Zvezani drut vs. čvrsti drut: Kateri je boljši in zakaj?

Kaj je pleščen vodnik?
Pleščen vodnik sestavlja več tankih vodnih žic, zvezenih skupaj, pogosto tako, da je vsaka para žic zakrivena in izolirana. Te žice pridejo v različnih velikostih, prilagojenih specifičnim uporabam.

V Združenem kraljestvu so običajne velikosti žic označene v formatih, kot so 3/0.029″, 7/0.036″ in 7/0.042″. Prva številka (npr. 3 ali 7) pomeni število posameznih pleščenih vodnikov, medtem ko drugi del (npr. 0.029″, 0.042″) določa prečni površinski obseg vsakega vodnika. Na primer, 0.036″ pomeni, da je prečni površinski obseg 0.036 kvadratnih palcev. V ZDA se uporablja velikost, kot je 7/32, kjer številka 7 predstavlja število žic, 32 pa ameriško merilo vodnikov (AWG) za vsak vodnik.

V primerjavi z trdnimi vodniki pleščeni vodniki ponujajo boljšo prožnost. To jih čini priljubljenim izbirom električarjev v situacijah, kjer morajo biti žice ukrivljene, zakriveni ali vodene skozi ožja prostora, kot so cievne cevi in vodovi v stenah. Poleg tega pleščeni vodniki izboljšujejo električno varnost. Ko tok teče skozi vodnik, se ustvari toplota. Zaradi zračnih vrzeli med posameznimi žicami se ta toplota lahko učinkovito disipa, kar zmanjša tveganje prekomerne segrevanja in možnih električnih nevarnosti.

Uporaba in značilnosti pleščenih vodnikov

Pleščeni vodniki so zelo primerni za uporabo, ki vključuje ponavljajočo se gibanje, kot na primer mehanizmi za odpiranje in zapiranje vrati. Tudi za kratke povezave so idealna izbira in se lahko enostavno vključijo v popravne kabelske povezave.

V sistemih za prenos in distribucijo električne energije se pleščeni vodniki pogosto preferirajo pred trdnimi vodniki. To je zato, ker pomagajo zmanjšati pojav hudega efekta, kjer se izmenični tok (AC) pretoka predvsem na zunanji površini vodnika namesto skozi celotno prečni površinski obseg. Unikatna struktura pleščenega vodnika ga naredi učinkovito rešitev za zmanjševanje vpliva hudega efekta.

Vendar pa imajo pleščeni vodniki tudi nekatere slabosti. Običajno so dražji od trdnih vodnikov. Poleg tega so bolj podvrženi koroziji, zlasti v vlagevih okoljih ali pri odprtih uporabah. Dodatno, zaradi zračnih vrzeli med posameznimi žicami je ampacity (tokonosilnost) pleščenega vodnika nižja v primerjavi z trdnim vodnikom iste velikosti.

Prednosti pleščenih vodnikov

• Pojačana prožnost: Nudi boljšo prožnost, kar omogoča lažjo voditev in ukrivljanje. Ta značilnost mu tudi zagotavlja daljšo življenjsko dobo v uporabah, ki vključujejo gibanje.

• Učinkova disipacija toplote: Pleščeni vodniki generirajo manj toplote med pretokom toka, kar zagotavlja varnejšo električno delovanje.

• Zgodna končnica in povezava: Ustreza za končnice z zglobitvijo in povezave popravnih kabelov.

• Zmanjšan hud efekt: V dolgozdaljnem, visokonapetostnem prenosu električne energije pleščeni vodniki učinkovito zmanjšujejo hud efekt.

Nedostatki pleščenih vodnikov

• Odzivnost na korozijo: Obstaja visoko tveganje za korozijo, zlasti v odprtih okoljih.

• Nižja tokonosilnost: V primerjavi s trdnimi vodniki iste velikosti ima pleščeni vodnik znižano tokonosilnost.

• Višja padec napetosti: Pri pretoku toka kaže višji padec napetosti.

• Težave z kakovostjo signala: Lahko ustvarja šum, s slabiščem 20 - 50%, in ima povprečno zmogljivost prenosa visokih frekvenc.

• Zapletena končnica: Postopki končnice in povezave so bolj zapleteni.

• Višja cena: Pleščeni vodniki so dražji od trdnih vodnikov.

Trdni vodniki: Definicija in značilnosti

Kot ime nakazuje, trdni vodniki sestavljajo en sam, trden vodnik, obkrožen z izolacijo. Trdni vodniki so običajno debeljši in težji od pleščenih vodnikov. Čeprav imajo prednosti pleščenih vodnikov, se trdni vodniki pogosto uporabljajo v domačem vodenju, zlasti v ZDA za glavne panele 120/240. To je zaradi dejavnikov, kot je njihova sposobnost, da zagotovijo boljše povezave in višjo tokonosilnost.

Trdni vodniki imajo nekaj opaznih prednosti. Njihova manjka zračnih vrzeli med vodniki jim zagotavlja višjo tokonosilnost v primerjavi s pleščenimi vodniki. Debelina vodnika povzroči nižji upor, kar omogoča popolno končnico in povezavo.

