Żyły wielodrutowe: argumenty za i przeciw oraz zastosowania
Żyła wielodrutowa składa się z wielu drutów o małej średnicy skręconych w jeden, zwarty przewód. Żyły takie są powszechnie używane w zastosowaniach wymagających znacznej ruchomości, jak w robotyce lub w pojazdach, oraz tam, gdzie zachodzi potrzeba wyginania przewodu w skomplikowane kształty, jak w przypadku urządzeń elektronicznych i montażu na płytach drukowanych. Żyła wielodrutowa może być produkowana w rozmaitych konfiguracjach, z których najczęściej spotykaną jest żyła skręcona współosiowymi warstwami (żyły z warstwami skręcanymi naprzemiennie lub o skrętkach regularnych, żyły skręcane w jednym kierunku, tzw. „unilay”), żyła wielodrutowa okrągła ze skrętem nieregularnym oraz żyła złożona z współosiowo skręconych linek.
Miedź czy aluminium?
Żyły wielodrutowe mogą być wytwarzane zarówno z miedzi jak i z aluminium. Istotna różnica polega na tym, że aluminiowe żyły wielodrutowe są dostępne poczynając od przekroju 10 mm2 wzwyż, natomiast miedziane żyły wielodrutowe są dostępne w bardzo małych przekrojach, np. od 0,5 do 10 mm2. Powodem tego jest różnica wytrzymałości na rozciąganie i wytrzymałości zmęczeniowej tych dwóch materiałów. Przyjmując za 100 wartości parametrów dla miedzi, względne wartości dla aluminium wynoszą odpowiednio 35 i 62, jak widać z poniższej tabeli.
| Właściwości materiału |
Wartości porównawcze |
|
|
Miedź |
Aluminium |
|
| Graniczna wytrzymałość na rozciąganie |
100 |
35 |
| Wytrzymałość zmęczeniowa |
100 |
62 |
Te właśnie różnice w wytrzymałości na rozciąganie i wytrzymałości zmęczeniowej oraz wynikające stąd powierzchnie przekroju poprzecznego, oznaczają, że żyły tzw. “cienkodrutowe” i “bardzo cienkodrutowe” (0,5 to 6 mm2) są dostępne tylko jako miedziane, a najcieńsze dostępne żyły aluminiowe są znacznie sztywniejsze od odpowiadających im żył miedzianych.
Wielodrutowa żyła aluminiowa zapewnia lepsze ograniczenie skutków zjawiska naskórkowości niż miedziana. Wynika to z większej głębokości wnikania i naturalnej izolacji drutów warstwą tlenku. Korzyść ta ma jednak znaczenie tylko w przypadku żył o przekrojach przekraczających 800 mm2.
Wniosek
Miedziane żyły wielodrutowe są w znacznie szerszym zakresie dostępne niż aluminiowe, przy czym ich średnica może być znacznie mniejsza, dzięki czemu kable są bardziej giętkie.
Literatura
- Conductor stranding http://www.calmont.com/?pgid=46
- Electric cables BICC Handbook 3rd edition