Kupari vai alumiini? Oikean johdinmateriaalin valinta

Kun valitaan kaapeleita ja johtimia, johtimen materiaalilla on ratkaiseva merkitys. Kupari, alumiini vai CCA (kuparipinnoitettu alumiini)? Päätökseen vaikuttavat sähkönjohtavuus, paino, mekaaninen kestävyys ja hinta. Tässä katsaus eri materiaalien ominaisuuksiin ja käyttökohteisiin.

Kupari – luotettava standardi

Kupari on yleisin valinta kaapeleissa ja johtimissa, ja syystäkin. Se tarjoaa erittäin korkean sähkönjohtavuuden, kestää vetoa, on joustava, helposti työstettävä ja täysin kierrätettävissä. Näiden ominaisuuksien ansiosta se soveltuu laajasti teollisuuteen, talotekniikkaan, ajoneuvokäyttöön ja energianjakeluun. Myös vaativissa olosuhteissa, kuten jatkuvassa taivutuksessa, tärinässä tai muussa mekaanisessa rasituksessa, kuparijohtimet ovat toimintavarmoja.

Alumiini – pieni kustannusetu

Alumiinijohtimia käytetään erityisesti silloin, kun paino on ratkaiseva tekijä, esimerkiksi pitkissä siirtokaapeleissa, tuulivoimaloissa tai ajoneuvojen akkukaapeleissa. Alumiini on huomattavasti kevyempää kuin kupari, mutta sen sähkönjohtavuus on vain 63 % kuparin johtavuudesta. Sama virrankesto vaatii siksi suuremman poikkipinta-alan. Lisäksi alumiini on hauraampaa, alttiimpaa korroosiolle ja mekaanisesti vähemmän kestävää. Sen käyttö edellyttää erityistä osaamista sekä soveltuvaa liitäntätekniikkaa ja työkaluja.

Esimerkkivertailu kahdesta johtimesta, joilla on lähes sama johtavuus (IEC 60228, luokka 2):

• Kuparijohdin 150 mm²: noin 1341 kg/km
• Alumiinijohdin 240 mm²: noin 723 kg/km

> Paino pienenee 30–40 %

CCA – kuparipinnoitettu alumiini, houkutteleva mutta riskialtis kompromissi?

CCA-johtimissa alumiini on päällystetty ohuella kuparikerroksella. Tämä tekniikka on alun perin peräisin antennitekniikasta, jossa ns. skin effect ohjaa suurimmat vaihtovirrat johtimen pintaan. Sähkönsiirrossa CCA:n käyttöön on kuitenkin syytä suhtautua kriittisesti, sillä sen johtavuus on huomattavasti huonompi kuin puhtaalla kuparilla.

Silti CCA-kaapeleita tarjotaan yhä useammin edullisina vaihtoehtoina esimerkiksi seuraaviin käyttökohteisiin:

• Kaiutinjohdot
• Hifi-autokaapeleiden virtajohdot
• Tietoverkkojen patch-kaapelit

Haasteita käytössä:

• 2,5 mm² CCA-johto vastaa vain noin 1,5 mm² kuparijohtoa
• Suuremmat jännitehäviöt ja lämpökuormitus Power over Ethernet -sovelluksissa
• Paloriski ajoneuvohifi-järjestelmissä, jos sulakkeet eivät ole oikein mitoitettuja
• Standardien vastainen käyttö yritysverkoissa (TIA ja IEC kieltävät)

Teknisten arvojen vertailu: