اکثر ما، آشنایی با سیم و کابل را در این حد می دانیم که از سیم و کابل جهت انتقال انرژی الکتریکی استفاده می شود.
اما بیشتر افراد از ساختار درونی، انواع مختلف سیم و کابل و تفاوت کارکرد های آنها اطلاعی ندارند.
در مبحث سیم و کابل ممکن است تا به حال با اصطلاحاتی همچون هادی، رسانا، مفتول، افشان، عایق، زره و … مواجه شده باشید.
در این مقاله سعی داریم تا به معرفی و تشریح اصطلاحات مرتبط با انواع سیم و کابل صنعتی، ساختار درونی و کاربرد ویژه هر یک بپردازیم.
انواع هادی در سیم و کابل
همیشه در معرفی انواع سیم و کابل، نوع هادی ذکر می شود چرا که از اهمیت زیادی برخوردار است.
بطور کلی جنس هادی در سیم و کابل از فلز آلومینیوم و یا مس است.
جهت خرید انواع سیم و کابل با هر جنس هادی که مد نظر دارید، کافی است به فروشگاه اینترنتی سیم و کابل مراجعه نمایید و هر آنچه نیاز دارید را با نازل ترین قیمت خریداری نمایید.
هادی مسی
بهترین شرکت های تولید کننده سیم و کابل از هادی مسی خالص و منعطف در محصولات خود استفاده می نمایند.
فلز مس در هادی باید درجه خلوص بیش از ۹۹/۵ درصد داشته باشد تا از فعل و انفعالات شیمیاییِ ناخالصی ها جلوگیری شود.
فلز مس، مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به آلومینیوم دارد و در عین حال مقاومت خوبی در برابر شرایط جوی شدید و نامساعد دارد.
با وجود اینکه مس استحکام مکانیکی خوبی دارد، اما بسیار منعطف است و بدون اینکه بشکند به اشکال مختلف تغییر حالت می دهد.
هادی آلومینیومی
البته فلز آلومینیوم هم تا حد زیادی از بیشتر این ویژگی ها و قابلیت ها برخوردار است و قیمت بسیار کمتری دارد.
مقاومت مخصوص فلز آلومینیوم ۱/۶۵ برابر مس است و وزن آلومینیوم ۳ برابر کمتر از مس است.
ولی باید بدانید که مقاومت فلز آلومینیوم در برابر شرایط شدید جوی و آب و هوایی کمتر است.
بطور مثال رطوبت، اثرات مخربی مانند خوردگی بر روی این فلز ایجاد می کند.
خوردگی آلومینیوم باعث اکسید شدن آن می شود و اکسید آلومینیوم حاصل می شود.
اکسید آلومینیوم قابلیت رسانایی ندارد و بعنوان عایق عمل می کند.
البته در سال های اخیر، برای حل این مشکل، روکش نازکی از مس به دور سیم های آلومینیوم کشیده می شود.
به این نوع سیم ها، سیم های آلومینیومی با جدار مسی گفته می شود.
فلز آلومینیوم از لحاظ انعطاف پذیری در حد مس نیست، اما با این حال برای مصارف الکتریکی کاملاً قابل قبول است.
همانطور که ذکر شد قیمت آلومینیوم کمتر از مس است، بنابراین با توجه به مزایا و کاربرد کابل آلومینیوم، در سال های اخیر به تعداد خریداران و طرفداران آن افزوده شده است.
به دلیل وزن سبک و قیمت مناسب آلومینیوم، در خطوط انتقال هوایی از این رسانا استفاده می شود.
استحکام مکانیکی آلومینیوم بالاست، به همین جهت دورتا دور سیم های فولادی با این فلز پوشیده می شود تا آلیاژی از آلومینیوم و فولاد بوجود بیاید.
ویژگی های هادی
سطح مقطع هادی مسی و سطح مقطع هادی آلومینیومی با توجه به مقدار جریان عبوری و نوع کاربرد هادی، در اندازه های متفاوت و شکل های مختلف تولید می شود.
برای اهداف مرتبط با حمل و نقل و نصب، به سیم های عایق دار و یا کابل هایی با انعطاف پذیری بالا نیاز می باشد.