Trdni vodniki tudi ponujajo večjo kapaciteto, z nižjim padcem napetosti, in so bolj odporni na korozijo. Zagotavljajo brezizgubni zvok (z nizkim odmerkom šuma), kar zagotavlja dolgoročno in stabilno povezavo. Poleg tega so cenejši in primerni za odprte uporabe.

Vendar pa imajo trdni vodniki tudi svoje omejitve. So znatno manj prožni od pleščenih vodnikov, kar jih težko ukrivlja in zakrivi zaradi njihove trdosti. Ponavljajoče se ukrivljanje in voditev, zlasti v uporabah, ki vključujejo gibanje, lahko zlahka poškodujejo ali pokvarijo trdni vodnik.

Prednosti trdnih vodnikov

• Izstopajoča končnica in povezava: Omogoča popolno končnico in povezavo.

• Višja tokonosilnost: V primerjavi s pleščenimi vodniki iste velikosti ima trdni vodnik višjo tokonosilnost.

• Dobra kakovost signala: Ponuja jasen zvok (z nizkim slabiščem) in odlično zmogljivost prenosa visokih frekvenc.

• Nizki upor in odpornost na korozijo: Imajo nižji upor in so visoko odporni na korozijo, tako znotraj kot zunaj.

• Primerno za dolgozdaljni prenos: S nižjim padcem napetosti je idealen za dolgozdalne uporabe.

• Cenovno učinkovit: Trdni vodniki so cenejši od pleščenih vodnikov.

Nedostatki trdnih vodnikov

• Omejena prožnost: Imajo slabo prožnost, kar omejuje njihovo uporabo v določenih aplikacijah.

• Odprtost za poškodbe: So podvrženi poškodbam v uporabah, ki vključujejo ponavljajoče se gibanje.

• Težave z hudim efektom: V visokonapetostnih sistemih za prenos električne energije so prizadeti z hudim efektom.

• Neprikladno za nekatere aplikacije: Niso primerni za elektroniko, digitalno komunikacijo in računalniške aplikacije.

Spodnja tabela ponuja podrobno primerjavo trdnih in pleščenih vodnikov glede na različne pogoje in uporabe, ki izpostavlja njihove ključne razlike.

Tokonosilnost trdnih in pleščenih vodnikov
Ko so premeri trdnih in pleščenih vodnikov enaki, lahko trdni vodniki prenašajo večjo količino toka. To je zaradi dejstva, da ima trdni vodnik večjo učinkovito prečni površinski obseg. V pleščenih vodnikih prisotnost zračnih vrzeli med posameznimi žicami zmanjša celotno območje, skozi katerega tok lahko teče. Zato morajo električarji zelo pazljivo izbirati ustrezno velikost vodnika, upoštevajoč merilo vodnika in zahteve za tokonosilnost določene uporabe.

Drugi pomembni pojav v električnih sistemih je hud efekt, kjer se izmenični tok (AC) pretoka predvsem na zunanji površini vodnika namesto enakomerno skozi celotni prečni površinski obseg. Ta učinek postane bolj izrazit z rastjo frekvence. Za sisteme visokonapetostnega prenosa se pleščeni vodniki pogosto preferirajo natanko zato, ker lahko zmanjšajo vpliv hudega efekta. Vendar za domače vodenje s frekvenco 50/60 Hz, pri uporabi bakrenih vodnikov s premerom do 6 mm, se lahko globina hudega sloja običajno zanemari.
Kateri je boljši: trdni ali pleščeni vodniki?
Izbira med trdnimi in pleščenimi vodniki bi morala biti opravljena po tem, ko se bo temeljito razmislilo o različnih dejavnikih, vključno z začetnimi in dolgoročnimi stroški, notranjo ali odprto uporabo, specifičnimi zahtevami aplikacij, vrstami električnih obremenitev, potrebami za gibanje ali prožnost, ustrezno tokonosilnostjo in drugimi okoljskimi in vremenskimi pogoji.Združeno, odločitev za izbiro trdnih ali pleščenih vodnikov se osredotoča na več vidikov:

• Trdni vodniki: Idealni za uporabe, kjer so prednostne trajnost, enostavnost, gladko nameščanje in cenovna učinkovitost. Če vaš projekt zahteva enostavno, zanesljivo in proračunsko prijazno rešitev za vodenje, je trdni vodnik priporočljiva izbira.

• Pleščeni vodniki: Najbolj primerni za situacije, ki zahtevajo dolgoročno prožnost, kot so uporabe, ki vključujejo ponavljajoče se gibanje ali pogosto ukrivljanje vodnikov. Ko je potrebno, da vodenje prilagodi dinamičnim okoljem, pleščeni vodniki ponujajo potrebno odpor in manevrabilnost.

Spodnja tabela ponuja podrobno primerjavo trdnih in pleščenih vodnikov glede na različne pogoje in uporabe, ki izpostavlja njihove ključne razlike.