多芯ケーブルとは何ですか？アプリケーションシナリオに基づいて適切なマルチコアケーブルを選択するにはどうすればよいですか?

多芯ケーブルとは何ですか?

多芯ケーブルは、単一の外側シース内に個別に絶縁された 2 つ以上の導体を含む電気ケーブルです。 1 つの導体のみを伝送するシングルコア ケーブルとは異なり、マルチコア ケーブルは複数の導体を束ねて、単一の組織化されたケーブル アセンブリを通じて電力、信号、またはデータを伝送します。この設計により、産業環境と商業環境の両方で設置の複雑さが軽減され、導管スペースが節約され、ケーブル管理が簡素化されます。

マルチコア ケーブルは、工場オートメーションやプロセス制御からビルサービス、電気通信、再生可能エネルギー システムに至るまで、現代の産業のほぼすべての分野で使用されています。 1 本のケーブル配線内で複数の回路を伝送できるため、スペース効率、すっきりとした設置、信頼性の高いパフォーマンスが優先される場合に最適です。マルチコア ケーブルの構造、タイプ、定格、選択基準を理解することは、電気システムを指定または設置するエンジニア、電気技師、および調達専門家にとって不可欠です。

多芯ケーブルの構造

マルチコア ケーブルの内部構造は多層構造になっており、電気的性能、機械的保護、長寿命を保証する目的で設計されています。構造の各要素は、ケーブル全体に特定の特性をもたらします。

導体

導体 are the core electrical elements of the cable. They are typically made from copper, though aluminum is used in larger power cables where weight reduction is important. Copper conductors may be solid (a single wire) or stranded (multiple fine wires twisted together). Stranded conductors offer greater flexibility and are preferred in applications where the cable will be moved, flexed, or bent repeatedly during service — such as in robotic arms or trailing cable applications. Conductor cross-sections in multicore cables range from as small as 0.1 mm² for signal cables up to 300 mm² or more for heavy-duty power cables.

コア絶縁

各導体は、コア間の短絡を防止し、ケーブルの定格電圧を定義するために個別に絶縁されています。一般的な断熱材には、PVC (ポリ塩化ビニル)、XLPE (架橋ポリエチレン)、EPR (エチレンプロピレンゴム)、LSZH (低煙ゼロハロゲン) 化合物などがあります。絶縁材料の選択は、ケーブルの温度定格、耐薬品性、および火災状態での挙動に影響します。たとえば、XLPE は標準 PVC (通常定格 70°C) に比べて高い動作温度 (最大 90°C) をサポートするため、高負荷の配電アプリケーションに適しています。

フィラー、バインダー、およびインナーシース

絶縁されたコアが一緒にレイアップされた後 (通常、真円度と柔軟性を維持するためにらせん状の構成で)、コア間のギャップを埋めるために非導電性フィラーが導入されます。次に、内部シース (寝具) がその上に押し出される前に、バインダー テープを貼り付けてアセンブリをまとめて保持します。この内部シースはコアに機械的保護を提供し、その上に適用される外装のベース層として機能します。

装甲と外装

地下に埋められたり、摩耗エッジのある導管に通されたり、機械的衝撃にさらされたりするなど、厳しい環境に設置されたケーブルの場合、内側のシースに外装が施されます。最も一般的な外装タイプはスチール ワイヤー アーマー (SWA) とスチール テープ アーマー (STA) で、耐圧潰性と耐衝撃性を備えています。アルミニウム ワイヤー アーマー (AWA) は、磁界干渉を最小限に抑える必要がある場合に使用されます。外側のシースは通常、押出成形された PVC または LSZH コンパウンドであり、環境的および機械的保護の最終層を提供します。

一般的な多芯ケーブルの種類

マルチコア ケーブルは幅広いタイプで製造されており、それぞれがさまざまな電気要件や環境要件に合わせて最適化されています。最も一般的に指定されるタイプは次のとおりです。

シールド付きマルチコア ケーブルとシールドなしのマルチコア ケーブル

マルチコア ケーブルの仕様における最も重要な違いの 1 つは、ケーブルがシールド付き (シールド付き) であるか、シールドなしであるかです。この決定は、信号の完全性と電磁適合性 (EMC) に重大な影響を及ぼします。

シールドされていないマルチコア ケーブル

非シールド多芯ケーブルには電磁シールド層が含まれていません。これらは、導体に比較的高い電圧と電流が流れ、電磁干渉 (EMI) が重大な問題にならない配電および一般配線用途に適しています。産業機械や配電パネルへの給電に使用される標準 SWA 電源ケーブルは、通常、シールドされていません。

