Kõrgsageduslikud kiud

Kõrgsagedusjuhtmed on õhukesed juhtmed, mis on kombineeritud kimpudeks. Need koosnevad mitmest üksikust juhtmesüdamikust, mis on kokku keeratud või kokku põimitud. Kõrgsagedusjuhtmed on sageli valmistatud vasest, alumiiniumist või muudest metallidest.

Neid kasutatakse erinevates valdkondades ja rakendustes, näiteks elektrotehnikas ja elektroonikas. Seal toimivad nad elektrivoolu juhtidena ja neid kasutatakse kaablites, pistikutes, lülitites ja muudes elektrilistes komponentides.

Kõrgsagedusjuhtmeid kasutatakse ka telekommunikatsioonitehnoloogias, näiteks telefoni- ja andmesideliinides. Neid kasutatakse sageli ka autotööstuses elektriühenduste valmistamiseks.

Peale selle kasutatakse kõrgsageduslikke kiudoptilisi juhtmeid ka mudelite valmistamisel, juveelitootmises ja muudes käsitööndustes. Neil juhtudel kasutatakse neid enamasti dekoratiivse elemendina või konstruktsioonide stabiliseerimiseks.

On olemas eri tüüpi kõrgsagedusjuhtmeid, millel on erinevad omadused sõltuvalt nende koostisest ja struktuurist. Järgnevalt on esitatud mõned kõige levinumad kõrgsagedusjuhtmete tüübid:

1. mitmekordsed vaskjuhtmed: Vaskjuhtmed koosnevad peenikestest vaskjuhtmetest, mis on keeratud ahelaks. Neil on kõrge elektrijuhtivus ja neid kasutatakse sageli rakendustes, kus on vaja usaldusväärset elektriühendust, näiteks elektrotehnikas ja elektroonikas.

2. Alumiiniumjuhtmed: Alumiiniumpaelad koosnevad alumiiniumjuhtmetest, mis on keeratud paelaks. Need on kergemad kui vasklindid ja neil on hea elektrijuhtivus. Alumiiniumniite kasutatakse sageli kõrgepingekaablites ja rakendustes, kus kaal on oluline.

3. tinatud keerdmedalid: Tinaotsad on vasklõngad, mis on kaetud õhukese tinakihiga. See annab neile parema korrosioonikindluse ja lihtsustab nende jootmist. Tinaeritud kiudmeid kasutatakse sageli elektroonikas, nt kaabliühendustes või pistikutes.

4. hõbedast lõngad: Hõbelõngad koosnevad peenikestest hõbedastest traatidest, mis on keeratud lõngaks. Nende elektrijuhtivus on veelgi suurem kui vasest kiudude puhul ja seetõttu kasutatakse neid sageli rakendustes, kus on vaja eriti häid elektrilisi näitajaid, näiteks helikaablites või mõõtmistehnikas.

5. teraskiud: Teraslõngad koosnevad terastraatidest, mis on keeratud lõngaks. Neil on suur tõmbetugevus ja seetõttu kasutatakse neid sageli rakendustes, kus esineb suur mehaaniline koormus, näiteks trossides või tugevdusena kummist voolikutes.

Need on vaid mõned näited erinevatest kõrgsageduslike kiudtraatide tüüpidest. Sõltuvalt konkreetsest rakendusest ja soovitud omadustest võib kasutada ka muid variante.

Keermestatud juhtmed valmistatakse mitme õhukese juhtme põimimise või keeramise teel. Seda tehakse tavaliselt spetsiaalsete masinatega, mis ühendavad juhtmed omavahel ja keerutavad neid samal ajal.

Sõltuvalt rakenduse nõuetest kasutatakse mitmekordse traadi tootmiseks erinevaid materjale. Tavaliselt kasutatavad materjalid on vask, alumiinium, teras ja nende metallide mitmesugused sulamid. Materjali valik sõltub sellistest teguritest nagu elektrijuhtivus, mehaaniline tugevus, korrosioonikindlus ja keerutatud juhtme kasutusotstarve.

