کابلی که برای انتقال و توزیع انرژی الکتریکی استفاده می‌شود، کابل برق نامیده می‌شود. کابل برق شامل دو یا چند هادی الکتریکی است که با یک غلاف به هم می‌پیوندند. کابل‌ها دارای دو نوع کلی هوایی و زمینی هستند. برای انتقال ولتاژهای فوق العاده بالا در مکان‌هایی که استفاده از خطوط هوایی غیرممکن است مانند دریا، باند فرودگاه‌ها و غیره از کابل زیر زمینی استفاده می‌شود. اما کابل زیرزمینی در مقایسه با کابل هوایی برای همان ولتاژ هزینه بیشتری دارد.
اجزای کابل برق چیست؟
کابل برق عمدتاً از سه جزء اصلی یعنی هادی، دی الکتریک و غلاف تشکیل شده است. هادی در کابل مسیر هدایت جریان را فراهم می‌کند. عایق یا دی الکتریک در برابر ولتاژ سرویس، مقاومت می‌کند و هادی را از اشیاء دیگر جدا می‌کند. غلاف اجازه ورود رطوبت را نمی‌دهد و از کابل‌ها در برابر همه تأثیرات خارجی مانند عوامل شیمیایی یا الکتروشیمیایی، آتش سوزی و غیره محافظت می‌کند. اجزای اصلی کابل‌های برق در زیر به تفصیل توضیح داده شده است.
- هادی
مس و آلومینیوم به دلیل رسانایی الکتریکی بالا به عنوان ماده هادی در کابل‌ها استفاده می‌شوند. سیم‌های جامد یا تعدادی سیم ساخته شده از مس یا آلومینیوم برای ساخت کابل برق استفاده می‌شوند.
- عایق
رایج‌ترین دی الکتریک مورد استفاده در کابل‌های برق کاغذ آغشته شده، لاستیک بوتیل، کابل پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن، پلی اتیلن متقاطع است. کابل‌های عایق کاغذ، بیشتر ترجیح داده می‌شوند زیرا ظرفیت حمل فعلی آنها بالا و عمر طولانی دارند. ترکیب دی الکتریک مورد استفاده برای کابل باید دارای خواص زیر باشد:
- باید مقاومت عایقی بالایی داشته باشد.
- باید استحکام دی الکتریک بالایی داشته باشد تا جریان نشتی از آن عبور نکند.
- این ماده باید از استحکام مکانیکی خوبی برخوردار باشد.
- ماده دی الکتریک باید قابلیت کار در دمای بالا را داشته باشد.
- باید مقاومت حرارتی پایینی داشته باشد.
- باید ضریب توان پایینی داشته باشد.
کابل‌های مورد استفاده برای خاک‌های زیردریایی و مرطوب باید از دی الکتریک‌های مصنوعی مانند پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن و غیره استفاده کنند. این مواد نسبتاً سبک‌تر هستند. همچنین، دارای استحکام خوب، هدر روی و مقاومت حرارتی کم هستند.
- غلاف داخلی
برای محافظت از کابل در برابر رطوبتی که بر عایق تأثیر می‌گذارد از غلاف داخلی استفاده می‌شود. غلاف کابل از آلیاژ سرب تشکیل شده است و این ماده در برابر فشارهای داخلی مقاوم است. مواد مورد استفاده برای غلاف داخلی باید مواد غیر مغناطیسی باشند.
غلاف آلومینیومی همچنین در کابل برق استفاده می‌شود زیرا از نظر قیمتی ارزان‌تر، دارای وزن کمتر و استحکام مکانیکی بالایی نسبت به غلاف سربی است. همچنین دارای خواص خمشی بهترو ضخامت کمتر است.
- پوشش محافظ
کابل‌ها با غلاف سربی هنگامی که مستقیماً روی زمین قرار می‌گیرند در اثر خوردگی و الکترولیت آسیب می‌بینند. برای محافظت از کابل‌ها در برابر خوردگی لایه‌های فیبری مانند کاغذ، هسین یا پلی وینیل کلراید برای آنها استفاده می‌شود.
زرهی کردن: زرهی کردن (Armouring) فرآیندی است که در آن لایه‌هایی از سیم‌های فولادی گالوانیزه یا دو لایه نوار فلزی برای محافظت از کابل در برابر آسیب‌های مکانیکی بر روی غلاف قرار می‌گیرند.
- پوشش روی غلاف
پوشش روی غلاف به کابل‌ها استحکام مکانیکی می‌دهد. این مورد کابل را از آسیب‌های کلی مانند رطوبت، خوردگی، خاک، گرد و غبار و غیره محافظت می‌کند. مواد ترموست یا ترموپلاستیک برای ساخت پوشش روی غلاف استفاده می‌شود.
