Strømleding mot solid tråd: Hvilken er best og hvorfor

Hva er strømledning?
En strømledning består av flere tynde strande som er bundet sammen, ofte med hver par strande vridde og isolerte. Disse ledningene kommer i ulike størrelser tilpasset spesifikke anvendelser.

I Storbritannia angis vanlige ledningsstørrelser i formater som 3/0.029″, 7/0.036″ og 7/0.042″. Her indikerer det første tallet (f.eks. 3 eller 7) antallet av enkelte strande, mens den andre delen (f.eks. 0.029″, 0.042″) spesifiserer tverrsnittsarealet for hver stråle. For eksempel betyr 0.036″ at tverrsnittsarealet er 0.036 kvadrattommer. I USA brukes en størrelse som 7/32, der tallet 7 representerer mengden strande, og 32 refererer til American Wire Gauge (AWG)-størrelsen for hver stråle.

Sammenlignet med faste ledninger, gir strandede ledninger bedre fleksibilitet. Dette gjør dem foretrukket for elektrikere i situasjoner der ledninger må bøyes, vrires eller rutes gjennom smale rom som rør og kanaler i vegger. I tillegg øker strandede ledninger elektrisk sikkerhet. Når strøm flyter gjennom ledningen, genereres varme. Takket være luftgapper mellom de enkelte strandene, kan denne varmen effektivt fordampes, noe som reduserer risikoen for overoppvarming og potensielle elektriske farer.

Anvendelser og egenskaper for strandede ledninger

Strandede ledninger er høygradig egnet for anvendelser som involverer repetitiv bevegelse, som i døråpnings- og lukkingsmekanismer. Det er også en ideell valg for kortdistanseforbindelser og kan lett integreres i patchkabler.

I kraftoverføring og -distribusjonslinjer er strandede ledninger ofte foretrukket fremfor faste ledninger. Dette skyldes at de hjelper med å mildre skinn-effekten, et fenomen hvor vekselstrøm (AC) tendenser til å flyte primært på ytre overflaten av ledningen snarere enn gjennom hele tverrsnittet. Den unike strukturen til strandede ledninger gjør dem til en effektiv løsning for å redusere innvirkningen av skinn-effekten.

Imidlertid har strandede ledninger noen ulemper. De er generelt mer kostbare enn faste ledninger. I tillegg er de mer utsatt for korrosjon, spesielt i fuktige miljøer eller utendørsanvendelser. Videre er ampacity (strømføringsevne) hos strandede ledninger lavere sammenlignet med faste ledninger av samme størrelse, på grunn av luftgapper mellom de enkelte strandene.

Fordeler med strandede ledninger

• Forbedret fleksibilitet: Den gir bedre fleksibilitet, som gjør det mulig for lett ruting og bøyning. Denne egenskapen gir også en lengre flexliv i anvendelser som involverer bevegelse.

• Effektiv varmeavledning: Strandede ledninger genererer mindre varme under strømflyt, som sikrer tryggere elektrisk drift.

• Komfortabel terminering og tilkobling: Den er godt egnet for krøpplingsterminering og patchkabletilkoblinger.

• Redusert skinn-effekt: I langdistanse, høyspenning kraftoverføring, minimerer strandede ledninger effektivt skinn-effekten.

Ulemper ved strandede ledninger

• Korrosjonsempfindelighet: Det er en høy risiko for korrosjon, spesielt i utendørsområder.

• Lavere strømføringsevne: Sammenlignet med faste leder av samme størrelse, har strandede ledninger en redusert strømføringsevne.

• Høyere spenningsfall: Den viser et større spenningsfall under strømflyt.

• Signalkvalitetsproblemer: Den kan produsere støy, med en demping på 20-50%, og har middels høyfrekvens overføringsyting.

• Kompleks terminering: Terminerings- og tilkoblingsprosesser er mer komplekse.

• Høyere kostnad: Strandede ledninger er mer kostbare enn faste ledninger.

Fast ledning: Definisjon og egenskaper

Som navnet impliserer, består en fast ledning av en enkelt, fast leder omgitt av isolasjon. Vanligvis er faste ledninger tykkere og tungere enn strandede ledninger. Til tross for fordelene ved strandede ledninger, er faste ledninger ofte brukt i hjemmeinstallasjoner, spesielt i USA for 120/240-hovedpaneler. Dette skyldes faktorer som dens evne til å gi bedre tilkoblinger og dens høyere ampacity.

Faste ledninger har flere bemerkelsesverdige fordeler. Mangel på luftgapper mellom leder gir den en høyere strømføringsevne sammenlignet med strandede ledninger. Tykkelsen av lederen resulterer i lavere motstand, som gjør perfekt terminering og tilkobling mulig.