シールド付き多芯ケーブル

シールドされたマルチコア ケーブルには、個々のペア/コアの周囲、またはコア アセンブリ全体 (スクリーン全体) のいずれかに適用される 1 つ以上の金属シールド (通常はアルミニウム/ポリエステル フォイル、銅編組、またはその両方の組み合わせ) が含まれています。スクリーンは、一端または両端でアースに接続され、誘導干渉電流の低インピーダンス経路を提供し、EMI がケーブルに出入りするのを効果的に防ぎます。シールド付きマルチコア ケーブルは、低レベルのアナログ信号 (4 ～ 20 mA 電流ループ、熱電対出力、ひずみゲージ信号) を、隣接する電源ケーブルや可変周波数ドライブからのノイズ劣化なしに伝送する必要がある計装および制御アプリケーションに不可欠です。

コアの識別と色分け

単一のケーブル内に複数の導体があるため、安全な設置とメンテナンスには、明確で一貫したコアの識別が重要です。マルチコア ケーブルは色分けされた絶縁体を使用し、コア数が多いケーブルの場合は各コアに番号または英数字が印刷されます。

ヨーロッパでは、統一カラーコーディング規格 (IEC 60446) が特定の機能の色を定義しています。ライン (L1) は茶色、ライン (L2) は黒、ライン (L3) は灰色、ニュートラル (N) は青、保護アース (PE) は緑/黄色です。多数のコアを備えたマルチコア制御および計装ケーブルの場合、コア絶縁体に連続番号を印刷する (24 コア ケーブルの場合は 01 ～ 24 など) ことが標準的なアプローチです。 NEC および UL 規格に基づく北米の慣行は多少異なり、相導体には黒、赤、青が一般的に使用され、中性導体には白または灰色が使用されます。

多芯ケーブルの主な用途

マルチコア ケーブルの多用途性は、幅広い業界や設置環境に対応できることを意味します。最も重要な応用分野は次のとおりです。

• 産業用オートメーションおよび制御パネル: マルチコア制御ケーブルは、コントロール パネルとフィールド デバイス内およびコントロール パネルとフィールド デバイス間の PLC、センサー、アクチュエーター、およびオペレーター インターフェイスを接続します。組織化された多導体フォーマットにより、配線時間が短縮され、故障発見が簡素化されます。
• サービスとインフラストラクチャの構築: SWA マルチコア電源ケーブルは、商業ビル、病院、データセンターの配電のバックボーンであり、副配電盤、HVAC 機器、主開閉器室からの照明回路に電力を供給します。
• 石油、ガス、石油化学プラント: 外装および遮蔽されたマルチコア ケーブルは、電源、計装、およびデータ伝送のための危険区域の設備で広く使用されており、多くの場合、厳しい耐火性および耐薬品性要件を満たすために LSZH または特殊な複合シースが使用されています。
• 再生可能エネルギー設備: 太陽光発電所と風力タービンは、耐紫外線性と湿気保護が必要な屋外または地下の設置場所で、インバーター、変圧器、監視システム、グリッド接続ポイントの間の相互接続にマルチコア ケーブルを使用しています。
• 鉄道と交通機関: 車両、線路側信号、駅インフラでは、LSZH と耐火多芯ケーブルを使用して、閉鎖環境における厳しい火災安全基準を満たしています。
• 海洋および海洋: 船舶や海洋プラットフォームでは、海水、油、機械的ストレスに対する耐性を考慮して設計されたマルチコア ケーブルが使用されており、多くの場合、IEC 60092 またはロイズ レジスター仕様に従って製造されています。

適切なマルチコア ケーブルの選択方法

特定の用途に適したマルチコア ケーブルを選択するには、相互に依存するいくつかのパラメータを体系的に評価する必要があります。この仕様を最初から正しく設定することで、早期のケーブル障害、規制不遵守、およびコストのかかる改造を防止できます。

