に流れることによるスキン効果を軽減するためです。ストランド線の独特な構造は、スキン効果の影響を低減する効果的な解決策となっています。

しかし、ストランド線にはいくつかの欠点もあります。通常、実心線よりも高価です。また、特に湿った環境や屋外での使用では腐食しやすいという問題があります。さらに、個々のストランド間の空気隙間により、ストランド線の電流容量は同じサイズの実心線よりも低いです。

ストランド線の利点

• 優れた柔軟性: 容易にルーティングや曲げを行うことができます。この特性により、動きを伴う応用での長寿命が得られます。

• 効率的な熱放出: 電流が流れる際に発生する熱が少なく、より安全な電気操作が可能になります。

• 便利な端末処理と接続: クリンプ端子処理やパッチコード接続に適しています。

• スキン効果の軽減: 長距離・高電圧送電において、ストランド線はスキン効果を効果的に軽減します。

ストランド線の欠点

• 腐食の可能性: 特に屋外設定では腐食のリスクが高い。

• 低い電流容量: 同じサイズの実心導体と比較して、ストランド線の電流容量は低い。

• 高い電圧降下: 電流が流れる際に電圧降下が大きくなる。

• 信号品質の問題: ノイズが発生しやすく、減衰が20-50%で、高周波伝送性能は普通。

• 複雑な端末処理: 端末処理と接続プロセスが複雑。

• 高コスト: ストランド線は実心線よりも高価。

実心線：定義と特徴

名前の通り、実心線は単一の実心導体が絶縁体に包まれています。通常、実心線はストランド線よりも太く重いです。ストランド線の利点にもかかわらず、実心線は家庭配線、特に米国の120/240Vメインパネルで広く使用されています。これは、良好な接続性と高い電流容量を提供するためです。

実心線にはいくつかの顕著な利点があります。導体間に空気隙間がないため、ストランド線よりも高い電流容量を持っています。導体の厚さにより抵抗が低く、完全な端末処理と接続が可能となります。

実心線は、電圧降下が少ない、腐食に強く、ノイズ比が低い音声を提供し、長期的な安定した接続を確保します。また、コスト効果が高く、屋外応用にも適しています。

ただし、実心線にも制限があります。ストランド線よりも大幅に柔軟性が低いため、硬さのために曲げたり捻ったりするのが難しいです。特に動きを伴う応用では、繰り返しの曲げやルーティングにより、簡単に損傷または破損する可能性があります。

実心線の利点

• 優れた端末処理と接続: 完全な端末処理と接続が可能です。

• 高い電流容量: 同じサイズのストランド線と比較して、実心線は高い電流容量を持っています。

• 良い信号品質: 明瞭な音声（低減衰）と優れた高周波伝送性能を提供します。

• 低抵抗と腐食耐性: 抵抗が低く、室内および屋外で腐食に強い。

• 長距離伝送に適している: 電圧降下が少ないため、長距離応用に適しています。

• コスト効果が高い: 実心線はストランド線よりも安価です。

実心線の欠点

• 柔軟性の制限: 柔軟性が低いため、特定の応用での使用が制限されます。

• 損傷の可能性: 反復運動を伴う応用では損傷しやすい。

• スキン効果の問題: 高電圧送電線ではスキン効果の影響を受けます。

• 一部の応用に不適: 電子機器、デジタル通信、コンピュータ応用には適していません。

以下の表は、さまざまな条件と応用に基づいて実心線とストランド線を詳細に比較し、その主要な違いを示しています。

実心線とストランド線の電流容量
実心線とストランド線の直径が同じ場合、実心線はより大きな電流を運ぶことができます。これは、実心線がより大きな有効断面積を持つためです。ストランド線では、個々のストランド間の空気隙間により、電流が流れる全体の面積が減少します。そのため、電気工事者は特定の応用におけるワイヤーゲージと電流容量要件を考慮に入れて適切なワイヤーサイズを選択する必要があります。

電気システムにおける重要な現象の一つはスキン効果で、交流（AC）は導体の外側表面に主に流れ、その断面全体ではなく均一に流れる傾向があります。この効果は周波数が増加するとより顕著になります。高電力送電システムでは、ストランド線がスキン効果の影響を軽減できるため、しばしば好まれます。しかし、50/60 Hzの家庭配線では、直径が最大6mmの銅線を使用する場合、スキン深さは通常無視できます。
どちらが良いのか：実心線かストランド線か
実心線とストランド線の選択は、初期および長期的なコスト、室内または屋外使用、特定の応用要件、電気負荷の種類、動きや柔軟性の必要性、適切な電流容量、その他の環境および天候関連の条件を総合的に考慮した上で行うべきです。要するに、実心線かストランド線を選ぶ決定は、以下の多様な側面に基づきます：

• 実心線：耐久性、シンプルさ、スムーズなインストール、コスト効果が求められる応用に適しています。プロジェクトが簡単で信頼性があり、予算に優しい配線ソリューションを必要とする場合、実心線が推奨されます。

• ストランド線：反復運動や頻繁な曲げを伴う応用に最適です。配線が動的な環境に適応する必要がある場合、ストランド線は必要な強靭さと可動性を提供します。

以下の表は、さまざまな条件と忐用に基づいて実心線とストランド線を詳細に比較し、その主要な違いを示しています。