Kõrgsageduslikel kiudjuhtmetel on tavapäraste juhtmetega võrreldes mitmeid eeliseid:

1. paindlikkus: kõrgsagedusjuhtmed koosnevad paljudest õhukestest üksikutest juhtmetest, mis on kokku keeratud. See muudab need oluliselt paindlikumaks kui täispuidust juhtmed. Neid on lihtsam painutada, keerata ja juhtida ümber nurkade, mistõttu on need ideaalsed rakendustes, kus on vaja paindlikkust.

2. Painduvus: Tänu oma struktuurile on kõrgsageduslikud kiudjuhtmed ka väga painduvad. Neid saab painutada kitsastesse raadiustesse ja kõveratesse, ilma et nad kaotaksid oma juhtivust või kahjustuksid.

3. kompaktsus: Kasutades ühe täispika traadi asemel palju üksikuid juhtmeid, saab kõrgsageduslike kiudjuhtmeid toota väiksema läbimõõduga. See tähendab, et need võtavad vähem ruumi ja neid saab kasutada piiratud ruumides või kompaktsetes seadmetes.

4. vibratsioonikindlus: Tänu keerutamisprotsessile on kõrgsageduslitsjuhtmed ka väga vibratsioonikindlad. Nad on vähem vastuvõtlikud vibratsioonist tingitud purunemisele ja kulumisele, mistõttu sobivad nad ideaalselt rakendusteks karmides keskkondades.

5. voolukandevõime: Tänu paljudest üksikutest traatidest tekkiva suurema pindala tõttu on kõrgsageduslikel kiudjuhtidel suurem voolukandevõime kui võrreldavatel täismassjuhtmetel. See võimaldab transportida suuremaid vooluhulki ilma ülekuumenemise või võimsuskadudeta.
Kõrgsagedusjuhtmed on vastupidavamad korduvale painutamisele ja deformeerumisele kui täispuidust juhtmed. Selle tulemusena on nad vastupidavamad ja kestavad kauem.

7. Kaalu vähendamine: Kasutades kõrgsageduslike kiududeid täissageduslike juhtmete asemel, saab vähendada komponendi või rakenduse üldist kaalu. See on eriti oluline sellistes valdkondades nagu lennundus või autotööstus, kus kaalu kokkuhoid mängib suurt rolli.

Need eelised muudavad kõrgsagedusjuhtmed atraktiivseks valikuks paljudes rakendustes, sealhulgas elektroonikas, elektrotehnikas, telekommunikatsioonis ja paljudes muudes tööstusharudes.

Kõrgsagedusliku kiudjuhtme voolutugevus väheneb sageduse kasvades, kuna nahaefekt nihutab voolu juhi pinnale. Nahasügavus δ = √(ρ/πμf) vähendab juhtme efektiivset ristlõiku.

1 MHz juures on δ vase puhul ainult 0,066 mm. HF-suunaline traat, millel on palju õhukesi üksikjuhtmeid (nt 500×0,05 mm), kasutab pinda paremini kui täispuidust juhtmed. Sellegipoolest väheneb koormustaluvus: 10 A alalisvoolu korral võib 1 MHz juures olla ainult 6-7 A.

HF-juhtmepakett koosneb suurest hulgast õhukestest, üksikult emailitud juhtmetest, mis moodustavad keeratud kimbud. Selline struktuur vähendab naha- ja lähedusefekti kõrgetel sagedustel ja seega minimeerib efektiivseid mähise kadusid.

HF-juhtmepaketi konstruktsioon sõltub sagedusest: Üksiku juhtme läbimõõt peab olema väiksem kui kahekordne läbistussügavus (skin depth) töösagedusel. See on oluline, et seda saaks tõhusalt kasutada kõrgsagedustrafodes, resonantsmuundurites ja induktiivsetes ülekandesüsteemides.