سیم و کابل

سیم و کابل یکی از ملزومات اصلی برق‌کشی در ساختمان به حساب می‌آید. در حقیقت داشتن کلید و پریزی که سیم و کابل به آن متصل نشده باشد، هیچ فایده ای ندارد. استفاده از سیم و کابل غیر استاندارد ممکن است باعث حریق و آتش سوزی شود. بنابراین انتخاب سیم و کابل مناسب یکی از مهم ترین مسائل برای جلوگیری از حریق و خطرات احتمالی است.

 

سیم و کابل از چه چیزی تشکیل شده است؟

به طور کلی سیم و کابل ها از دو قسمت‌هادی و عایق تشکیل شده اند. بخش‌هادی یا رسانا، همان رشته‌های مسی هستند. این رشته‌ها انعطاف پذیرند و از آلومینیوم و آلیاژهای مخصوصی ساخته می‌شود. بخش‌هادی سیم و کابل ها به دو صورت تک رشته ای و چند رشته ای تولید می‌شوند.

قسمت عایق سیم و کابل هم در واقع غلافی است که روی سیم و کابل را می‌پوشاند. عایق سیم و کابل معمولاً از جنس پلاستیک پی وی سی است. عایق‌های دیگر سیم و کابل ممکن است از جنس کاغذ یا ترکیبات شیمیایی دیگر باشد که البته کاربردهای خاص خود را دارند و به کار سیم‌کشی ساختمان نمی ایند.

 

انواع سیم و کابل

سیم و کابل از هر قطر یا جنسی که باشند، در چند نوع خلاصه می‌شوند. سیم و کابل مفتولی، سیم نیمه افشان، کابل افشان.

سیم و کابل مفتولی، نیمه افشان و افشان

سیم و کابل های مفتولی از مس نرم ساخته می‌شوند و بیشتر در تابلوهای برق و تاسیساتی استفاده می‌شوند. ولتاژ اسمی سیم و کابل مفتولی 750 تا 450 ولت است. سیم و کابل نیمه افشان کاربرد و ولتاژی شبیه سیم و کابل مفتولی دارد. با این تفاوت که انعطاف بیشتری نسبت به آن دارد. سیم کشی ساختمان‌ها معمولاً از این سیم و کابل استفاده می‌کنند. کابل افشان انعطاف بهتری دارند و در نقاط خشک و نمناک مصرف دارند. اگر نیاز به انعطاف پذیری بیشتر و خواص مکانیکی متوسط باشد از سیم و کابل افشان استفاده می‌کنند.

 

سیم و کابل زمینی و هوایی

سیم و کابل زمینی برای کابل کشی در زیر زمین، در اب و کانال‌ها و محل‌هایی که امکان ضربه مکانیکی نباشد با ولتاژ اسمی 600 تا 1000 ولت و سیم و کابل های هوایی با ولتاژ اسمی 1 تا 36 کیلو ولت استفاده می‌شوند.

اجزای سیم و کابل

سیم و کابل از نظر ساختاری بسیار به یکدیگر شبیه هستند. تفاوت در اجزای سیم و کابل است که باعث تفاوت بین آنها می‌شود. کیفیت هر کدام از این اجزا در کیفیت و کاربرد سیم و کابل تاثیر دارند. نمی شود تصور کرد که یک سیم و کابل چند رشته ای معمولی توان تحمل الکتریسیته ولتاژ بالا را داشته باشد. زیرا در کسری از ثانیه، رشته‌های مسی سیم و کابل ذوب می‌شوند و برای همیشه بلا استفاده می‌شوند. تولید اجزای سیم و کابل شکل‌های مختلفی دارد که در زیر می‌خوانیم. 