پس در تولید هادی چنین سیم و کابل هایی، از تعدادی رشته یکسان و مشابه استفاده می شود و این رشته ها بصورت مارپیچ دور هم تابیده می شوند.
در تولید چنین هادی هایی، یک سیم در وسط قرار می گیرد و بقیه سیم ها به دور آن پیچیده می شوند.
سیم چیست
در تصویر فوق عکس انواع سیم را مشاهده می کنید.
برندهای سیم برق متفاوت در ایران وجود دارند که شما می توانید با توجه به بودجه و نیاز خود، بهترین انتخاب را داشته باشید.
درون سیم و کابل، هادی یا همان رسانا وجود دارد که وظیفه آن انتقال جریان برق است و جنسی از فلز آلومینیوم یا مس دارد.
در حقیقت سیم، یک هادی است که با پوشش عایق احاطه شده است.
یک هادی توسط روکش عایق می شود، به همین دلیل به آن سیم روکش دار یا سیم عایق دار گفته می شود.
حالا اگر چندین هادی توسط یک روکش مشترک عایق شوند، به آن کابل گفته می شود.
سیم فاقد قابلیت سلفی و خازنی است، یعنی سیم مانند یک “مقاومت اهمی” عمل می کند.
در کنار سیم های معمولی، سیم لخت نیز وجود دارد که سیم های بدون روکش هستند و در برق رسانی هوایی کاربرد دارد.
ساختار سیم
سیم متشکل از دو قسمت هادی و عایق است و هادی در سیم ها از جنس مسی یا آلومینیومی هستند.
مس حجم کمتری دارد و هدایت الکتریکی بالاتری نیز دارد.
عایق در سیم، از مواد پلاستیکی ساخته می شود که بصورت یک لایه بر روی هادی قرار می گیرد.
حتی روپوش کابل هم در مجاورت مواد شیمیایی که از زمین عبور می کنند، دچار فرسایش می شود.
به همین دلیل یک روپوش پارچه ای و یا کنف اسفالته بر روی کابل های سربی کشیده می شود.
روپوش پارچه ای را بصورت نواری با ضخامت های مختلف روی کابل سربی می کشند.
اگر کاربرد کابل در مکان هایی مانند داخل زمین باشد، باید دور نوارهای فولادی با پارچه با کنف قیر اندود پوشیده شود.
نام گذاری سیم ها
حتماً تا به حال به علائم اختصاری نوشته شده بر روی سیم و کابل برخورده اید. این نشانه ها مشخصات کالا را نشان می دهد و هر یک معنی خاصی دارد.
این حروف در کنار یکدیگر، ویژگی و کارایی سیم یا کابل را بیان می کنند که به شرح ذیل می باشد:
N : سیمی که بر اساس استاندارد VDE از مس نرم شده ساخته شده است.
Y : یعنی به دور هر رشته یک عایق پی وی سی (PVC) کشیده شده است.
S و Z : این علائم برای سیم های مخصوص بکار برده می شود.
F : مخصوص سیم های نرم
A : مخصوص سیم کشی درون لوله
M : سیم هایی که در برابر رطوبت مقاوم هستند.
انواع سیم
سیم ها بطور کلی به سه دسته اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:
- سیم مفتول
- سیم نیمه افشان
- سیم افشان
در ادامه به معرفی کامل هر مورد پرداخته شده است.
کابل چیست
عکس انواع کابل را در تصویر فوق مشاهده می کنید.
کابل نوعی هادی است که قابلیت انتقال جریان برق را از درون خود دارد.
کابل توسط روکش عایق می شود، به همین دلیل سطح عایق نسبت به زمین ولتاژ صفر دارد.
اما هادی کابل نسبت به زمین دارای ولتاژ فازی است.
قسمت های مختلف کابل
یک کابل از قسمت های زیر تشکیل می شود:
- هادی
- عایق
- پوسته هادی
- پوسته فلزی
- پرکننده
- زره
- غلاف
هر یک از این قسمت های ذکر شده، نقش منحصر بفردی را ایفا می کنند.
اما همه ی این اجزاء در کنار یکدیگر برای تحقق یک هدف واحد عمل می کنند.
هدف اصلی اجزای ذکر شده هدایت الکتریکی، استقامت الکتریکی، استقامت مکانیکی و استقامت شیمیایی در کابل می باشد.
کابل ها به دسته بندی های مختلفی از جمله کابل آنتن، کابل ۳ فاز، کابل خشک، کابل شبکه و… تقسیم بندی می شوند.
دلیل عمده و اصلی تفاوت انواع کابل، بستگی به کاربرد آنها دارد.
کاربرد کابل است که مشخصاتی نظیر جنس، شکل، سطح مقطع، جنس و تعداد هادی را تعیین می کند که در ادامه هر مورد را بررسی می کنیم.
عایق کابل
همانطور که پیش تر اشاره شد، دلیل عایق کردن کابل، ایجاد ولتاژ صفر بین عایق و زمین است.
از آنجایی که کابل ها در زیر زمین و یا بر روی تجهیزات و اشیاء فلزی نصب می شوند، از این رو نباید هیچ گونه اتصالی الکتریکی بین هادی و زمین وجود داشته باشد.
یعنی باید ولتاژ روی بدنه عایق نسبت به زمین صفر باشد.
به همین منظور از عایق برای هادی استفاده می شود و اصطلاحاً هادی را عایق می کنند.
زیرا کابل ها در زیر زمین استفاده می شوند و باید شرایطی را فراهم نمود تا سطح عایق نسبت به زمین بدون ولتاژ باشد و یا اصطلاحاً ولتاژ صفر داشته باشد.
برای کابل های زمینی، ولتاژ کابل و مشخصات دیگر مرتبط با مقاومت الکتریکی، بسیار مهم هستند که باید در کنار اطلاعات دیگر حتماً ذکر شوند.
البته برای سیم های هوایی موضوع ولتاژ مطرح نیست، چراکه سیم هوایی با شیء خاصی تماس ندارد. بنابراین ذکر ولتاژ ضرورتی ندارد.
جنس عایق کابل
برای عایق کردن کابل ها با توجه به مصرف و کاربرد آنها، از متریال مختلفی استفاده می شود.
در عایق کردن هادی با توجه به ولتاژ هادی، از مواد مختلفی استفاده می شود که عبارتند از:
- کاغذهای آغشته به روغن مخصوص
- مواد پلاستیکی
- پی وی سی (PVC) با پروتودور
ضخامت عایق کاغذی، بستگی به استقامت الکتریکی کاغذ دارد، زیرا شدت حوزه در اطراف سیم از بقیه نقاط بیشتر است.
محافظ کابل
کابل های زمینی عموماً در معرض فشارهای مکانیکی زیادی قرار می گیرند.
به همین دلیل برای کابل ها، علاوه بر روکش عایق، محافظ هم تعبیه می شود.
یکی دیگر از انواع محافظ کابل، نوارهای فلزی هستند که از ضربه و فشار جلوگیری می کنند.
نوع دیگری از محافظ کابل، غلاف سربی می باشد که برای جلوگیری از نفوذ آب به کابل تعبیه می شود.
غلاف سربی بر روی نوار فلزی و روکش عایق کشیده می شود.
حتی برای محافظت از غلاف سربی همم از یک لایه قیرگونی استفاده می شود.
زره کابل
در انواع کابل به پوششی از نوار یا سیم های فلزی زره کابل گفته می شود که وظیفه آن محافظت کابل در مقابل اثرات مکانیکی خارجی و فشار های شدید است.
پوسته فلزی یا شیلد کابل
برای محدود کردن میدان الکتریکی درون کابل، یک لایه فلزی زمین تعبیه می شود که از اثرات الکتریکی نیز محافظت می کند.
غلاف فلزی و زره که در قسمت های قبل به آن اشاره شد، نقش همین شیلد را ایفا می کنند.
در تولید چنین هادی هایی، یک سیم در وسط قرار می گیرد و بقیه سیم ها به دور آن پیچیده می شوند.
رنگ بندی عایق سیم و کابل
عکس سیم و کابل ها در تصویر فوق، نشان می دهد که این محصولات در رنگ های متنوع تولید می شوند.
اما این رنگ ها هر یک معنی خاصی در دنیای برق و صنعت دارد.
برای سهولت کاربران که بتوانند به راحتی سیم و کابل های متفاوت را از یکدیگر تشخیص دهند، از عایق بندی رنگی استفاده می شود.
