Mitä eroa on täyskuparilla ja alumiinikaapelilla?
Otsikon kysymys on ehkä yksi useimmin kysytyistä kysymyksistä mihin nykyään saa vastata autohifimyyjän ammatissa. Tässä pieni tietopaketti kahden yleisimmän kaapelityypin eroista. Aloitetaan termeistä eli mitä ne kaapelit oikeasti ovat:
- OFC tulee sanoista Oxygen Free Copper eli suomeksi happivapaa kupari. Kuparin puhtausaste on yleensä 99,99% tai yli sen. Eli jotain muuta kuin kuparia on johtimessa vähemmän kuin prosentin sadasosan verran. Tästä syystä lienee saanut alkunsa termi “täyskupari”.
- CCA tulee sanoista Copper Cladded Aluminium eli suomeksi kuparipinnoitettu alumiini. Näissä kaapeleissa se koostumus vaihteleekin sitten todella paljon. Joissain kaapeleissa, mitä olen nähnyt mainostettavan CCA-kaapeleina, ei ollut kuparia ollenkaan, vaan johtimena oli aivan pelkästään alumiinia. Joissain kaapeleissa taas kuparia voi olla jopa puolet johtimen määrästä. Yleisimpiä sekoitussuhteita lienee sellaiset joissa kuparia on 20-40 % ja alumiinia 60-80 %.
Miten OFC ja CCA kaapelin voi erottaa toisistaan?
- Paino. Helpoin tapa erottaa kaapelit toisistaan, on paino. Alumiinin ominaispaino on 2,7 kg/litra ja kuparin 8,9 kg/litra. Eli litra alumiinia painaa 2,7 kiloa ja litra kuparia 8,9 kiloa. Eli kupari painaa 3,3 kertaa enemmän kuin alumiini. Tietty painovertailu on vaikeaa jos ei ole vertailukohtaa tai aikaisempaa havaintoa kaapeleiden painosta.
- Väri. Alumiini on alumiinin väristä ja kupari kuparinväristä, aika loogista. Tosin CCA-kaapelissa on nimensä mukaisesti säikeiden pinnalla ohut kerros kuparia joten CCA-kaapeli näyttää usein kuparikaapelilta kun sitä kuorii. Mutta kun kaapelin leikkaa poikki, useimmiten poikkileikkauksen väristä huomaa eron. Tai raaputtamalla säikeen pintaa. Jos kuparin alta paistaa alumiini, on kyseessä CCA-kaapeli.
Mitä eroa tai yhtäläisyyksiä on kuparilla ja alumiinilla?
Yhtäläisyydet:
- Molemmat ovat pehmeitä metalleja.
- Molemmat ovat hyviä sähkönjohtimia verrattuna useimpiin muihin metalleihin.
- Molempien lämmönjohtavuus on erittäin hyvä.
- Kumpikaan ei ruostu, vaan materiaalilla on taipumus hapettua.
Eroavaisuuksia:
- alumiinin paino on noin 30,3% kuparin painosta
- alumiinin sähkönjohtavuus on noin 65% kuparin sähkönjohtavuudesta
- alumiinin on maailman yleisin metalli, sitä on noin 8% maankuoresta.
- kupari on paljon harvinaisempi metalli, sitä on noin 0,007% maankuoresta.
Koska molemmat ovat pehmeitä metalleja, helpohkoja muovattavia ja sähkönjohtavuudeltaan hyviä, ne soveltuvat hyvin esimerksi johtimien valmistukseen. Kumpikaan metalli ei myöskään ruostu vaan molemmilla on taipumus hapettua. Hapettunut pinta toimii myös suojakerroksena joka suojaa metallia hapettumisen etenemiseltä syvemmälle metalliin.
Eroavaisuuksista mainittakoon että alumiini on moninkertaisesti kevyempää. Ja kupari taas sähkönjohtavuudeltaan parempaa. Happivapaa kupari ei hapetu niin helposti kuin “normaali kupari”. Tämä on erinomainen etu johdinkäytössä ja varsinkin autossa jossa olosuhteet ovat hapettumiselle varsin suotuisat kosteuden ja suolan ja muiden epäpuhtauksien edesauttamana.
Kuinka paljon parempi johdin kupari on?
Alumiinin sähkönjohtavuus on noin 65% kuparista. CCA-kaapelissa ero on hieman pienempi koska kuparipinnoite parantaa jonkin verran sähkönjohtavuutta verrattuna pelkkään alumiiniin. Parannus on noin 10% eli tässä tapauksessa se tarkoittaa sitä, että CCA-kaapelin sähkönjohtavuus on noin suurin piirtein 70% OFC-kaapelista ( 0,65×1,1=0,715 ).