ولتاژ نامی سیم چیست؟
ولتاژ نامی مقداری است که به یک مدار یا سیستم اختصاص داده می‌شود تا کلاس ولتاژ خود را به راحتی تعیین کند (به عنوان مثال 120/240 ولت، 300 ولت، 480Y/277 ولت). ولتاژ واقعی که یک مدار در آن کار می‌کند می‌تواند با ولتاژ نامی متفاوت باشد در محدوده‌ای که اجازه عملکرد رضایت‌بخش تجهیزات را می‌دهد.
ولتاژ نامی به عنوان مرجع ولتاژ برای توصیف باتری‌ها، ماژول‌ها یا سیستم‌های الکتریکی استفاده می‌شود. این ولتاژ سیستم مدار تغذیه است که اجزاممکن است به آن متصل شوند.
انواع هادی کابل برق چیست؟
هادی نوعی فلز است که اجازه می‌دهد جریان الکتریکی از آن عبور کند. هادی الکتریکی به طور کلی از فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و آلیاژهای آنها تشکیل شده است. در یک هادی الکتریکی، بارهای الکتریکی زمانی از اتمی به اتم دیگر حرکت می‌کنند که اختلاف پتانسیل بین آنها اعمال شود. هادی‌های الکتریکی به شکل سیم استفاده می‌شوند. انتخاب هادی را می‌توان با در نظر گرفتن عوامل مختلفی مانند استحکام کششی، مقاومت، شرایط محلی و هزینه در نظر گرفت.
هادی مسی سخت کشیده شده، هادی‌های آلومینیومی سخت کشیده شده و هادی‌های آلومینیومی با هسته فولادی بیشتر در صنعت برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از انواع مهم هادی‌ها در زیر به تفصیل توضیح داده شده است.
- هادی مسی سخت کشیده شده
این نوع هادی‌ها استحکام کششی بالایی دارند. همچنین از رسانایی الکتریکی بالا، عمر طولانی و ارزش ضایعات بالایی نیز برخوردارند.
- هادی مس کادمیوم
استحکام کششی مس با افزودن حدود 0.7 تا 1.0 درصد کادمیوم به آن تقریباً 50 درصد افزایش می‌یابد، اما رسانایی آنها حدود 15 تا 17 درصد کاهش می‌یابد. این هادی دارای مزایای اتصال آسان، مقاومت بیشتر در شرایط جوی، مقاومت بهتر در برابر سایش، ماشینکاری آسان و غیره است.
- هادی مسی با هسته فولادی (SCC)
در هادی مسی با هسته فولادی، یک یا دو لایه از رشته‌های مسی، آنها را احاطه کرده‌اند. هسته فولادی استحکام کششی را به هادی اضافه می‌کند.
- هادی جوش کاری شده مسی
در این نوع هادی‌ها، لایه‌های یکنواخت مس روی سیم فولادی جوش داده می‌شوند. رسانایی هادی مسی جوش داده شده از 30 تا 60 درصد نسبت به هادی مسی جامد با همان قطر متفاوت است.
هادی آلومینیومی سخت کشیده شده یا هادی تمام آلومینیومی
هزینه هادی مسی بسیار بالاست و از این رو هادی آلومینیومی جایگزین آن می‌شود. جابجایی، حمل و نقل و نصب سیم‌های آلومینیومی بسیار مقرون به صرفه است. این هادی در خطوط توزیع در مناطق شهری و خطوط انتقال کوتاه با ولتاژهای پایین‌تر استفاده می‌شود.
- هادی آلومینیومی با هسته فولادی
تمام هادی‌های آلومینیومی از نظر مکانیکی به اندازه کافی برای ساخت خطوط انتقال طولانی قوی نیستند. این کمبود مقاومت را می‌توان با افزودن یک هسته فولادی به هادی جبران کرد. چنین رسانایی را هادی آلومینیومی با هسته فولادی (SCA) می‌نامند.
- هادی ACSR
هادی ACSR دارای هفت رشته فولادی است که یک هسته مرکزی را تشکیل می‌دهد که در اطراف آن دو لایه 30 رشته‌ای از آلومینیوم وجود دارد. هادی‌های ACSR دارای استحکام کششی بالا و وزن سبک هستند.
- هادی ACSR فشرده
هادی ACSR از طریق قالب‌ها فشار داده می‌شود تا رشته‌های آلومینیومی را به شکل قطعه‌ای صاف نمایان کند. در این حالت فضای بین رشته‌ای پر می‌شود و قطر هادی بدون تأثیر بر خواص الکتریکی و مکانیکی آن کاهش می‌یابد. این هادی را می‌توان با نسبت‌های مختلف آلومینیوم به فولاد ساخت.
- هادی ACSR منبسط شده
برای کاهش تداخل رادیویی در ولتاژ بالا یک ماده فیبری یا پلاستیکی بین رشته‌ها پر می‌شود. قطر هادی به دلیل مواد پرکننده منبسط می‌شود و از این رو به آن هادی منبسط شده می گویند. این هادی‌ها از مواد کاغذی تشکیل شده‌اند که رشته‌های آلومینیومی داخلی را از رشته‌های فولادی بیرونی جدا می‌کند.
- هادی با آلیاژ آلومینیوم
از این نوع هادی‌ها بیشتر در مناطق شهری استفاده می‌شود. این هادی ترکیب خوبی از رسانایی و استحکام کششی دارد. یکی از آلیاژهایی که برای ساخت چنین هادی استفاده می‌شود، سیلمالک است. این آلیاژ حاوی 0.5 درصد سیلیکون، 0.5 درصد منیزیم و بقیه آلومینیوم است.
- هادی ACAR
هادی آلیاژ آلومینیوم تقویت شده دارای یک هسته مرکزی از آلیاژهای آلومینیوم است که توسط لایه‌های آلومینیوم رسانا احاطه شده است. چنین هادی نسبت به ACSR با همان قطر، رسانایی بهتری می‌دهد.
- هادی آلوموولد (Alumoweld)
برای ساخت این هادی پودر آلومینیوم بر روی یک سیم فولادی با استحکام بالا جوش داده می‌شود. حدود 75 درصد از مساحت این هادی را آلومینیوم پوشانده است.
- هادی برنز فسفر
برنز فسفر به عنوان ماده رسانا برای انتقال جریان با مسافت بسیار طولانی استفاده می‌شود. این مورد از هادی مسی مقاوم‌تر است اما رسانایی کمی دارد. این رسانا برای اتمسفرهای حاوی گازهای مضر مانند آمونیاک نسبت به هادی برنز آلومینیومی برتری دارد.
- هادی فولادی گالوانیزه
هادی فولادی گالوانیزه استحکام کششی بالایی دارد. آنها در مسافت‌های طولانی و در مناطق روستایی که کم بار هستند استفاده می‌شوند. در چنین مواردی، هادی‌های فولادی ممکن است با یک هادی هسته فولادی برای مقابله با بار اضافی جایگزین شوند. این هادی مقاومت، اندوکتانس و افت ولتاژ زیادی دارد.
تفاوت کابل برق و سیم برق چیست؟
تفاوت اصلی بین سیم و کابل این است که سیم یک هادی منفرد است در حالی که یک کابل گروهی از هادی‌ها است. این هادی‌ها از یک ماده معمولی مس یا آلومینیوم ساخته شده‌اند. معمولاً سیم‌ها برهنه و پیچ خورده هستند. اما برخی از سیم‌ها با لایه نازک PVC پوشیده شده‌اند. کابل‌ها به صورت موازی قرار می‌گیرند و به هم می‌پیچند یا به هم متصل می‌شوند تا یک مجموعه واحد را تشکیل دهند. به منظور ایمنی، یک غلاف داخلی و خارجی روی کابل قرار می‌گیرد.
سیم با قطر اندازه گیری می‌شود. با توجه به قطر سیم، با یک عدد گیج اندازه گیری می‌شود. هرچه عدد گیج کوچکتر باشد، سیم ضخیم‌تر است. گیج کاملی که در مصارف مسکونی استفاده می‌شود 10 و 20 است. کابل شامل یک سیم گرم حامل جریان، یک سیم خنثی برای تکمیل حلقه و یک سیم ارت می‌باشد. یک کابل بر اساس تعداد کل سیم‌هایی که از آنها تشکیل شده و گیج آنها طبقه بندی می‌شود.
سیم برای حمل برق، تحمل بارهای مکانیکی، برای انتقال سیگنال‌های مخابراتی، خودرو یا هر قطعه صنعتی مانند پین، لامپ و غیره استفاده می‌شود. از کابل هم برای انتقال نیرو، سیگنال‌های مخابراتی یا حمل برق استفاده می‌شود.
جنس کابل برق چیست؟
کاربرد کابل برق انتقال انرژی الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر است. کابل‌ها بسته به کاربرد نهایی‌شان می‌توانند پیکربندی‌های متفاوتی داشته باشند.
رایج‌ترین مواد در ساخت کابل‌های برق عبارتند از:
PVC: پلی وینیل کلراید
Z1: پلی الفین ها
PE: پلی اتیلن خطی
PU: پلی اورتان
EPR: اتیلن پروپیلن
XLPE: پلی اتیلن متقاطع
EVA: اتیل وینیل استات
SI: سیلیکون
PCP: نئوپرن
لاستیک: SBR
ویژگی‌های کابل برق
از ویژگی‌های مهم کابل برق که در هنگام خرید با توجه به نیاز و شرایط محیطی و نوع پروژه‌ای که درگیر آن هستیم باید در نظر داشت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استحکام – قدرت
برخی از پروژه‌ها به کابل‌های سنگین نیاز دارند که بتوانند در شرایط بسیار سخت مقاومت کنند.
- مقاومت
کابل‌ها باید در برابر عناصر مختلف مقاوم باشند به طوری که عملکرد خوب و عمر طولانی داشته باشند.
- سرعت
سیستم‌های اترنت صنعتی و BUS برای انتقال کارآمد داده‌ها به کابلی با سرعت بالا نیاز دارند.
- محافظ
محافظ در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) محافظت می‌کند و به کابل اجازه می‌دهد حداکثر کارایی خود را داشته باشد.
- شعاع خمش
برای نصب کابل در فضاهای تنگ یا داخل ماشین آلات، نیاز به کابل‌هایی با شعاع خمشی خوب داریم.
- انعطاف پذیری
کابل‌های باید برای مصارف مختلف تا حدی انعطاف پذیر باشند تا بتوانند نیازهای مختلف پروژه را برآورده سازند.
- تائیدیه
کابل‌های استاندارد دارای تأییدیه‌هایی همچون، CSA، HAR، RoHS، CCC، GOST-R و VDE هستند.
انتخاب کابل و سیم مناسب برای هر تاسیساتی بسیار مهم است چرا که پایه و اساس آن را تشکیل می‌دهد. برای آشنایی بیشتر، کسب آگاهی و خرید کابل برق مناسب می‌توانید به صفحه محصولات فروشگاه اینترنتی کابل برق مراجعه کرده و با توجه به ویژگی‌های انواع مختلف سیم و کابل گزینه مورد نظر خود را با توجه به نیازتان انتخاب کنید. انتخاب درست نیمی از راه را برای شما هموار می‌سازد.
بیشتر بخوانید:روش محاسبه افت ولتاژ کابل
انواع کابل برق
کابل‌های برق دارای تنوع بالا برای کاربردهای مختلف هستند که می‌توان از جمله آنها به موارد زیر اشاره کرد:
- کابل کواکسیال
- کابل انتقال داده
- کابل زیرزمینی
- کابل‌های انعطاف پذیر
- کابل هلیاکس
- کابل روکش غیرفلزی
- کابل زرهی
- کابل چند هسته‌ای
- کابل جفت شده
- کابل شیلددار
- کابل بدون شیلد
- کابل روبانی
- کابل تک سیم
- کابل شناور
- کابل چند سیم
- کابل جفت پیچ خورده
پلیمرهای مورد استفاده در عایق و روکش کابل
پلیمرها مواد عایقی هستند که در برابر الکتریسیته و گرما مقاوم هستند. عایق بودن در برابر الکتریسیته دلیل اصلی استفاده از پلیمرها در عایق کاری و روکش کابل است. دلیل دیگر این است که در برابر خوردگی و اثرات شیمیایی مقاوم هستند.
پلیمرها به طور کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند.
- ترموپلاستیک ها
- ترموست
- الاستومرها
پلیمر باید با توجه به ویژگی‌های کابل تولید شده انتخاب شوند. معیارهای اصلی در این انتخاب را می‌توان به صورت زیر بیان نمود.
- مقاومت در برابر فشار و ضربه مکانیکی
- اثرات در محیط کار
- درجه حرارت
- مواد شیمیایی
- مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش
- مقاومت در برابر شعله و آتش
- انعطاف پذیری
از جمله پلیمرهای قابل استفاده در عایق و روکش کابل‌های برق می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- PVC: پوکلیوینیل کلرید
- LDPE: پلی اتیلن با چگالی کم
- HDPE: پلی اتیلن با چگالی بالا
- XLPE: پلی اتیلن متقاطع
- PP: پلی پروپیلن
- TPU: پلی اورتان ترموپلاستیک
- TPE: الاستومر ترموپلاستیک
- SIR: لاستیک سیلیکونی
- ترموپلاستیک HFFR
- ترموست HFFR
- ترکیبات HFFR)HFFR، LSZH، LS0H )
