ケーブル・電線の正しい導体素材の選び方とは?
銅やアルミ、光ファイバーなど、ケーブルや電線に使われる導体素材の各特長についてご説明します。
エネルギーや信号、データを伝送するための導電体として、ケーブルや電線では様々な素材を使用できます。最もよく知られ、一般的に使用されているのは銅 (Cu)で、高い導電性を持つ非常に延性のある金属です。また、柔軟性があり、引張強度が高く、比較的安価であるため、多くの用途で第一の選択肢となっています。導体は、単線か、複数の線を撚り合わせたいわゆる撚線で構成されます。銅は、耐食性を高めるために錫メッキを施したり、温度範囲を広げるためにニッケルメッキを施したりすることができます。
銅か、アルミか、光ファイバーか?ケーブル・電線を選ぶ際に適切な導体素材を選ぶのは簡単ではない。
アルミニウム(Al)は、もう一つのよく使われる導体素材です。銅よりもはるかに密度が低いのが大きな利点です。しかし、導電性が劣るため、同じ電流を流すにはより大きな断面積が必要になります。加えて、アルミワイヤは柔軟性に欠けるため断線しやすく、移動用途には不向きです。そのため、アルミニウム素材は主に重量が重要な役割を果たす配電ケーブルや中電圧ケーブルに使用されています。
最も優れた導電性を持つ素材は銀(Ag)ですが、銅の何倍も高価です。このため、銀は通常、卓越した性能と効率が要求される特殊な用途、例えばハイエンドオーディオに使用されます。オーディオケーブルの導体としてもうひとつ考えられるのは、高い導電性と耐腐食性が特長の銀メッキ銅線です。金(Au)は銀や銅に比べて価格が高く、導電性が低いため、導体としては使用できません。
また、一見すると導体として不適当と思われる鋼鉄は、導電性は銅やアルミニウムよりも著しく劣る一方で、非常に頑強で、引っ張りに強い性質があります。このため、鋼鉄は軍事用途や航空宇宙用途で使用され、アルミニウムなどの他の材料と組み合わせて使用されることも多いのです。
著者について: Christian Dettmer は HELUKABEL の技術部長です
これらの金属導体と並んでいるのが光ファイバー、いわゆる光導波路です。これらは光を使って信号を高速伝送するのに適しています。光ファイバーは石英ガラスまたはプラスチックファイバーのコアで構成されています。後者はより柔軟であるため、より簡単に曲げることができます。コアはクラッドと呼ばれる光ジャケットで囲まれています。光信号はコアとクラッドの間で反射され、導波路を高速で伝送されます。光導波路は、電気通信や、医療、航空宇宙など様々な用途で使用されています。しかし、電流を伝送することはできません。
従って、最適な導体材料は、その用途と一般的な使用条件によって大きく異なります。各素材の長所と短所を慎重に検討するためには、これらを正確に把握しておく必要があります。もちろん、撚り方や断面積、絶縁体、シース材など、ケーブルの他の特性も重要な役割を果たします。このような理由から、ケーブルや電線を選ぶ際には専門家の助言を仰ぎ、日常使用におけるあらゆる要件に適合するよう保証することが最善といえます。
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