TÄÄLLÄ on erinomaisen havainnollistava laskuri jolla voi laskea eri mittaisten ja poikki-pinta-alaisten kupari ja alumiinijohtimien aiheuttamaa tehohäviötä 12 voltin järjestelmässä halutulla virtamäärällä.
Esimerkkinä kaksi tilannetta tuolla laskurilla laskettuna. 35 mm² virtakaapelissa 5 metrin matkalla tapahtuva jännitehäviö ja tehohäviö kun halutaan saada 100A virtaa kaapelista läpi. Tämä virtamäärä 12 voltin jännitteellä tarvitaan noin 1000 watin ulostulotehoon keskimääräisellä D-luokan vahvistimen hyötysuhteella.
Alumiinilla jännitehäviö on 0,78 volttia ja kuparilla 0,51 volttia. Äkkiseltään kuulostaa todella pieneltä erolta. Tehohäviö alumiinilla on 6,48% ja kuparilla 4,21%. Ei valtavia lukuja nämäkään. Ja koska CCA on johtavuudeltaan vielä hieman pelkkää alumiinia parempaa, ero on vielä vähän pienempi.
Mutta ne vahvistimen tehot
Otetaanpa soppaan mukaan vahvistimen ulosantama teho. Noissa ylläolevissa esimerkeissä jännitehäviö on 0,78 volttia ja 0,51 volttia. Eli prosentteina 12:sta voltista 6,5 % sekä 4,25%. Kun sisääntulojännite tippuu 6,5%, niin vahvistimen antama teho tippuu häviön neliönä koska sekä ulostulojännite että ulostulovirta tippuvat saman verran. Riippumatta siitä onko vahvistin kytketty 1,2,4 tai minkä tahansa ohmin kuormaan. Kun tiedetään sisääntulojännitteen hävikkiprosentti, saadaan menetetty ulostuloteho laskettua tällä kaavalla:
100-6,5= 93,5
93,5/100= 0,935
0,935² = 0,874225
0,874225×100 = 87,4225
100-87,4225 = 12,5775
Eli kun vahvistimen sisääntulojännite tippuu 6,5%, niin vahvistimen ulostulotehosta menetetään 12,6 %.
Tämä tarkoittaa sitä, että 1000W vahvistin antaa 126 wattia vähemmän ulos. Eli 874 wattia.
Samalla laskukaavalla esimerkin OFC-kaapelilla tehoa hukataan 8,22% eli saadaan ulos 917,8 wattia. Eli kahden eri kaapelin erona on lopullisessa vahvistimen antotehossa 43 wattia. Näin tilanne heti uutena. Todennäköisesti muutaman vuoden kuluttua ero on paljon suurempi kun CCA-kaapeli on hapettunut reilusti kuparikaapelia enemmän.
Todellisuudessa tehohäviö on molemmissa tapauksissa vielä suurempi, sillä järjestelmässä on useita liitoksia välissä. Virtakaapelissa on liitin joka on kiinni akunkegässä, sitten sulakepesän molemmissa päissä, siellä välissä vielä sulake ja sen jälkeen vähintään vielä vahvistimen terminaalissa. Eli minimissään 7 liitosta jo virtakaapelissa ja niistä yksikään ei ole 100% häviötön liitos. Ja kolme liitosta on myös maakaapelissa. Liitokset ovat pakollisia pahoja ja ne kannattaa tehdä mahdollisimman hyvin, mutta niiden lisäksi jos vielä on alimittaiset virtakaapelit niin lopputulos on kaukana siitä mitä parhaillaan olisi mahdollista saada vahvistimesta ulos
Muita eroja kuin sähkönjohtavuus? Onko niitä?
CCA-kaapelit tulivat markkinoille noin kymmenen vuotta sitten. Sinä aikana niistä on kertynyt aika paljon kokemuksia. CCA-kaapelit käytännössä hapettuvat herkemmin kuin OFC-kaapelit. Mutta CCA-kaapeleiden hapettumisessakin on eroja. Toiset hapettuvat hieman OFC-kaapelia nopeammin ja toiset todella paljon nopeammin. Muutaman vuoden vanhoja CCA-kaapeleita on nähty sellaisen töhnän peitossa ja peittämänä että kaapelin ja sen liitosten johtavuus on ollut jo todella heikko. Mutta myös vastakkaisia esimerkkejä joissa hapettumista on ollut hyvin vähän. Tähän vaikuttavat varmasti muutamat eri seikat:
- Ensinnäkin laatuerot eri CCA-kaapeleissa eri valmistajien välillä
- Toisekseen se miten kovalla kuormituksella kaapelit ovat. Ylikuormitettuna kaapeli kestää huonommin kuin reilusti mitoitettuna.