 

هادی سیم و کابل

سیم و کابل دارای یک بخش اصلی به نام "هادی" هستند که وظیفه اصلی انتقال جریان الکتریسیته بر عهده این قسمت است. با توجه به میزان ولتاژ عبوری، ضخامت‌هادی سیم و کابل کم و زیاد می‌شود.‌هادی‌ها معمولاً از رشته‌های مسی  باریک تشکیل شده اند. این رشته‌های مسی انعطاف بیشتری دارند. انعطاف سیم و کابل باعث می‌شود که میزان استفاده از انها در مکان‌های مختلف افزایش پیدا کند. ضخامت کلی رشته‌های مسی در سیم و کابل به سطح مقطع سیم معروف است.

جنس‌هادی سیم و کابل از سیم و آلومینیوم است. هیچ سیم و کابل مشخصی را نمی توان پیدا کرد که به طور کامل از مس یا به طور کامل از آلومینیوم ساخته شده باشد. مس بیشرین وظیفه رسانایی و انتقال برق را دارد، اما به دلیل این که در ولتاژهای بالا ممکن است ذوب شود، مقداری آلومینوم به آن اضافه می‌شود. آلومینیوم موجود در‌هادی سیم و کابل خاصیت رسانایی دارد و مقاومت خیلی زیادی در مقابل عبور جریان الکتریسیته از خود نشان نمی دهد.

شکل سطح مقطع این رشته‌های مسی در سیم و کابل نیز متفاوت است. سطح مقطع دایره ای و سطح مقطع مثلثی. هر کدام از این سطح مقطع‌ها می‌توانند تک رشته یا چند رشته ای باشند که با علامت‌های اختصاری مخصوص به خود نمایش داده می‌شوند.

 

عایق سیم و کابل

مهم ترین بخش سیم و کابل بعد از‌هادی‌ها، عایق آنها است. عایق، وظیفه جلوگیری از اتلاف برق در سیم و کابل را به عهده دارد. همچنین به دلیل این که معمولاً سیم و کابل ممکن است در برابر شرایط جوی، تغییرات اب و هوا یا حتی برخورد با موجودات زنده، ایجاد خطر کنند، روی سیم و کابل یک غلاف پلاستیکی از جنس PVC کشیده می‌شود. این غلاف PVC (پلی ونیل کلراید) با توجه به کارکرد سیم و کابل دارای رنگ مشخصی نیز هست. اکثر سیم و کابل ها می‌توانند رنگ سیاه داشته باشند. رنگ‌های دیگری نیز مانند سبز، قرمز، زرد، آبی روشن و قهوه ای نیز در بین انواع سیم و کابل دیده می‌شود که برای توضیح تعداد سیم‌های درون کابل استفاده می‌شوند.

 

غلاف سیم و کابل ها

درجه حرارت در هیچ کدام از انواع سیم و کابل نباید به بیشتر از 70 درجه سانتی گراد برسد. از انجا که دمای هوا در هیچ کجای دنیا به نزدیک 70 درجه سانتی گراد هم نخواهد رسید، بنابراین دمای ایده آل برای عایق کردن سیم و کابل است.

در بین سیم و کابل کابل‌ها به خاطر حضور در طبیعت و مواجهه بیشتر با تغییرات محیطی و ضربات فیزیکی، احتیاج دارند به وسیله چند غلاف از جنس فلزاتی مانند مس و سرب و فولاد، به علاوه مواد پلاستیکی از جنس PVC و دیگر انواع کارآمد پوشانده شوند. به طوری که دمای سطح بیرونی سیم و کابل را کنترل کنند.

برای سیم و کابل هایی که در زیر زمین قرار می‌گیرند، تمهیدات بیشتری نیز فکر می‌شود. مثلاً این نوع سیم و کابل ها را روی بستری از ماسه نرم قرار می‌دهند و بعد روی آن را با یک لایه از آجر، می‌پوشانند. این کار باعث می‌شود که کمترین میزان گرما در سطح سیم و کابل هرگز به 70 درجه سانتی گراد نرسد. 

