Użycie mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów przewodów elektrycznych
Przewód elektryczny to ogólne określenie przewodów metalowych, które przesyłają sygnały i energię elektryczną. Przewody elektryczne można w zależności od ich przeznaczenia podzielić na przewody linii energetycznych i przewody komunikacyjne. W tej sekcji przedstawiono przegląd przewodów elektrycznych oraz przykłady ich obserwacji i pomiarów przy użyciu mikroskopu cyfrowego.
- Różnice między przewodami i kablami elektrycznymi
- Materiały przewodzące i ich charakterystyka
- Różnice w przepisach dotyczących przekrojów przewodów elektrycznych między Japonią a Stanami Zjednoczonymi
- Pola przekroju poprzecznego i dopuszczalne prądy przewodów elektrycznych
- Przykłady użycia mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów przewodów elektrycznych
Różnice między przewodami i kablami elektrycznymi
Przewód elektryczny to ogólne określenie przewodów metalowych, które przewodzą energię elektryczną. Niektóre przewody są klasyfikowane jako kable ze względu na różnice strukturalne.
- Przewód elektryczny (przewód izolowany)
- Przewód elektryczny to przewodnik przesyłający energię elektryczną, pokryty izolatorem, który nie przesyła energii elektrycznej.
- Kabel
- Kabel to wiązka przewodów elektrycznych pokryta osłoną.
- A: Przewodnik
- B: Izolacja
- C: Osłona
- D: Wypełnienie
- E: Taśma oplatająca
Materiały przewodzące i ich charakterystyka
Prawie wszystkie przewodniki stosowane w przewodach i kablach elektrycznych są wykonane z miedzi lub aluminium.
Biorąc pod uwagę jedynie przewodność, srebro i złoto są również dobrymi materiałami. Są one jednak rzadko stosowane ze względu na ich wysoką cenę.
| Materiał | Przewodność (% zgodnie z międzynarodowym standardem miedzi wyżarzanej (IACS)) | Rezystancja (10-6 Ωm) |
|---|---|---|
| Ag (srebro) | 106,4 | 0,0162 |
| Cu (miedź) | 100 | 0,0172 |
| Au (złoto) | 71,8 | 0,024 |
| Al (aluminium) | 61,7 | 0,0275 |
Charakterystyka miedzi i aluminium
Przewody miedziane i aluminiowe stosowane w przewodach i kablach elektrycznych mają następujące właściwości.
- Miedź
-
- Miedź bardzo łatwo przewodzi prąd elektryczny dzięki bardzo wysokiej przewodności.
- Miedź zasadniczo nie utlenia się w suchym powietrzu w temperaturze pokojowej.
- Miedź jest zwykle stosowana jako przewodnik w powszechnie używanych kablach.
- Aluminium
-
- Gęstość aluminium jest niższa niż miedzi, a jego masa wynosi jedną trzecią masy miedzi. Ten lekki materiał nadaje się do zastosowań długodystansowych, takich jak linie energetyczne.
- Gdy aluminium utlenia się, jego powierzchnia pokrywa się warstwą tlenku glinu, który jest odporny na korozję.
- Aluminium jest tanie i dostępne za około jedną trzecią do połowy ceny miedzi.
Różnice w przepisach dotyczących przekrojów przewodów elektrycznych między Japonią a Stanami Zjednoczonymi
W Japonii przekroje przewodów elektrycznych (linkowych) są regulowane przez Japońskie Normy Przemysłowe (JIS). Jednostką jest SQ, która wywodzi się z angielskiej miary przekroju poprzecznego, milimetra kwadratowego — square mm. Normy UL w Stanach Zjednoczonych posługują się amerykańskimi średnicami przewodów (AWG). Poniższa tabela przedstawia konwersje między standardami AWG (UL) i SQ (JIS).