Faste ledninger gir også større kapasitet, med mindre spenningsfall, og er mer motstandsdyktig mot korrosjon. Den gir tapfri lyd (med lav støyforhold), som sikrer en varig og stabil tilkobling. I tillegg er den mer kostnadseffektiv og godt egnet for utendørsanvendelser.

Men faste ledninger har sine begrensninger. De er markant mindre fleksible enn strandede ledninger, noe som gjør det vanskelig å bøye og vri på grunn av sin styghet. Gjentatte bøyinger og ruting, spesielt i anvendelser som involverer bevegelse, kan lett skade eller knuse den faste ledningen.

Fordeler med faste ledninger

• Superior terminering og tilkobling: Den tillater perfekt terminering og tilkobling.

• Høyere ampacity: Sammenlignet med strandede ledninger av samme størrelse, har faste ledninger en høyere strømføringsevne.

• God signalkvalitet: Den gir klar lyd (med lav demping) og utmerket høyfrekvens overføringsyting.

• Lav motstand og korrosjonsmotstand: Den har lavere motstand og er høy gradig motstandsdyktig mot korrosjon, både innendørs og utendørs.

• Egnelig for langdistanseoverføring: Med mindre spenningsfall, er den ideal for langdistanseanvendelser.

• Kostnadseffektiv: Faste ledninger er billigere enn strandede ledninger.

Ulemper ved faste ledninger

• Begrenset fleksibilitet: Den har dårlig fleksibilitet, som begrenser dens bruk i visse anvendelser.

• Sårbarhet for skader: Den er utsatt for skader i anvendelser som involverer repetitiv bevegelse.

• Skinn-effektsproblemer: I høyspenning kraftoverføringssystemer, er den påvirket av skinn-effekten.

• Ikke egnet for noen anvendelser: Den er ikke egnet for elektronikk, digital kommunikasjon og datamaskin-anvendelser.

Tabellen nedenfor gir en detaljert sammenligning av faste og strandede ledere basert på ulike forhold og anvendelser, med fremheving av deres nøkkeldifferanser.

Strømføringsevne for faste og strandede ledninger
Når diameteren til faste og strandede ledninger er identisk, kan den faste ledningen føre en større mengde strøm. Dette skyldes at den faste ledningen har et større effektivt tverrsnittsareal. I strandede ledninger reduserer tilstedeværelsen av luftgapper mellom de enkelte strandene det totale arealet gjennom hvilket strøm kan flyte. Derfor må elektrikere nøye velge riktig ledningsstørrelse, med hensyn til ledningskaliber og ampacity-kravene for den spesifikke anvendelsen.

Et annet viktig fenomen i elektriske systemer er skinn-effekten, der vekselstrøm (AC) tendenser til å flyte primært på ytre overflaten av lederen snarere enn jevnt gjennom sitt tverrsnitt. Dette effekten blir mer uttalte med økende frekvens. For høyeffekt overføringssystemer, foretrekker man ofte strandede ledninger nettopp fordi de kan mildre innvirkningen av skinn-effekten. Men for hjemmeinstallasjoner med en frekvens på 50/60 Hz, når man bruker kobberledninger med en diameter opp til 6mm, kan skinddybden generelt ignoreres.
Hvilken er bedre: Fast eller strandede ledninger?
Valget mellom faste og strandede ledninger bør tas etter en omfattende vurdering av ulike faktorer, inkludert initiell og langsiktig kostnad, innendørs eller utendørs bruk, spesifikke anvendelseskriterier, typer elektriske belastninger, behov for bevegelse eller fleksibilitet, passende ampacity, og andre miljø- og værrelaterte forhold.Sammenfattende sett, avgjørelsen om å velge faste eller strandede ledninger henger av flere aspekter:

• Faste Ledninger: Ideelle for anvendelser der holdbarhet, enkelhet, enkel installasjon og kostnadseffektivitet prioriteres. Hvis prosjektet krever en enkel, pålitelig og kostnadseffektiv ledningsløsning, er faste ledninger anbefalt valg.

• Strandede Ledninger: Best egnet for scenarier som krever langtid fleksibilitet, som i anvendelser som involverer repetitiv bevegelse eller hyppig bøyning av ledninger. Når ledningen må tilpasse seg dynamiske miljøer, gir strandede ledninger den nødvendige motstandsdyktigheten og manøvrerbarheten.

Tabellen nedenfor gir en detaljert sammenligning av faste og strandede ledere basert på ulike forhold og anvendelser, med fremheving av deres nøkkeldifferanser.