- Kolmanneksi liitosten laatu eli miten hyvin liitin on kiinni kaapelissa, miten hyvin liitoskohdat on puhdistettu ( varsinkin maapisteissä korissa ) ja miten liitokset on suojattu ( maadoituksen maalaus ja liitosten korroosiosuojarasva ja kutistesukat liitosten päällä jne jne ).
Kaikki yllämainitut asiat tosin pätevät myös OFC-kaapeleihin. CCA-kaapelit ovat vaan herkempiä hapettumiselle kuin OFC-kaapelit joten niiden kohdalla asiat korostuvat.
CCA-kaapelien alkuaikana ne olivat yleensä selvästi jäykempiä kuin OFC-kaapelit mutta tämä johtui enemmänkin huonolaatuisista eristemateriaaleista kuin itse johtimesta. Halvimmissa kaapeleissa kuori oli kovempaa seosta jossa oli paljon enemmän muovia. Tällaisia kaapeleita ei enää juurikaan myynnissä ole. Ainakaan meillä. Tinaliitosten tekeminen voi olla CCA-kaapeliin hankalampaa kuin OFC-kaapeliin. Mutta tämäkään ei päde kaikkiin, reilulla kuparikerroksella pinnoitettuun CCA-kaapeliin tina tarttuu ihan hyvin.
Kumpaa kaapelia sitten pitäisi valita?
Minun mielestäni KAIKKI muut seikat puoltavat OFC-kaapelia, paitsi hinta ja paino. Siksihän CCA-kaapeleita on alunperinkin alettu valmistaa koska kupari on moninverroin kalliimpi materiaali kuin alumiini. Kuparin hinnannousu on ollut jatkuvaa jo vuosikaudet. Vuonna 2001 kuparin hinta oli 1500 USD / tonni. Tämän jutun kirjoitushetkellä hinta on 5466 USD / tonni. Alumiinin hinta tänään on 1878 USD / tonni. Toki valmiin kaapelin hintaan vaikuttavat myös eristemateriaalin hinta ja kaapelin valmistuskustannukset, pakkaukset, rahtikulut jne jne jne. Mutta silti CCA on edullisempaa kuin OFC. Ja tulee todennäköisesti aina olemaan. Kaapelin painon merkitys on sitten jokaisen oma mieltymys, onko sillä merkitystä. Jos auto painaa 1500 kg ja virtakaapeli 2 kiloa tai 6 kiloa niin onko sillä merkitystä mihinkään käytännössä vai ei?
Kuparin puolesta puhuvat sitten ne autohifilaitteiden toiminnan ja suorituskyvyn kannalta merkittävät asiat kuten:
- parempi sähkönjohtavuus
- parempi hapettumisenkesto
Tässäkin asiassa on jokaisen omassa harkinnassa mille asialle antaa painoarvoa. Jos sijoittaa vahvistimeen ja subbariin 500 €, kannattaako viiden metrin mittaisessa virtakaapelissa ja metrin mittaisessa maakaapelissa säästää 25 € jos sen johdosta vahvistimesta ei saa ulos samaa tehoa mitä voisi saada paremmalla kaapelilla?
Lopputulos:
Jos budjetti kestäää, osta OFC-kaapelia. Jos taas ei kestä, osta CCA-kaapeli. Mutta päädyit kumpaan kaapeliin tahansa, muista nämä asiat:
- hanki riittävän paksut kaapelit
- tee kunnolliset liitokset, kontakti on TÄRKEÄ!
- puristusliitoksen kontakti on paras, mutta kaapelin pään tinaus suojaa hapettumiselta
- puhdista kaikki kontaktipinnat hyvin
- suojaa maaliitokset koria vasten ( maali tai korroosiosuojarasva )
- suojaa virtaliitokset akunnavassa konetilassa ( korroosiosuojarasva )
- liitosten suojana kannattaa käyttää kutistesukkaa
Asiakkaiden toivomuksesta olemme tehneet sivuillemme sekä Kaiutinkaapeleihin että Virtakaapeleihin ominaisuuden jolla voit valita vain OFC-kaapelit tai vain CCA-kaapelit näkyviin kun haluat vertailla kaapeleita. Ja siitä samasta pyynnöstä tämä artikkeli tehtiin.