| Przekrój przewodu (standard UL) | Średnica zewnętrzna (mm) | Powierzchnia przekroju (mm2) | Odpowiadający rozmiar SQ (JIS) |
|---|---|---|---|
| AWG 4/0 | 11,68 mm | 107,2 mm2 | 100 SQ |
| AWG 3/0 | 10,40 mm | 85,03 mm2 | 80 SQ |
| AWG 2/0 | 9,266 mm | 67,42 mm2 | 60 SQ |
| AWG 1/0 | 8,254 mm | 53,49 mm2 | 60 SQ |
| AWG 1 | 7,348 mm | 42,41 mm2 | 38 SQ |
| AWG 2 | 6,543 mm | 33,63 mm2 | 38 SQ |
| AWG 4 | 5,189 mm | 21,15 mm2 | 22 SQ |
| AWG 6 | 4,115 mm | 13,30 mm2 | 14 SQ |
| AWG 8 | 3,264 mm | 8,37 mm2 | 8 SQ |
| AWG 10 | 2,588 mm | 5,26 mm2 | 5,5 SQ |
| AWG 12 | 2,052 mm | 3,31 mm2 | 3,5 SQ |
| AWG 14 | 1,628 mm | 2,08 mm2 | 2 SQ |
| AWG 16 | 1,290 mm | 1,31 mm2 | 1,25 SQ |
| AWG 18 | 1,024 mm | 0,823 mm2 | 0,75 SQ |
| AWG 20 | 0,8128 mm | 0,519 mm2 | 0,5 SQ |
| AWG 22 | 0,6426 mm | 0,324 mm2 | 0,3 SQ |
| AWG 24 | 0,5105 mm | 0,205 mm2 | 0,2 SQ |
| AWG 26 | 0,4039 mm | 0,128 mm2 | 0,12 SQ |
| AWG 28 | 0,3200 mm | 0,0804 mm2 | 0,08 SQ |
| AWG 30 | 0,2540 mm | 0,0507 mm2 | 0,05 SQ |
Pola przekroju poprzecznego i dopuszczalne prądy przewodów elektrycznych
Im większe pole przekroju przewodu elektrycznego, tym większy dopuszczalny prąd.
W poniższej tabeli przedstawiono dopuszczalne prądy typowych przewodów miedzianych.
| Średnica (mm) | Dopuszczalny prąd (A) |
|---|---|
| 1 mm | 16 |
| 1,2 mm | 19 |
| 1,6 mm | 27 |
| 2 mm | 35 |
| 2,6 mm | 48 |
| 3,2 mm | 62 |
| 4 mm | 81 |
| 5 mm | 107 |
| Powierzchnia przekroju (mm2) | Dopuszczalny prąd (A) |
|---|---|
| 0,9 | 17 |
| 1,25 | 19 |
| 2 | 27 |
| 3,5 | 37 |
| 5,5 | 49 |
| 8 | 61 |
| 14 | 88 |
| 30 | 139 |
| 50 | 190 |
| 100 | 298 |
| 200 | 469 |
| 400 | 745 |
| 600 | 930 |
| 800 | 1080 |
| 1000 | 1260 |
Przykłady użycia mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów przewodów elektrycznych
Oto najnowsze przykłady użycia mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX firmy KEYENCE do przeprowadzania obserwacji i pomiarów przewodów elektrycznych.
Przystawka rozpraszająca oświetlenie umożliwia obserwację bez odblasków.
Na dole: obraz normalny, u góry: obraz z kompozycją głębi + HDR
Funkcja HDR pozwala na szczegółową obserwację przekrojów kabli.
Obraz normalny
Obraz w trybie efektu cienia optycznego
Użycie funkcji kompozycji głębi 3D pozwala na szczegółową obserwację kształtu defektów.
Metal spoiny, który unosi się nad powierzchnią, można określić ilościowo za pomocą funkcji pomiaru 3D, co pozwala na podjęcie trafnej decyzji OK/NG.
Obraz z automatycznego pomiaru obszaru
Różnice w stanie powierzchni spowodowane różnicami w materiałach i warunkach produkcji można wizualizować za pomocą funkcji kompozycji głębi 3D.