جدول رنگ بندی عایق سیم و کابل
| تعداد سیم های کابل | رنگ کابل بدون سیم محافظ – سیم ارت | رنگ کابل با سیم محافظ – سیم ارت |
| ۱ | سیاه | – |
| ۲ | سیاه – آبی | – |
| ۳ | سیاه – آبی – قهوه ای | سبز و زرد – آبی – قهوه ای |
| ۴ | سیاه – آبی – قهوه ای – سیاه | سبز و زرد – آبی – قهوه ای – سیاه – سیاه |
| ۵ | سیاه – آبی – قهوه ای- سیاه – سیاه | سبز و زرد – آبی – قهوه ای – سیاه – سیاه |
| ۶ و بالاتر از آن | تمام سیم ها، سیاه هستند و روی همه ی آنها شماره زده می شود | سبز و زرد – بقیه سیم ها سیاه هستند و روی همه ی آنها شماره زده می شود. |
تعداد رشته در انواع سیم و کابل
علاوه بر جنس فلز هادی ، معیار های دیگری هم وجود دارند که هادی ها را به دسته های مختلف تقسیم بندی می کنند.
بطور مثال تک رشته، چند رشته و سطح مقطع، همگی جز فاکتورهایی هستند که هادی را به انواع متفاوت تفکیک می کنند.
کابل ها از لحاظ پیکر بندی، ۲ دسته اصلی یک سیمه و چند سیمه دارند.
کابل یک سیمه: کابلی است که در آن یک سیم هادیِ جریان، به طور مستقل عایق بندی می شود.
کابل چند سیمه: هر یک از هادی ها بطور جداگانه عایق بندی می شوند و سپس همگی آنها در یک غلاف عایق دیگر قرار داده می شوند.
تعداد سیم های درون کابل، به کاربرد کابل بستگی دارد.
کابل بصورت مارپیچ تولید می شود که این امر سبب کاهش خاصیت خازنی و همچنین افزایش استحکام کابل می شود.
تعداد رشته کابل
هادی نقش بسیار مهمی در دسته بندی انواع کابل و سیم برق دارد. در اصل معیارهایی مانند جنس، شکل و مشخصات ظاهری هادی هستند که نوع خاص سیم و کابل را تعیین می کنند.
با توجه به استاندارد (VDE)، انواع سیم برق در مصارف صنعتی و مصارف ساختمانی بر اساس سه ویژگی به گروه های مختلف تقسیم بندی می شوند که این ویژگی ها عبارتند از:
- تعداد رشته
- شکل ظاهری سطح مقطع
- کاربرد
تعداد رشته
اگر هادی بصورت تک رشته باشد، به آن سیم مفتول گفته می شود. ولی اگر در سیم یا کابل تعدادی بیشتری از یک رشته بعنوان هادی وجود داشته باشد، آن را افشان می نامند.
حالا ممکن است این سؤال مطرح شود که سیم افشان بهتر است یا مفتولی ؟
پاسخ این پرسش به نیاز و هدف و بودجه شما بستگی دارد. برای درک بهتر به بررسی ساختار هر یک می پردازیم:
هادی های تک رشته را با حرف اختصاری (e) نمایش می دهند.
کابل های چند رشته را با حرف اختصاری (m) نمایش می دهند.
سیم مفتولی
سیم مفتولی دارای یک هادی مسی است و پوشش آن از پی وی سی (PVC) می باشد.
ولتاژ اسمی سیم مفتولی ۷۵۰/۴۵۰ ولت می باشد و از آن در جریان های الکتریکی مختلف با سطح مقطع های ۱/۵ تا ۲۴۰ میلی متر مربع استفاده می شود.
کاربرد سیم مفتولی به شرح ذیل می باشد:
- تابلوهای برق ثابت (غیر متحرک)
- نقاط خشک مانند درون لوله ها، درون دیوار، روی دیوار
لازم به ذکر است از سیم مفتول در داخل دیوار نباید بطور مستقیم استفاده کرد.
سیم نیمه افشان
سیم نیمه افشان از لحاظ ساختاری، مشابه سیم مفتولی است.
ولتاژ اسمی سیم نیمه افشان ۷۵۰/۴۵۰ ولت است و انعطاف پذیری آن نسبت به سیم مفتولی بیشتر است.
