Sähköjohto

Sähköjohto on sähköä johtavasta aineesta, johteesta valmistettu, virtapiirin osaksi kytketty osa, jota pitkin sähkövirta kulkee. Sähköjohdot tehdään yleensä kuparista tai alumiinista ja ne eristetään muovi- tai kumieristevaipalla. Sähköjohtoon voi kuulua liittimet, joilla se voidaan kiinnittää helposti-irrotettavaksi kohteeseensa.

Moninapaista sähköjohtoa kutsutaan kaapeliksiCable, Merriam Webster. Sähköjohtoja ja -kaapeleita valmistetaan moniin käyttötarkoituksiin ja monenlaisiin olosuhteisiin: niitä valmistetaan muun muassa korkeille jännitteille, korkeisiin lämpötiloihin ja kestämään erityistä mekaanista rasitusta (robottikaapelit) ja kemiallista rasitusta (erityiset vaippamateriaalit). Radiotekniikassa ja tietoliikenteessä tarvitaan häiriösuojattuja kaapeleita, joiden rakenteeseen on lisätty metallinen suojavaippa. Korkeilla taajuuksilla pitkä kaapeli muodostaa aina siirtolinjan, jonka siirtoimpedanssi täytyy ottaa huomioon signaalinsiirrossa.

Johdon paksuus voidaan ilmaista poikkipinta-alana ja neliömillimetreinä (mm²). Yleisimpiä poikkipintoja voivat olla 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16 ja 25 mm². Lisäksi on olemassa valmiita standardeja kuten American Wire Gauge ja brittiläinen Standard Wire Gauge.
Kaapelin virrankesto riippuu poikkipinta-alasta - tavanomaisissa olosuhteissa 1,5 mm²:n kuparijohdin välittää korkeintaan 10 A:n virran. Johtimen sisäinen resistanssi eli vastus luonnollisesti kasvaa johtimen pituuden kasvaessa. Tämä on syytä ottaa huomioon käytettäessä esim. pitkiä jatkojohtoja. Sähköjohtimen virrankeston ylittävä virta kuumentaa sähköjohdinta. Kuumeneminen on epäedullinen ilmiö sähkönsiirrossa. Sen takia sähköenergiaa muuttuu lämpöenergiaksi vähentäen siirron hyötysuhdetta.  Kuumeneva sähköjohto voi olla myös turvallisuusriski ympäristölle tulipalon muodossa. Johdon taivutussäteellä on tässä suhteessa oma merkityksensä.https://www.skt-saatio.fi/index.php?k=225304

Historia
Ensimmäisenä sähkön johtuvuusominaisuuden havaitsi saksalainen Otto von Guericke 1600-luvulla. Hän ei kuitenkaan ymmärtänyt löytönsä merkitystä. Stephen Gray huomasi sähkönjohtavuuden hankaussähköä tuottavan lasiputken kanssa tehtyjen kokeidensa yhteydessä. Hän yhdisti lasiputken pellavalankoihin ja myöhemmin silkkilankoihin, joita pitkin sähköä voitiin siirtää. Gray kokeili monia aineita ja huomasi toisten esineiden kelpaavan johtimiksi ja toisten eristeiksi. Eristeet osoittautuvat samoiksi kuin aiemmin William Gilbertin määrittelemät sähköiset aineet, joita hankaamalla syntyi sähköisiä ilmiöitä.

 Johdon resistanssi 
Johdon resistanssi voidaan laskea pituudesta ja poikkipinta-alasta, kun tiedetään johdon materiaalin ominaisvastus:
,
missä ρ on ominaisvastus, L johdon pituus ja A sen poikkipinta-ala.

Jos lämpötila on tavanomaisesta poikkeava, sen vaikutus ominaisvastukseen pitää myös huomioida.

 Johdon käyttäytyminen vaihtojännitteellä 
Suoran johdon induktanssi voidaan arvioida kaavalla:

L = 2 l [ln(2 l/r) - 1] nH

Tässä kaavassa l on pituus senttimetriä, r on säde senttimetreinä ja tuloksena saadaan induktanssi L nanohenryinä.

