CCA geleiders in plaats van aluminium of koper?
Kabels die als CCA zijn gelabeld, worden aangeboden door tal van winkels en online kabel- en draadleveranciers. We zullen een uitleg geven van deze terminologie.
Koperen geleiders worden over het algemeen verkozen voor de meeste kabels en draden vanwege hun hoge geleidbaarheid, flexibiliteit, treksterkte en kosteneffectiviteit. Deze eigenschappen maken koper de ideale keuze voor verschillende toepassingen. In sommige gevallen worden geleiders van aluminium gebruikt, met name bij energietransmissie.
Echter, aluminium heeft slechts een geleidbaarheid van ongeveer 63 procent vergeleken met koper. Dit resulteert in een hoger spanningsverlies en verminderde stroomdraagcapaciteit voor dezelfde dwarsdoorsnede. Om hetzelfde spanningsverlies en de stroomcapaciteit als koperkabels te bereiken, zijn grotere dwarsdoorsneden nodig voor aluminiumkabels. Bovendien is aluminium gevoeliger voor breken dan koper wanneer het aan meerdere buigingen wordt blootgesteld, wat resulteert in een lagere buigweerstand. Daarom worden aluminiumkabels voornamelijk gebruikt voor vaste installaties of toepassingen met lage mechanische belasting.
Wanneer aluminium in contact komt met onbedekt koper, treedt er elementvorming op, wat leidt tot corrosie. Daarom vereisen aluminiumkabels een aparte verbindingsmethode die geen kabelschoenen mag gebruiken die bedoeld zijn voor koperen kabels. In plaats daarvan moeten alleen speciaal goedgekeurde verbindingsproducten worden gebruikt. De behandeling, gereedschappen en specialistische kennis die nodig zijn, zijn ook uniek voor aluminiumkabels.
De voordelen van aluminium als geleidermateriaal zijn te danken aan het lichtere gewicht van de kabels. Als gevolg hiervan worden aluminium kabels gebruikt in alle bouwconstructies waar het totale gewicht een belangrijke factor is, zoals bij stroomleidingen. Een ander voordeel is dat aluminium kabels minder duur zijn dan koperen kabels, ondanks hun grotere dwarsdoorsneden, omdat de grondstofkosten voor aluminium lager zijn dan die voor koper.
De vergelijking van twee geleiderdwarsdoorsneden op basis van IEC 60228 Klasse 2 met een vergelijkbare geleidbaarheid is als volgt:
- Een aluminium geleider van 240 mm² weegt ongeveer 723 kg/km.
- Voor een koperen geleider van 150 mm² is het gewicht ongeveer 1341 kg/km.
- Ondanks de toename in kabeldikte kan de gewichtsvermindering die wordt bereikt door het gebruik van aluminium oplopen tot 30-40 procent, afhankelijk van het specifieke ontwerp.
Wat betekent CCA?
CCA staat voor "Copper Clad Aluminium" (Koper Bekleed Aluminium). De kabels bestaan uit een aluminium kern met een dunne oppervlaktelaag van koper, meestal bestaande uit ongeveer 10 procent koper en 90 procent aluminium. Deze geleiders werden ontwikkeld als een voordelig alternatief voor hoogfrequente kabels voor vaste installaties, zoals antenne-technologie. Het is belangrijk op te merken dat geluidssignalen niet over de dwarsdoorsnede worden verzonden, zoals bij elektriciteit, maar eerder over het oppervlak van de geleider. Dit fenomeen staat bekend als het skin-effect: bij hogere transmissiefrequenties wordt het oppervlak van de geleider voornamelijk gebruikt voor transmissie, terwijl de dwarsdoorsnede een secundaire rol speelt.
Al enkele jaren is er een proliferatie van producten met het label CCA bij Europese winkeliers en online verkopers. De meeste van deze items komen uit Azië en bevinden zich in het betaalbare prijsbereik.
- Speaker
- Power cable for car Hi-Fi (to power the amplifier)
- Network cable (patch cord with plug)
In theorie zouden CCA-kabels als luidsprekerdraden kunnen dienen, hoewel voorzichtigheid geboden is. Hi-Fi-liefhebbers zoeken specifiek naar draad met een grotere dwarsdoorsnede, met als doel de laagst mogelijke weerstand en verliesvrije transmissie te bereiken. Het gebruik van een CCA-kabel met een dwarsdoorsnede van 2,5 mm² komt echter overeen met een koperen kabel met slechts ongeveer 1,5 mm² geleidbaarheid, wat resulteert in een slechtere transmissiekwaliteit. Veel verkopers en winkels verzuimen echter dit onderscheid te benadrukken.