کاربرد این نوع سیم برق، مانند سیمه مفتولی است با این تفاوت که منعطف تر است.
سیم افشان
انواع سیم افشان نیز از لحاظ ساختار مشابه سیم مفتول و نیمه افشان هستند.
اما ولتاژ اسمی آن ۵۰۰/۳۰۰ ولت است و از هر دو نوع قبلی منعطف تر است.
شکل ظاهری سطح مقطع
سطح مقطع هادی ها یا به شکل دایره ای و یا به شکل مثلثی (سکتور) تولید می شوند.
کابل هایی که دارای هادی گرد یا دایره ای هستند را با علامت (r) نشان می دهند و کابل هایی که متشکل از که هادی مثلثی هستند را با علامت (s) نشان می دهند.
با این حساب اگر روی یک کابل علامت (re) نوشته شده باشد، به این معنی است که این کابل دارای یک رشته با سطح مقطه گرد است.
یا بطور مثال اگر روی یک کابل نوشته شده باشد (sm)، یعنی هادی در این کابل چند رشته ای است و شکل سطح مقطع آن مثلثی است.
کاربرد
می توان کابل ها را از نظر کاربرد، در دو گروه اصلی کابل های مسلح و کابل های غیر مسلح در نظر گرفت.
- کابل های مسلح: این کابل ها دارای نوارهایی از جنس فولاد و غلاف هایی سربی هستند. کابل مسلح ضد آب است به این معنی که امکان نفوذ آب به کابل وجود ندارد. همچنین زمانی که شما به کابلی نیاز دارید که تحمل فشار زیاد و ضربه را داشته باشد، باید به سراغ کابل های مسلح بروید.
- کابل های غیر مسلح: کابل های غیر مسلح بدون غلاف هستند اما از لحاظ الکتریکی عایق شده می باشند.
اطلاعات مرتبط با کابل مسلح و غیر مسلح، نوع غلاف و عایق را می توانید روی سطح قرقره کابل و یا روی بدنه کابل بیابید.
کابل انتقال انرژی
عایق کابل ها علاوه بر قابلیت پوشش دهی باید در برابر حرارت حاصل از عبور جریان برق هم تا حد مجاز، مقاومت داشته باشد.
عایق کابل باید حرارت را به میزان قابل قبولی به بیرون انتقال دهد و همچنین ضربه و فشارهای فیزیکی را نیز تحمل کند.
انواع سیم و کابل صنعتی از نظر عایق بندی و پوشش به ۴ دسته تقسیم می شوند:
- کابل های فشار ضعیف: تا ۱۰۰۰ ولت قدرت عایق کردن
- کابل های فشار متوسط : از ۳۳۰۰ تا ۴۵۰۰۰ ولت قدرت عایق کردن
- کابل های فشاری قوی : از ۶۰ تا ۹۰ کیلوولت قدرت عایق کردن
- کابل های فشار خیلی قوی: از ۱۱۰ تا ۳۸۰ کیلوولت قدرت عایق کردن
کابل فشار ضعیف
کابل های فشار ضعیف با توجه به کاربرد آنها، در مدل های مختلف تولید می شوند.
برخی کابل های فشار ضعیف ساختمان ساده تر نسبت به کابل های فشار قوی دارند و حامل جریان الکتریکی زیادی نمی باشند.
در بیشتر کابل های فشار ضعیف هادی از جنس مس است.
عایق در کابل های فشار ضعیف از جنس لاستیک و پی وی سی است که با نام پروتودور نیز معروف هستند.
کابل پروتودور
کابل های پروتودور قابلیت های زیادی دارند و در کابل کشی با شعاع خمش کم و وزن کم استفاده می شوند.
این کابل ها فاقد مواد روغنی می باشند و کپک نمی زند و به هنگام تغییر ارتفاع با مشکلی مواجه نمی شوند.
کابل پروتودور قابل اشتعال نیست، در برابر مواد شیمیایی مقاومت خوبی دارد و در مقابل اثرات شدید جوی مستحکم است.
کابل های روکش فلزی
در برخی از کابل ها، برای محافطت از عایق از غلافی از جنس سرب یا آلومینیوم استفاده می شود.
