کابل برق چیست؟

کابل برق (به انگلیسی:Power Cable) از قرار گرفتن یک یا چند رشته سیم در کنار یکدیگر ساخته می شود که از آن به جهت انتقال و هدایت جریان های الکتریکی و یا سیگنال ها استفاده می شود. کابل های برق به دلیل شرایط مختلف و کاربردهای گوناگونی که ممکن است داشته باشند در مدل ها و ساختار های مختلفی تولید می شوند. به عنوان مثال زمانی که قرار است از یک کابل در محیط های داخلی استفاده گردد از کابل برق هایی با هادی آلومینیومی یا مسی  با روکش پی وی سی استفاده می گردد. در صورتی که کابل در معرض حرارت باشد می بایست از یک کابل برق با روکش نسوز استفاده نمود. به همین ترتیب صد ها مدل کابل برق با کاربردهای گوناگون امروزه در جهان تولید می گردند.

کلیه کابل های برق از لحاظ ولتاژ کاری، متریال و کاربرد به مدل های مختلفی تقسیم بندی می شوند. در ادامه به توضیح بیشتری در اینباره می پردازیم.

کلیه کابل های برق از لحاظ ولتاژ به رنج های فشارضعیف، فشار متوسط، فشار قوی، فوق فشار قوی تقسیم بندی می شوند. تفاوت این کابل ها با یکدیگر در میزان مقاومت عایق در برابر خروج جریان های الکتریکی است. به عبارت دیگر هر چه ولتاژ کابل برق بیشتر شود میزان ضخامت عایق و مقاومت آن با توجه به میزان ولتاژ بیشتر می شود. به کابل فشار ضعیف Low Voltage Cable، به کابل برق فشار متوسط Medium Voltage Cable، به کابل برق فشار قوی High Voltage Cable و به کابل برق فوق فشارقوی Extra High Voltage Cable می گویند.
رنج ولتاژ قرار گرفته برای هر یک از این گروه ها عبارت است از:

• کابل برق فشار ضعیف 300 تا 1000 ولت
• کابل برق فشار متوسط 1000 تا 33000 ولت
• کابل برق فشار قوی 63000 تا 230000 ولت
• کابل برق فوق فشار قوی 230000 تا 400000 ولت

از آن جا که یک کابل برق دارای قسمت های مختلفی همچون هادی، عایق، شیلد، زره، بدینگ، اسکرین و … می باشد؛ کلیه این قسمت ها می تواند از مواد و متریال مختلف و مخصوصی با توجه به مورد استفاده یک کابل ساخته شده باشند. به عنوان مثال هادی یک کابل می تواند از فلزاتی همچون طلا، مس، آلومینیوم ساخته شود که به دلیل مناسب بودن میزان رسانایی و قیمت مناسب تر معمولاً از فلز مس و آلومینیوم در کابل ها استفاده می شود. ده ها مدل عایق از جمله پی وی سی، پلی اتیلن، پلی پرپیلین، نایلون و … نیز می توانند به عنوان عایق در یک کابل مورد استفاده قرار گیرند.

هادی یا هسته مرکزی کابل برق اصلی ترین قسمت در انتقال جریان های الکتریکی می باشد. جنس این قسمت از کابل می تواند از طلا، مس و آلومینیوم باشد. از فلز طلا به دلیل رسانایی بالا معمولاً در تجهیزات حساس صنایع نظامی توسط برخی از کشورها استفاده می شود. آلومینیوم و مس نیز از رایج ترین فلزاتی هستند که به عنوان هادی در کابل استفاده می گردند. به طور کلی هادی ها می توانند به 4 کلاس مختلف در یک کابل قرار گیرند.