Stroomkabels die worden gebruikt om versterkers in auto-hi-fi-systemen van stroom te voorzien, dragen aanzienlijke stroom. Als gevolg hiervan moet de gebruiker deze en elke volgende installatie goed beveiligen, anders loopt hij het risico de uitgebreide verzekering van het voertuig te laten vervallen in geval van brand. Desalniettemin ontbreekt het particuliere gebruikers vaak aan de vereiste technische expertise. Ze zijn zich er niet van bewust dat de aangeschafte CCA-stroomkabel een slechtere geleidbaarheid heeft. Een dwarsdoorsnede van 25 mm² CCA komt overeen met ongeveer 16 mm² koperen kabel, wat het risico op brand verhoogt, aangezien de zekering niet op de juiste manier is geselecteerd.
Vanuit technisch oogpunt hebben CCA-kabels beperkt gebruik als netwerkkabels. Niettemin worden deze kabels vaak gebruikt voor stroomvoorziening vanwege het veelgebruikte "Power over Ethernet"-technologie. Dit leidt tot hetzelfde probleem als bij verbindingskabels in de hi-fi-sector, namelijk het optreden van een hogere spanningsval als gevolg van de grotere weerstand van CCA. Het resultaat is een afname van de werkingslengte van de kabel en een toename van de warmteontwikkeling, beide verhogen het risico op schade. De TIA-standaard in Groot-Brittannië verbiedt eveneens het gebruik van netwerkkabels met CCA-geleiders voor Cat 5e, 6, 6A, 7 en 8. Koper-gecoate aluminiumkabels zijn ook niet toegestaan volgens de IEC 61156. Hoewel ze geschikt zijn voor korte afstanden in een thuiskantooromgeving, moeten deze kabels worden vermeden in een professioneel bedrijfsnetwerk dat vele jaren soepel en probleemloos moet functioneren.
Wat moeten we nog meer weten over CCA?
- Lagere treksterkte dan koperen geleiders
- Lagere corrosiebestendigheid (veroudering)
- Lager smeltpunt
- Vanwege lagere geleidbaarheid worden de kabels warmer bij gebruik van "Power over Ethernet" en is het spanningsverlies hoger
- Recycling is aanzienlijk complexer
Vergelijking van elektrische en mechanische waarden van verschillende geleidingsmaterialen
| Legering | Chemische samenstelling | Ultieme treksterkte | Elektrische geleidbaarheid IACS 20°C (68°F) | |
| Aluminium | 1350 | 99,5% Al | 82,7 Mpa (12,0 ksi) | 61,2 |
| 8176 | 98,5% Al | 117 Mpa (17,0 ksi) | 65,2 | |
| Koper | CDA 10100 | 99,99% | 379 Mpa (55,0 ksi) | 100 |
| CDA 10200 | 99,5% | 379 Mpa (55,0 ksi) | 100 | |
| CDA 1100 | 99,99% | 379 Mpa (55,0 ksi) | 100 | |
| CCA | 10% CCA | 10% Koper per volume | 82.7 Mpa (12,0 ksi) | 62,9 |
| 15% CCA | 15% Koper per volume | 117 Mpa (17,0 ksi) | 64,4 |
Samenvatting
CCA-kabels moeten met voorzichtigheid worden behandeld vanwege het ontoereikende onderwijs dat aan verkopers wordt gegeven over dit materiaal.
Het gebruik van aluminiumkabels heeft aanzienlijke gewichtsvoordelen en ze moeten alleen worden geïnstalleerd en gepland door experts vanwege de unieke eigenschappen van het materiaal als het onjuist wordt behandeld. Aluminiumkabels worden aanbevolen voor situaties waar ruimte niet centraal staat, zoals windturbines of accukabels in voertuigen. Het is essentieel om de juiste verbindings- en aansluitingstechnologie te gebruiken bij aluminiumkabels. Energieleveranciers gebruiken nu uitsluitend aluminium geleiders voor bekabeling van middenspanningsinfrastructuur. De gestandaardiseerde ondergrondse kabel NAYY, in overeenstemming met DIN VDE 0276-603, is een breed bekend voorbeeld van een aluminiumkabel.
Koperkabels, die ook veel worden gebruikt, kunnen worden geïmplementeerd door particulieren met de juiste kennis en handvaardigheid.
Over de auteur
Horst Messerer is Product & Sales Manager Data, Netwerk en BusTechnologie bij HELUKABEL GmbH.