• 定格電圧: ケーブルの定格電圧 (U₀/U で表され、たとえば 0.6/1 kV) はシステムの動作電圧以上である必要があります。低電圧配電では通常、定格 0.6/1 kV のケーブルが使用されますが、中電圧アプリケーションでは 3.6/6 kV、6/10 kV 以上が必要です。
• 電流容量: 導体の断面は、設置方法、周囲温度、および IEC 60364 または BS 7671 に基づくグループ化ディレーティング係数を考慮して、ケーブルの熱定格を超えずに最大負荷電流を流すことができるサイズにする必要があります。
• コア数: コア数は回路要件に一致する必要があります。たとえば、アースのある三相電力回路には 4 コアのケーブル (3L E) が必要ですが、中性点とアースのある三相回路には 5 つのコアが必要です。
• 環境条件: 設置環境によってシースの材質と外装の種類が決まります。地下直接埋設には SWA ケーブルが必要です。化学環境での設置には耐薬品性のシースが必要です。耐火性の高い回路には、IEC 60331 または BS 6387 に準拠した耐火ケーブルが必要です。
• 柔軟性の要件: 固定設置ではリジッドまたはセミリジッド ケーブルを使用します。定期的な動きや屈曲を必要とする用途では、細いより線導体と堅牢なエラストマー シースを備えた柔軟性の高いケーブルが必要です。
• EMC 要件: アナログ計装信号を送信するアプリケーション、または可変周波数ドライブや高出力スイッチング装置の近くで動作するアプリケーションでは、信号の完全性を維持するために遮蔽されたマルチコア ケーブルを指定する必要があります。

多芯ケーブルの規格と認証

マルチコア ケーブルは、電気的、機械的、防火性能の特性を定義するさまざまな国内および国際規格に従って製造およびテストされています。主要な標準には次のようなものがあります。

• IEC 60502: 1 kV ～ 30 kV の定格電圧に対応する押出絶縁材で電力ケーブルをカバーします。これは、世界中の産業およびインフラストラクチャ電力ケーブルの主要標準です。
• BS 5467 / BS 6346: XLPE または PVC 絶縁を備えた外装ケーブルの英国規格は、英国および連邦のプロジェクトで広く指定されています。
• IEC 60332 / EN 50266: 個々のケーブルおよびケーブル束の火災伝播テストにより、定義されたテスト条件下でケーブルが炎を延焼しないことを確認します。
• IEC 60331 / BS 6387: 耐火ケーブルの回路完全性テストで、火災中および火災暴露後もケーブルが電気機能を維持していることを確認します。
• EN 50525: 一般用途の低圧エネルギーケーブル、フレキシブルコード、リフトケーブルをカバーする欧州統一規格シリーズ。

アプリケーションと地域の関連規格に準拠したケーブルを指定することで、安全性とパフォーマンスだけでなく、法規制への準拠と保険の有効性も保証されます。

マルチコアケーブルの設置のベストプラクティス

最適に仕様化されたケーブルであっても、正しく取り付けられていない場合は、性能が低下します。適切な設置方法により、ケーブルが機械的損傷から保護され、信頼性の高い終端が確保され、長期的な電気的性能が維持されます。

• 引っ張りや配線中に導体や絶縁体が損傷することを避けるために、メーカーの最小曲げ半径 (通常、外装ケーブルの場合はケーブル全体の直径の 6 ～ 12 倍) を常に遵守してください。
• 適切なケーブル クリートとサポートを IEC 61914 で指定された間隔で使用して、故障電流状態でのケーブルの動きを防ぎ、長距離のケーブルの重量を管理します。
• シールドされたケーブルは、エンクロージャへの入口点で 360° のシールド連続性を維持する適切な EMC ケーブル グランドで終端し、高周波でのシールド効果を損なうピグテール アース接続を回避します。
• シールドケーブルが使用されている場合でも、電力回路と信号回路の間の誘導結合を最小限に抑えるために、電源ケーブルと計装用のマルチコア ケーブルをケーブル トレイで分離するか、専用のトレイを使用します。

結論

多芯ケーブル は現代の電気および制御システムに不可欠なコンポーネントであり、単一のケーブル配線を通じて複数の回路を配線する実用的でスペース効率の高い手段を提供します。導体、絶縁、外装の基本的な構造原理から、遮蔽計装ケーブルや耐火緊急回路ケーブルの特殊な性能に至るまで、マルチコア ケーブル ファミリは、事実上あらゆる産業、商業、インフラストラクチャの用途向けに設計された膨大な範囲の製品を網羅しています。ここで概説されている主要な構造の特徴、タイプ、規格、および選択基準を理解することで、エンジニアや設置者は、特定のプロジェクトに適切なマルチコア ケーブルを自信を持って指定でき、設置からシステムの耐用年数全体にわたって安全性、信頼性、および法規制への準拠を確保できます。