Osservazione e misurazione di fili elettrici utilizzando microscopi digitali
Un filo elettrico è un termine generico per i fili metallici che trasmettono alimentazione e segnali elettrici. I fili elettrici possono essere classificati in fili delle linee di alimentazione e fili di comunicazione, in base all’uso previsto. Questa sezione fornisce una panoramica dei fili elettrici e presenta esempi delle loro modalità di osservazione e misurazione con un microscopio digitale.
- Differenze tra fili e cavi elettrici
- Materiali e caratteristiche dei conduttori
- Differenze nei regolamenti per le aree in sezione trasversale dei fili elettici tra Giappone e Stati Uniti
- Aree in sezione trasversale e correnti consentite dei fili elettrici
- Esempi di osservazione e misurazione di fili elettrici utilizzando microscopi digitali
Differenze tra fili e cavi elettrici
Un filo elettrico è un termine generico per i fili metallici che conducono elettricità. Alcuni fili sono classificati come cavi in base a differenze strutturali.
- Filo elettrico (filo isolato)
- Un filo elettrico è un conduttore, che trasmette elettricità, coperto da un isolamento, che non trasmette elettricità.
- Cavo
- Un cavo è un fascio di fili elettrici coperto da una guaina.
- A: Conduttore
- B: Isolamento
- C: Guaina
- D: Riempitivo
- E: Nastro legante
Materiali e caratteristiche dei conduttori
Quasi tutti i conduttori utilizzati per i fili e i cavi elettrici sono realizzati in rame o alluminio.
Sulla base della sola conduttività, anche argento e oro sono materiali validi. Tuttavia, questi materiali vengono utilizzati raramente, dal momento che sono costosi.
| Materiale | Conduttività (% in base all’International Annealed Copper Standard (IACS)) | Resistività (10-6 Ωm) |
|---|---|---|
| Ag (argento) | 106,4 | 0,0162 |
| Cu (rame) | 100 | 0,0172 |
| Au (oro) | 71,8 | 0,024 |
| Alluminio (Al) | 61,7 | 0,0275 |
Caratteristiche di rame e alluminio
I conduttori in rame e alluminio utilizzati per fili e cavi elettrici hanno le seguenti caratteristiche.
- Rame
-
- Il rame conduce l’elettricità molto facilmente, grazie alla sua conduttività molto elevata.
- Il rame praticamente non subisce ossidazione nell’aria asciutta a temperatura ambiente.
- Il rame viene generalmente utilizzato come conduttore nei cavi di uso più comune.
- Alluminio
-
- La densità dell’alluminio è inferiore rispetto al rame, con un peso di un terzo rispetto al rame. Questo materiale leggero è adatto alle applicazioni a lunga distanza, come le linee di alimentazione.
- Quando l’alluminio si ossida, la superficie è ricoperta di uno strato di allumina, resistente alla corrosione.
- L’alluminio è economico e disponibile da circa un terzo a metà del prezzo del rame.
Differenze nei regolamenti per le aree in sezione trasversale dei fili elettici tra Giappone e Stati Uniti
In Giappone, le aree in sezione trasversale dei fili elettrici (trefoli) sono disciplinate dai Japanese Industrial Standards (JIS). L’unità è SQ, che deriva da una misura inglese per le aree in sezione trasversale, il millimetro quadrato. Gli standard UL negli Stati Uniti utilizzano l’American wire gauge (AWG). La tabella sotto mostra le conversioni tra AWG (UL) e SQ (JIS).
| Calibro del filo (standard UL) | Diametro esterno (mm) | Area della sezione trasversale (mm2) | Dimensioni SQ corrispondenti (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 |
Aree in sezione trasversale e correnti consentite dei fili elettrici
Maggiore l’area in sezione trasversale di un filo elettrico, maggiore la corrente consentita.
La tabella seguente mostra le correnti consentite dei fili di rame tipici.
| Diametro (mm) | Corrente consentita (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 |
| Area della sezione trasversale (mm2) | Corrente consentita (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 |
Esempi di osservazione e misurazione di fili elettrici utilizzando microscopi digitali
Questi sono recenti esempi di osservazione e misurazione dei fili elettrici che utilizzano il Microscopio digitale 4K della Serie VHX di KEYENCE.
L’accessorio per illuminazione diffusa consente l’osservazione senza bagliore.
Inferiore: immagine normale, Superiore: composizione della profondità + immagine HDR
La funzione HDR consente l’osservazione dettagliata delle sezioni trasversali di un cavo.
Immagine normale
Immagine della modalità Effetto ombra ottico
La funzione di composizione della profondità 3D consente un’osservazione precisa delle forme difettose.
Il metallo saldato che sale in superficie può essere quantificato utilizzando la funzione di misurazione 3D, che consente una valutazione OK/NG precisa.
Immagine di misurazione automatica dell’area
Le differenze delle condizioni delle superfici causate dalle differenze nei materiali e nelle condizioni di produzione possono essere visualizzate utilizzando la funzione di composizione della profondità 3D.