1. مفتول (کلاس 1)
2. نیمه افشان (کلاس 2)
3. افشان (کلاس 5)
4. سوپرافشان (کلاس 6)

هادی مفتولی

هادی مفتولی از یک رشته مفتول به صورت یک تکه (معمولاً گرد) تشکیل شده است. مقاطع بالاتر را گاهی به دلیل جلوگیری از بهم خوردن تناسب و گردی کابل به صورت اشکال دیگری شکل می دهند. به این دسته از هادی ها هادی مفتولی کلاس یک می گویند.

هادی نیمه افشان

هادی های نیمه افشان از چند رشته مفتول تابیده شده حول یکدیگر در یک یا چند ردیف بدست می آید که به تابیده شدن این مفتول ها در کنار هم در اصطلاح استرند می گویند.

هادی افشان

هادی های افشان از قرارگیری تارهای نازک همانند دسته ای مو در کنار یکدیگر ساخته می شوند. استفاده از این هادی ها به دلیل بالا رفتن میزان انعطاف پذیری کابل حائز اهمیت است.

هادی سوپر افشان

هادی های سوپر افشان همانند هادی های افشان می باشند با این تفاوت که تارها نسبت به مدل افشان از ضخامت کمتر و تعداد بیشتری تشکیل می شوند.

عایق ها وظیفه حفاظت از هادی و جلوگیری از نشت جریان های الکتریکی را دارند. برای عایق نمودن سیم و کابل از دو نوع پلیمر استفاده می شود.

1. پلیمر ترموپلاستیک
2. پلیمر ترموست

ترموپلاستیک (گرما نرم)

از نظر علم شیمی ترکیبی از پلاستیک و لاستیک می باشد که نقاط قوت هر دوی این مواد را دارد. ترموپلاستیک ها با حرارت به مایع تبدیل می شوند و امکان شکل پذیری دارند و پس از این که سرد می شود قابل استفاده هستند. مانند: پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی ونیل کلراید، پلی استیرن

ترموست (گرما سخت)

ترموست ها یا گرما سخت؛ پلیمرهایی هستند که در آن‌ زنجیره های مولکولی توسط پیوندهایی به صورت عرضی به یکدیگر متصل هستند که این اتصال سبب به وجود آمدن یک شبکه سه بعدی می شود. ترموست ها در مقایسه با ترموپلاستیک ها ذوب نمی شوند و در صورت حرارت دیدن پس از مدتی می سوزند و از بین می روند و قابلیت برگشت پذیری با حرارت را ندارند. مانند: فنل فرمالدئید، اوره فرمالدئید، رزینهای اپوکسی، پلی استرهای غیر اشباع، پلی اورتان ها، پلی استال ها، پلی آمیدها، پلی کربنات ها

عایق PVC

عایق پی وی سی یکی از رایج ترین عایق ها از نوع ترموپلاستیک و روکش هاست که از 60 درصد کلر تشکیل شده است و دارای خاصیت خود خاموش کنندگی است. پی وی سی از شفافیت کمی برخوردار است اما به دلیل وجود زنجیرهای حجیم پلیمر دارای استحکام و سختی زیادی است. از معایب آن می توان به ایجاد گاز کلر هنگام تماس با آتش اشاره نمود که در صورت تنفس انسان سبب مسمومیت و حتی مرگ فرد خواهد شد.

عایق PE

پلی اتیلن یک پلیمر ترموپلاستیک است که از اتیلن درست می شود و دارای ویژگی های الکتریکی عالی می باشد که عموماً در کابل های مخابراتی روکش مشکی (Outdoor) مورد استفاده قرار می گیرد. پلی اتیلن بر خلاف پلیمر PVC فاقد خاصیت خود خاموش کنندگی است و بسیار قابل اشتعال است اما بر اثر سوختن دود هالوژنی تولید نمی کند. این پلیمر دارای انعطاف پذیری بالا و مقاومت خوب در برابر اسید ها، بازها، نمک ها و آب. پلی اتیلن دارای دمای کاری 70 درجه سانتی گراد می باشد.