Tästä voidaan edelleen laskea tietyllä taajuudella johdon vaihtovirtavastus eli reaktanssi ohmeina.

Kaavan perusteella metrin mittaisen johdon, jonka halkaisija on 1 mm, induktanssi on noin 1,5 μH.

Korkeilla taajuuksilla virranahtoilmiö aiheuttavaa virran pakkaantumisen johdon pintaosiin.

Koot ja kuormitettavuus
Asennustapa
A uppoasennukselle
C pinta-asennukselle
D maa-asennukselle
E vapaasti ilmaan tehtävälle asennukselle

Kuparijohtimet
+Kuparijohtimen käyttökoot ja -virrat 230/400 V SFS 6000 -standardin mukaan.JohdinAsennustapa AAsennustapa CAsennustapa DAsennustapa EYleisin sulakekoko (automaatti/tulppa/kahva)1,5 mm² 14 A  18,5 A  26 A  19 A  10 A2,5 mm² 19 A  25 A  35 A  26 A  16 A4 mm²  24 A  34 A  46 A  36 A  20 A6 mm²  31 A  43 A  57 A  45 A  25-32 A10 mm²  41 A  60 A  77 A  63 A  32-35 A16 mm²  55 A  80 A  100 A  85 A  50 A25 mm²  72 A  102 A  130 A  107 A  63 A35 mm²  88 A  126 A  160 A  134 A  80 A50 mm²  105 A  153 A  190 A  162 A  100 A70 mm²  133 A  195 A  240 A  208 A  125 A 95 mm² 159 A  236 A  285 A  252 A  125-160 A120 mm² 182 A  274 A  325 A  292 A  160 A150 mm² 208 A  317 A  370 A  338 A  160-200 A185 mm² 236 A  361 A  420 A  386 A  200 A240 mm² 278 A  427 A  480 A  456 A  250 A300 mm² 316 A  492 A  550 A  527 A  315 A
Poikkeuksia esiintyy työmaakeskuksissa, joissa virrat voivat olla suurempia "tilapäiskäytön" takia ja jatkojohdoissa.

Kaapelit mitoitetaan kuormitettavuuden mukaan yhtä kokoa suuremmiksi siksi, että ne kestäisivät oikosulkuvirran.

Yli 16 mm²:n kuparimaakaapeleita käytetään nykyään harvoin kuparin kalleuden vuoksi.

Alumiinijohtimet
+Alumiinijohtimen käyttökoot ja -virrat 230/400 V SFS 6000 -standardin mukaan.JohdinAsennustapa AAsennustapa CAsennustapa DAsennustapa E16 mm²  43 A  62 A  78 A  65 A25 mm²  56 A  77 A  100 A  83 A35 mm²  69 A  95 A  125 A  102 A50 mm²  83 A  117 A  150 A  124 A70 mm²  104 A  148 A  185 A  159 A95 mm² 125 A  180 A  220 A  194 A120 mm² 143 A  209 A  255 A  224 A150 mm² 164 A  240 A  280 A  260 A185 mm² 187 A  274 A  330 A  297 A240 mm² 219 A  323 A  375 A  350 A300 mm² 257 A  372 A  430 A  404 A
Alumiinikaapeleita käytetään harvoin muussa kuin ilma- ja maakaapeliasennuksissa.

Poikkeuksia esiintyy työmaakeskuksissa, joissa virrat voivat olla suurempia "tilapäiskäytön" takia.

Kaapelit mitoitetaan kuormitettavuuden mukaan yhtä kokoa suuremmiksi siksi, että ne kestäisivät oikosulkuvirran.

 Katso myös 

 Kaapeleiden merkintätavat

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 
 Wikikirjastossa on lisää taulukoita johtojen mitoituksesta artikkelissa Sähköalan taulukot ja kaavat

Luokka:Sähkötekniikka
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit