مطابق استاندارد بین المللی IEC هادی به بخشی از سیم و یا کابل گفته می‌شود که وظیفه عبور جریان برق را به عهده دارد که مهم‌ترین قسمت کابل برق به دلیل هدایت جریان الکتریکی می‌باشد. هادی را می‌توان از جهت جنس و نحوه قرارگیری در قسمت مرکزی کابل مورد بررسی قرار داد. جنس هادی می‌تواند مس، آلومینیوم و طلا باشد. فلز طلا علی رغم رسانایی بسیار بالایی که دارد به دلیل گران بودن قیمت، فقط در تجهیزات حساس صنایع نظامی برخی از کشورها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بجای فلز طلا به عنوان هادی سیم و کابل از فلزهای مس و آلومینیوم استفاده می‌شود که علاوه بر قیمت پایین و مناسب (در مقایسه با طلا) از رسانایی خوبی برخوردار بوده و در دسترس هستند. در این مقاله قصد داریم به بررسی دو هادی مس و آلومینیوم بپردازیم.
سیم وکابل با هادی مس
سیم مسی (Copper Wire) به دلیل ویژگی‌های عالی و مزایای متعددش، بهترین نوع رسانا برای تولید سیم و کابل و یکی از پر استفاده‌ترین و محبوب‌ترین محصولات در صنعت سیم و کابل است.
هادی در سیم‌های مسی بر اساس استاندارد ISIRI 3084 به چهار کلاس تقسیم می‌شوند :
- هادی تک مفتولی (کلاس 1 ) : از یک رشته مفتول انیل شده به صورت یک تکه (معمولا گرد) تشکیل می‌شود. مثل سیم مفتول با هادی مسی
- تابیده منظم ( کلاس 2 ) : از چند رشته مفتول تابیده شده حول یکدیگر تشکیل می‌شود. (تابیده شدن مفتول‌ها در کنار هم را استرند می‌گویند.)
- هادی‌های انعطاف پذیر یا افشان ( کلاس 5 ) : از قرارگیری رشته‌های نازک مسی انیل شده به صورت دسته‌ای در کنار هم تشکیل می‌شود. که دارای قابلیت انعطاف بالایی هستند.
- بسیار انعطاف پذیر (کلاس 6) – (سوپر افشان یا سوپر فاین) : رسانای کلاس 6 انعطاف پذیری بیشتری نسبت به هادی افشان کلاس 5 دارد و در یک سطح مقطع یکسان از تعداد تارهای مسی بیشتری برخوردار است.
دسته بندی سیم‌های مسی
سیم مسی بر اساس نوع هادی و شکل ظاهری به چند دسته تقسیم می‌شود :
- سیم مسی افشان: هادی آن نرم، نازک و انعطاف پذیر است. از این محصولات اغلب در سیم‌کشی ساختمان استفاده می‌شود. به دلیل این که سطح مقطع این سیم‌ها منعطف است، فضای کمتری اشغال می‌کنند و به راحتی خم می شوند. هادی این نوع سیم، گروه 5 یا 6 است.
- سیم مسی نیمه افشان: میزان انعطاف پذیری این نوع سیم، مابین سیم افشان و سیم مفتول می‌باشد. سیم مسی نیمه افشان از تعدادی مفتول نازک ساخته‌شده که به صورت منظم به هم تابیده شده‌اند.(کلاس 2) هادی این نوع سیم می‌تواند به صورت متراکم و یا غیرمتراکم باشد.
- سیم مسی مفتول: هادی این نوع، انعطاف پذیری پایینی دارد و در زمره کلاس 1 قرار می‌گیرد. جریان الکتریکی در سیم مسی مفتول نسبت به سیم مسی افشان و نیمه افشان، بیشتر می‌باشد و اغلب در تابلو برق صنعتی استفاده می‌شود.