نصب پوشش سربی آسان تر از پوشش آلومینیومی است، چراکه درجه حرارت سرب بسیار کمتر از آلومینیوم می باشد.
بعلاوه اینکه کابل هایی با غلاف آلومینیوم نسبت به غلاف سربی، قابلیت خمش کمتری دارند.
گرچه کابل با روپوش آلومینیومی سبک تر از کابل با روپوش سربی است.
کابل فولادی
نوار فولادی جاگزین خوبی بجای پوشش سربی محسوب می شود که ضخامت این نوارها بین ۰/۳ الی ۰/۴ میلیمتر است.
نوارهای فولادی را به حالت لوله بر روی عایق کابل می پیچند، سپس نوارهای فولادی را روی یکدیگر قرار می دهند و با جوش الکتریکی آنها را به هم وصل می کنند.
در مرحله بعد، شیار مارپیچی در نوار فولادی بوجود می آورند تا حدی که به شکل لوله خرطومی در آید.
در این حالت لوله فولادی قابلیت خمش نیز دارد و می توانید آن را به راحتی خم کنید.
کابل هایی با غلاف فولادی یا غلاف آلومینیومی در برابر اکسید شدن و زنگ زدگی حساس هستند.
حتی زمانی که شما از کابل های روکش سربی در نقاط خشکی مانند لوله های بتنی استفاده می کنید، باز هم باید آنها را در برابر زنگ زدگی محافظت کنید.
همچنین برای محافظت بیشتر سطح خارجی کابل و جلوگیری از سائیدگی آن، از عایق پلاستیکی استفاده می شود که توسط پیستوله های مخصوص بر روی غلاف سربی یا غلاف آلومینیومی پاشیده می شود.
کابل کمربندی
هر کابل عایق دار بر حسب میزان فشار الکتریکی که متحمل می شود، به انواع متفاوت تقسیم بندی می گردد.
اگر فقط یک غلاف سربی برای تمام رشته های سیم وجود داشته باشد، به آن کابل کمربندی گفته می شود که برای فشار ۲۰ کیلوولت مناسب می باشند.
در این کابل ها سه رشته و یا ۴ رشته سیم عایق شده را مانند ریسمان به دور هم می تابند.
در مرحله بعد، یک نوار کاغذی به حالت کمربند به دور این رشته ها پیچیده می شود.
سطح مقطع نرم سیم های و کابل های کمربندی بین ۱/۵ تا ۱۰۰۰ میلی متر مربع است که عبارتند از:
۱/۵ ، ۲/۵ ، ۴ ، ۶ ، ۱۰ ، ۱۶ ، ۲۵ ، ۳۵ ، ۵۰ ، ۷۰ ، ۹۵ ، ۱۲۰ ، ۱۵۰ ، ۱۸۵ ، ۲۴۰ ، ۳۰۰ ، ۴۰۰ ، ۵۰۰ ، ۶۲۵ ، ۸۰۰ و ۱۰۰۰
کاربرد کابل های کمربندی
از کابل های کمربندی برای تأمین و تغذیه شهری با فشار ۲۲۰/۳۸۰ ولت استفاده می شود.
سیم های فاز از مدل سکتور یا همان مثلثی و سیم های نول (M2) مدل دایره ای هستند.
در صنعت الکترونیک از کابل کمربندی در مکان هایی با فشار بالا استفاده نمی شود.
زیرا حوزه مغناطیسی به دلیل وجود عایق در این کابل ها شدید است، و همین امر باعث کاهش استقامت می شود.
برای فشارهای بالا از کابل های تک سیمه که هر کدام بطور جداگانه یک غلاف سربی دارند، استفاده می شود.
باردهی کابل های کمربندی نسبت به کابل های سه غلافه کمتر است.
سؤالات متدوال
جنس هادی در انواع سیم و کابل صنعتی از چیست؟
جنس هادی در انواع سیم و کابل صنعتی از مس یا آلومینیوم می باشد.
انواع سیم و کابل بر چه اساسی تقسیم بندی می شوند؟
با توجه به استاندارد (VDE)، انواع سیم و کابل بر اساس سه ویژگی که عبارتند از تعداد رشته، شکل ظاهری سطح مقطع و کاربرد به انواع مختلف تقسیم بندی می شوند.
