化学・材料・素材業界
電線のデジタルマイクロスコープでの観察・測定
電線は、電力や電気信号を伝達する金属線の総称です。使用される目的の違いで、電力用電線、通信用電線に分類することができます。ここでは、電線の概要や、電線のデジタルマイクロスコープでの観察・測定事例を紹介します。
電線とケーブルの違い
電線は、電気を通す金属線の総称ですが、構造の違いによって電線とケーブルに分類されます。
- 電線（絶縁電線）
- 電気を通す導体の回りを電気を通さない絶縁体で覆ったものです。
- ケーブル
- 複数の電線を束ねて、シース（外皮）で覆ったものです。
- A：導体
- B：絶縁体
- C：シース
- D：介材
- E：抑え巻きテープ
導体の材質と特徴
電線・ケーブルに使用される導体は、ほぼ銅とアルミニウムが占めています。
導電性だけで考えると、銀や金も優れているものの、価格が高価であるためほとんど利用されていません。
| 材料 | 導電率（%IACS） | 抵抗率（10-6Ωm） |
|---|---|---|
| Ag（銀） | 106.4 | 0.0162 |
| Cu（銅） | 100 | 0.0172 |
| Au（金） | 71.8 | 0.024 |
| Al（アルミニウム） | 61.7 | 0.0275 |
銅とアルミニウムの特徴
電線・ケーブルに使用される主な導体である銅とアルミニウムについて、それぞれの特徴は以下のとおりです。
- 銅
-
- 電気伝導率が非常に高く電気を通しやすい
- 銅は常温、乾燥空気中でほとんど酸化しない
- 一般的なケーブルに導体として使用されている
- アルミニウム
-
- 銅よりも密度が低く重量が銅の3分の１と軽いので送電線など、長い距離を施設するのに向いている
- 酸化によって表面がアルミナ層で覆われ腐食に強い
- 銅の1/3～1/2程度と価格が安い
日本とアメリカの電線の断面積規定の違い
日本では電線（撚り線）の断面積はJISで規定されています。単位は、SQ（スケア）で断面積（平方ミリメートル）の英語のsquare millimeterが語源です。アメリカのUL規格では、AWG（American Wire Gauge）が使用されています。以下に、AWG（UL）とSQ（JIS）の換算表を紹介します。
| ワイヤーゲージ （UL規格） | 外径（mm） | 断面積 （mm2） | SQ対応サイズ （JIS規格） |
|---|---|---|---|
| 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 |
| AWG1 | 7.348 mm | 42.41 mm2 | 38 SQ |
| AWG2 | 6.543 mm | 33.63 mm2 | 38 SQ |
| AWG4 | 5.189 mm | 21.15 mm2 | 22 SQ |
| AWG6 | 4.115 mm | 13.30 mm2 | 14 SQ |
| AWG8 | 3.264 mm | 8.37 mm2 | 8 SQ |
| AWG10 | 2.588 mm | 5.26 mm2 | 5.5 SQ |
| AWG12 | 2.052 mm | 3.31 mm2 | 3.5 SQ |
| AWG14 | 1.628 mm | 2.08 mm2 | 2 SQ |
| AWG16 | 1.290 mm | 1.31 mm2 | 1.25 SQ |
| AWG18 | 1.024 mm | 0.823 mm2 | 0.75 SQ |
| AWG20 | 0.8128 mm | 0.519 mm2 | 0.5 SQ |
| AWG22 | 0.6426 mm | 0.324 mm2 | 0.3 SQ |
| AWG24 | 0.5105 mm | 0.205 mm2 | 0.2 SQ |
| AWG26 | 0.4039 mm | 0.128 mm2 | 0.12 SQ |
| AWG28 | 0.3200 mm | 0.0804 mm2 | 0.08 SQ |
| AWG30 | 0.2540 mm | 0.0507 mm2 | 0.05 SQ |
電線の断面積と許容電流
電線の断面積が大きければ大きいほど許容電流は大きくなります。
以下に代表的な銅線の許容電流を紹介します。
| 直径 （mm） | 許容電流（A） |
|---|---|
| 1mm | 16 |
| 1.2mm | 19 |
| 1.6mm | 27 |
| 2mm | 35 |
| 2.6mm | 48 |
| 3.2mm | 62 |
| 4mm | 81 |
| 5mm | 107 |
| 断面積 （mm2） | 許容電流（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 |
デジタルマイクロスコープによる電線の観察・測定事例
キーエンスの4Kデジタルマイクロスコープ「VHXシリーズ」を用いた電線の観察・測定の最新事例を紹介します。
拡散アタッチメントでハレーションの無い観察が可能になりました。
下：通常画像 上：深度合成+ HDR画像
HDR機能でケーブル断面の詳細な観察が可能になりました。
通常画像
Optical Shadow Effect Mode画像
3D深度合成機能で、傷の形状が正確に観察できます。
3D計測機能で、溶接の盛り上がりが定量化でき、良否判断が正確にできます。
自動面積計測画像
3D深度合成機能で、素材や製造条件の違いによる表面状態の違いが可視化できます。