عایق XLPE

XLPE یا Cross linked poly ethylene همان پلی اتیلن ترموپلاستیک است که پس از انجام فرایندی در اتاق های بخار و پخت آن، پیوند ملکولی ای شکل می گیرد که در اصطلاح به آن کراس لینک شدن می گویند و آن را تبدیل به ترموست می کند. علت این کار بالا بردن انعطاف پذیری و جلوگیری از تغییر شکل آن در حرارت های بالاتر از 70 درجه سانتی گراد نسبت به پلی اتیلن است. XLPE فاقد دود هالوژنی می باشد و مقاومت بیشتری در برابر اسید ها، بازها، نمک ها و آب در مقایسه با پلی اتیلن دارد.

سیلیکون رابر SIR

سیلیکون ها خواص برجسته ای دارند از جمله تحمل درجه حرارت تا دمای 180 درجه سانتی گراد است. اما در دمای محیط خواص مکانیکی آن تا حدی از سایر مواد مرسوم به ویژه در مقایسه با مواد روکشی پایین تر است.

هر کابل برق با توجه به شرایطی همچون محل مصرف، مقدار جریان عبوری، ولتاژ، طول عمر، و … انتخاب می شود. این موارد همگی باعث می شوند تا کابل های برق با ساختار و مواد گوناگونی در دنیا ساخته شوند. در پایین معروف ترین کابل ها به همراه مواد و ساختار آن ها را برای شما شرح می دهیم.

کلیه کابل برق هایی که در ساختمان ها استفاده می شوند، در صورتی که در معرض حرارت و شرایط محیطی نامطلوبی قرار نداشته باشند از کابل برق های NYY و NYMHY استفاده می گردد. این دسته از کابل های برق از هادی افشان یا مفتولی مسی به عنوان عبور دهنده جریان استفاده می کنند و یک لایه عایق و روکش PVC بر روی هادی و سیم های این کابل قرار گرفته است.

کابل برق های زره دار که در اصطلاح به آن ها آرموردار گفته می شود در محیط هایی که در معرض فشار، ضربه، کشش و به طور کلی صدمات مکانیکی و جوندگی توسط حیوانات شب زی قرار دارند استفاده می شوند. سیم های قرار گرفته در این کابل ها با استفاده از ورق های گالوانیزه و یا رشته های فولادی یا آلومینیومی به صورت کامل حفاظت می شوند. این کابل ها از هادی آلومینیومی یا مسی به همراه عایق ها و روکش های گوناگونی اعم از پی وی سی، پلی اتیلن، هالوژن فری و … بسته به شرایط ساخته می شوند.

کابل برق های سه فاز به کلیه کابل هایی گفته می شود که حداقل از سه رشته سیم در آن ها استفاده شده باشد. این کابل ها در انواع فشار ضعیف، متوسط، قوی و فوق فشار قوی تولید می شوند و به جهت استفاده در اسانسور ها، موتور برق های سه فاز، کابل کشی شهری و بین شهری و … مورد استفاده قرار می گیرند. این کابل ها می توانند با هادی آلومینیومی یا مسی، به صورت زره دار و بدون زره با انواع روکش ها و عایق ها تولید شوند. نکات جالبی وجود دارد که می توانید در مقاله کابل برق سه فاز در مورد این گروه مطالعه کنید.

کابل تلفن به کلیه کابل هایی گفته می شود که در آن حداقل از یک زوج سیم مفتولی استفاده شده باشد. کابل های تلفن با هادی مسی ساخته می شوند که یک لایه فویل آلومینیومی یا مسی به جهت جلوگیری از ورود امواج مزاحم بر روی زوج ها قرار می گیرد. روکش کابل تلفن هایی که در فضاهای داخلی استفاده می شوند معمولا از PVC و روکش مدل هایی که به جهت استفاده در فضاهای خارجی طراحی شده اند از نوع پلی اتیلن PE می باشند. قبل از ساخت فیبر نوری استفاده از کابل های تلفن 100 زوج و 200 زوج بسیار رایج بود.