Chemie- und Grundstoffindustrie

Betrachtung und Messung von elektrischen Drähten mit einem Digitalmikroskop

Elektrodraht ist ein Oberbegriff für Metalldrähte, die elektrischen Strom und Signale übertragen. Elektrische Drähte können je nach Verwendungszweck in Stromleitungen und Kommunikationsleitungen unterteilt werden. Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über elektrische Drähte und stellt Beispiele für deren Betrachtung und Messung mit einem Digitalmikroskop vor.

Unterschiede zwischen elektrischen Drähten und Kabeln

Elektrodraht ist ein Oberbegriff für Metalldrähte, die Strom leiten. Einige Drähte werden aufgrund von strukturellen Unterschieden als Kabel eingestuft.

Elektrischer Draht (isolierter Draht)
Ein elektrischer Draht ist ein Leiter, der Strom überträgt, und der mit einer Isolierung (Nichtleiter) überzogen ist, die keinen Strom überträgt.
Kabel
Ein Kabel ist ein Bündel elektrischer Drähte, die mit einer Ummantelung versehen sind.
  1. A: Leiter
  2. B: Nichtleiter
  3. C: Isolierung
  4. D: Füllmaterial
  5. E: Bindemittel

Leitermaterialien und Eigenschaften

Nahezu alle Leiter, die für elektrische Drähte und Kabel verwendet werden, sind aus Kupfer oder Aluminium gefertigt.
Aufgrund ihrer Leitfähigkeit sind auch Silber und Gold geeignete Materialien. Da diese Materialien sehr teuer sind, werden sie selten verwendet.

Leitermaterialien, ihre Leitfähigkeit und ihr spezifischer Widerstand
Material Leitfähigkeit (% nach dem International Annealed Copper Standard, IACS) Spezifischer Widerstand
(10-6 Ωm)
Ag (Silber) 106,4 0,0162
Cu (Kupfer) 100 0,0172
Au (Gold) 71,8 0,024
Al (Aluminium) 61,7 0,0275

Eigenschaften von Kupfer und Aluminium

Kupfer- und Aluminiumleiter, die für elektrische Drähte und Kabel verwendet werden, haben folgende Eigenschaften.

Kupfer
  • Dank seiner hohen Leitfähigkeit leitet Kupfer Strom sehr gut.
  • Kupfer oxidiert in trockener Luft bei Raumtemperatur grundsätzlich nicht.
  • In den gängigen Kabeln wird in der Regel Kupfer als Leiter verwendet.
Aluminium
  • Die Dichte von Aluminium ist geringer als die von Kupfer und sein Gewicht beträgt ein Drittel des Gewichts von Kupfer. Dieses leichte Material eignet sich für Anwendungen über große Entfernungen, z. B. für Stromleitungen.
  • Wenn Aluminium oxidiert, wird die Oberfläche mit einer Aluminiumoxidschicht überzogen, die korrosionsbeständig ist.
  • Aluminium ist kostengünstig und etwa zur Hälfte des Preises von Kupfer erhältlich.

Querschnittsflächen und zulässige Ströme von elektrischen Drähten

Je größer die Querschnittsfläche eines elektrischen Drahtes ist, desto größer ist der zulässige Strom.
Die folgende Tabelle zeigt die zulässigen Stromstärken üblicher Kupferdrähte.

Zulässiger Strom eines einzelnen Drahtes
Durchmesser (mm) Zulässiger Strom (A)
1 16
1,2 19
1,6 27
2 35
2,6 48
3,2 62
4 81
5 107
Zulässiger Strom einer Litze
Querschnittsfläche (mm2) Zulässiger Strom (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

Beispiele für die Betrachtung und Messung von elektrischen Drähten mit einem Digitalmikroskop

Im Folgenden werden die neuesten Beispiele für die Betrachtung und Messung von elektrischen Drähten mithilfe eines Digitalmikroskops der Modellreihe VHX von KEYENCE vorgestellt.

Betrachtung der Oberflächen von elektrischen Drähten
VH-Z20, 100×, Ringbeleuchtung + Aufsatz für diffuse Beleuchtung
Der Aufsatz für diffuse Beleuchtung ermöglicht eine Betrachtung ohne Reflexionen.
Tiefenzusammensetzung eines Kabelquerschnitts
VH-Z20, 30×, Ringbeleuchtung + HDR
Oben: Mit Tiefenzusammensetzung & HDR
Unten: Ohne Tiefenzusammensetzung & HDR
Die HDR-Funktion ermöglicht eine detaillierte Betrachtung von Kabelquerschnitten durch einen erhöhten Kontrast.
Betrachtung von Rissen auf der Oberfläche eines elektrischen Metalldrahtes
VHX-E100, 100×, Ringbeleuchtung
Ohne optischen Schatteneffekt-Modus
VHX-E100, 100×, Ringbeleuchtung
Mit optischem Schatteneffekt-Modus
Feine Oberflächenrisse können mit dem optischen Schatteneffekt-Modus sichtbar gemacht werden.
Betrachtung eines abisolierten Kupferdrahtes
VHX-E500, 2000×, Koaxialbeleuchtung
Betrachtung von Defekten an elektrischen Drähten
VH-Z500, 3000×, Koaxialbeleuchtung
Die 3D-Tiefenzusammensetzung ermöglicht eine Betrachtung der Fehlerformen.
Profilmessung von geschweißten Teilen auf einem elektrischen Draht
ZS-20, 100×, Ringbeleuchtung
Das Schweißgut, das sich über die Oberfläche erhebt, kann mit der 3D-Messfunktion ermittelt werden, was eine OK/NG-Beurteilung ermöglicht.
Dickenmessung der Ummantelung von elektrischen Kupferdrähten
VHX-E500, 500×, Koaxialbeleuchtung
Erfassung von Luftblasen in einer elektrischen Drahtumhüllung
VH-Z500, 500×, Koaxialbeleuchtung, vor der Messung
VH-Z500, 500×, Koaxialbeleuchtung
Nach automatischer Flächenmessung
Die automatische Flächenmessung ermöglicht eine Messung der Fläche jeder Luftblase.
Betrachtung der Oberfläche einer elektrischen Drahtumhüllung
VHX-E500, 1000×, Ringbeleuchtung
Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit, die durch unterschiedliche Materialien und Herstellungsbedingungen verursacht werden, können dank der 3D-Tiefenzusammensetzung sichtbar gemacht werden.
0800-5393623