کاربرد کابل برق مسی
کابل‌های مسی وظیفه انتقال جریان الکتریکی را برعهده دارند. از این محصولات هم در شبکه‌های توزیع و هم در شبکه‌های انتقال برق استفاده می‌گردد. با این حال کاربردهای دیگری نیز دارند که می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود :
- مخابرات
- کارخانه‌ها
- خطوط تولید
- خطوط حمل و نقل
- مدارهای الکتریکی
- صنعت ساخت و ساز
- صنعت ماشین سازی
- موتورهای الکتریکی
- قطعات صنعتی الکتریکی
دسته‌بندی کابل‌های مسی
تقسیم بندی کابل‌های مسی در صنعت عبارت است از:
- کابل قدرت
- کابل کنترل
- کابل مخابرات
- کابل فشارضعیف
- کابل کولر
- کابل آنتن
- کابل کواکسیال
- کابل ابزار دقیق
- کابل اعلام حریق
- کابل جوش
ولتاژ نامی این کابل‌ها، بین 300 تا 500 ولت یا 450 تا750 ولت و 0.6 تا 1 کیلو ولت می‌باشد.
هادی آلومینیومی چیست؟
هادی آلومینیومی (Aluminum Wire) به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فرد، یکی از پُرکاربردترین سیم‌های موجود در بازار است. هادی آلومینیومی در پوششی از پلاستیک قرار می‌گیرد و برحسب سایز و نوع استفاده، به بازار عرضه می‌شود.
هادی‌های آلومینیومی بر اساس استاندارد ISIRI 3084 به 2 کلاس تقسیم می‌شوند :
- هادی تک مفتولی ( کلاس 1) مانند کابل مفتول آلومینیومی
- هادی نیمه افشان ( کلاس 2)
کابل آلومینیوم
کابل آلومینیوم که در واقع هادی آن از جنس فلز آلومینیوم می‌باشد دارای ولتاژ نامی مابین ۰.۶ تا ۱ کیلو ولت است. کابل زمینی آلومینیوم می تواند دارای دو، سه و یا چهار رشته باشد.
کابل آلومینیوم ۴ رشته در دو نوع تولید می‌گردد. در یک نوع از این کابل‌ها، هر ۴ رشته سطح مقطع یکسان دارند اما در نوع دوم، سه رشته دارای سطح مقطع برابر و رشته چهارم (نول) دارای سطح مقطع کمتری می‌باشد.
از کابل‌های آلومینیوم زمینی در پروژه‌های توزیع، انتقال نیرو و برق رسانی با ولتاژ پایین استفاده می‌شود. به عنوان مثال، کابل آلومینیوم ۱۶*۴ یکی از پرکاربردترین کابل‌هایی است که در خطوط برق ضعیف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کابل آلومینیوم زره دار
این کابل‌ها نوعی از کابل‌های آلومینیومی هستند که به زره مجهز شده‌اند. کابل آلومینیومی زره‌دار به صورت دفنی در زیر زمین و خارج از تأسیسات به کار می رود. این کابل‌ها در محیط‌هایی که امکان ضربه و وارد شدن فشار و صدمات فیزیکی وجود دارد، یک گزینه مناسب به شمار می‌آیند.
دلیل مقاومت این کابل‌ها استفاده از XLPE در ساختار آن‌ها و استفاده از زره آلومنیومی یا فولادی است زیرا این عایق نسبت به PVC از مقاومت بسیار بیشتری برخوردار است. هادی کابل‌های آلومینیومی از نوع زره‌دار، در برابر مواد شیمیایی و نفتی، آتش و شعله، اشعه فرابنفش و … از خود مقاومت نشان می‌دهد.
- کابل آلومینیومی خودنگهدار
کابل آلومینیومی خودنگهدار یا ABC در بسیاری از سیستم‌های برق تک فاز و سه فاز استفاده می‌شود. این کابل‌ها جریان برق را از پست‌های برق به مکان‌هایی مانند سیستم‌های خانگی، کشاورزی، صنعتی، تولیدی و … انتقال می‌دهند.
رشته سیم‌هایی که در کابل خودنگهدار به کار می‌روند، همگی با روکش و یا XPLE پوشانده شده‌اند و پس از اکسترود شدن در دما و فشار بالای بخار آب کراسلینک می‌شوند. این کار، عملکرد کلی کابل را بهبود می‌دهد و خواص مکانیکی و الکتریکی آن را نیز بهتر می‌کند. این کابل‌ها در فضاهای خارجی همچون تیرهای برق، دکل‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرند و به سه دسته تقسیم می‌شوند :
- کابل‌های آلومینیوم هواییACC، اغلب در ولتاژهای متوسط و یا کم مورد استفاده قرار می‌گیرند و به صورت استاندارد، با طول‌های یکسان به هم تابیده می‌شوند تا تحمل نیروی کششی بالایی را در هنگام نصب داشته باشند. آلومینیوم قرار گرفته در هادی این کابل، از نوع آنیل نشده است.
- کابل هوایی آلومینیوم AAAC دارای هادی آلیاژ می‌باشد و اغلب در مکان‌هایی با ولتاژ متوسط و تقریباً بالا کاربرد دارد.
- کابل آلومینیومی هواییACSR اغلب در سیستم‌هایی با ولتاژ بسیار قوی استفاده می‌شود. هادی این کابل‌ها از جنس آلومینیوم با مغزی فولاد می باشد.
مزایای سیم و کابل با هادی آلومینیومی نسبت به هادی مسی
- کابل‌های آلومینیومی سبک وزن هستند و کار با آن‌ها راحت است.
- کابل‌های آلومینیومی نسبت به کابل‌های مسی دارای قیمت کمتری هستند بنابراین از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشند.
- حمل و نقل کابل‌های آلومینیومی به دلیل سبکی وزن، آسان انجام می‌شود.
معایب سیم و کابل با هادی آلومینیوم نسبت به هادی مسی
- هدایت الکتریکی کمتر
- انعطاف پذیری پایین
- دوام و طول عمر پایین
- اکسید شدن
- قابلیت تولید تنها به شکل مفتول و نیمه افشان
- مقاومت الکتریکی بالا
تفاوت کابل آلومینیومی و کابل مسی
به طور کلی می‌توان گفت که کابل‌های مسی و آلومینیومی عملکرد مشابهی دارند اما در برخی از ویژگی ها با هم تفاوت دارند.
- کابل برق آلومینیومی نسبت به کابل مسی مقاومت الکتریکی بیشتری دارد و جریان الکتریکی را راحت‌تر انتقال می‌دهد.
- از لحاظ قیمت و در دسترس بودن، کابل‌های آلومینیومی از قیمت مقرون به صرفه‌تری برخوردار هستند و مس به فلزی گران بها تبدیل شده است.
- از کابل با هادی آلومینیومی در بسیاری از محیط‌های باز مانند تیر چراغ برق و … می‌توان استفاده کرد زیرا خطر سرقت این کابل‌ها نسبت به کابل‌های مسی کمتر است.
- در یک متراژ مشخص و یکسان، وزن کابل‌های آلومینیومی از کابل‌های مسی بسیار کم تر است. این عامل بر قیمت کابل مفتولی آلومینیومی و حمل و نقل آن نیز اثر می‌گذارد.
- فلز مس دوام و مقاومت بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد. کابل آلومینیوم در شرایطی که کنار مواد شیمیایی مانند HCL قرار می‌گیرد، زودتر از کابل‌های مسی دچار خوردگی می‌شود.
- از کابل آلومینیوم تنها در دسته کابل‌های قدرت و به صورت کابل زمینی و هوایی با هادی مفتول و نیمه افشان استفاده می‌شود. استفاده از فلز آلومینیوم در کابل‌های افشان، به دلیل شکنندگی بالایی که دارد، به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود.
- در ولتاژهای بالا از کابل‌هایی با هادی آلومینیومی استفاده می‌شود. کابل آلومینیوم فشار قوی، کابلی است که در سیستم‌هایی با ولتاژ اسمی بالاتر از ۳۰ کیلوولت کاربرد دارد.
- خطر آتش سوزی و هم چنین تلفات انرژی در کابل‌های آلومینیومی نسبت به کابل‌های مسی بیشتر است.
- در تک مفتولی‌ها سطح مقطع نامی هادی کابل‌های آلومینیومی یا آلیاژ آلومینیوم باید بالاتر از mm^210 (میلی متر مربع)باشد.
در آخر باید گفت که هر دو نوع هادی مس و آلومینیوم مزایا و معایب خاصی دارند و مصرف‌کننده با توجه به شرایط خود باید بهترین گزینه را انتخاب نماید اما می‌توان گفت که در مجموع سیم کشی با سیم و کابل برق مسی ایمن‌تر است و انتقال جریان الکتریکی بهتر انجام می‌شود بنابراین عمدتا برای سیم‌کشی سیستم برق ساختمان از سیم و کابل برق مسی به جای سیم و کابل برق آلومینیومی استفاده می‌کنند.
نحوه انجام انواع آزمون کیفی سیم و کابل !