نکاتی در مورد سیم و کابل

سیم و کابل نیز مانند بقیه اشیای دنیا، در طول زمان دچار افت کیفیت و کارآیی می‌شوند. اما نکته ای که افت کارآیی سیم و کابل را مهم می‌کند، انتقال الکتریسیته است. در صورت قطع برق به دلیل خرابی یا قطع سیم و کابل ممکن است مدت زمان زیادی لازم باشد تا مشکل اصلی پیدا شود.  پیدا کردن مکانی که در آن سیم و کابل ذوب شده اند و باعث قطع برق شدند، فرصت زیادی از مهندسان می‌گیرد. بنابراین مهندسان تلاش کرده اند که تمام این مشکلاتسیم و کابل  را در طول فعالیت‌های ساخت و ساز خود در نظر بگیرند. لوله خرطومی‌هایی که در دل ساختمان کار شده اند به دلیل همین موضوع هستند که در صورت ایجاد اشکال در مجرای انتقال برق سیم و کابل بتوان به راحتی آنها را تعویض کرد.

 

ضخامت رشته‌های سیم و کابل

دلایل مختلفی وجود دارد که سیم و کابل را به صورت رشته‌های بسیار نازک مس تولید می‌کنند. مگر نمی شود مس را به صورت مفتول و با ضخامت دلخواه تولید کرد؟ چنین کاری امکان پذیر است، اما گرایش بازار به این نوع سیم و کابل ‌های رشته ای است. دلیل اصلی تمایل خریداران به سیم و کابل ‌هایی که از رشته‌های نازک مس، یا ترکیب مس و آلومینوم تشکیل شده است، انعطاف پذیری آن است. در خیلی از مکان‌ها نیاز است که سیم و کابل از مسیرهای سختی عبور کنند یا از پیچ و خم‌هایی عبور کنند که دسترسی انسان به آنها امکان پذیر نیست. در نتیجه بهتر است ضخامت رشته‌های سیم و کابل به همین اندازه فعلی باشند تا دست طراحان سیم کشی بازتر باشد.

 

ارتباط کیفیت رسانایی و ضخامت سیم و کابل

در مورد سیم و کابل‌ هم همان قانون شلنگ آب صدق می‌کند. هر چه قدر که قطر شلنگ آب بیشتر باشد، میزان آب عبوری از شلنگ نیز بیشتر است. البته این مثال خیلی هم دقیق نیست. زیرا با افزایش فشار آب در شلنگ، میزان آب عبوری در ثانیه از شلنگ بیشتر می‌شود، بدون آن که آسیبی به آن برسد. اما با افزایش میزان برق عبوری از سیم و کابل‌ با ضخامت پایین، امکان ذوب شدن سیم و تمام شدن تحمل سیم و کابل وجود دارد.

ضخامت سیم و کابل را با ضخامت مقطع سیم‌ها اندازه می‌گیرند. یعنی ضخامت سیم‌هایی که داخل عایق‌های سیم و کابل  قرار گرفته‌اند. به عنوان مثال، یک سیم بدون عایق، ضخامت بیشتری از سیمی به همان قطر دارد که بخش اعظم این قطر را عایق سیم تشکیل داده است.

 

تاثیر طول سیم و کابل در عمر آنها

در مورد تاثیر رسانایی مس در سیم و کابل صحبت‌های زیادی شده است. اما مس نیز یک رسانای 100 درصد نیست و در مقابل عبور برق از خود، مقاومت نشان می‌دهد. آلومینیوم هم درصد پایینی از مقاومت در برابر جریان برق را در خود دارد. به نظر می‌رسد با گذشت زمان، رسانایی سیم و کابل افزایش پیدا کند. اما درست برعکس، با گذشت زمان مقاومت رشته‌های‌هادی سیم و کابل بیشتر و بیشتر می‌شود. بنابراین سیم و کابل هایی که مدت‌های زیادی در یک خانه کار کرده اند، با گذشت زمان، ذوب می‌شوند. زیرا مقاومت آنها به حدی شده است که همین جریان برق عبوری عادی که سابق بر این به راحتی انتقال می‌داده اند، الان به یک سد محکم سیم و کابل برخورد کرده است.

هر چه قدر طول سیم و کابل مسی بیشتر باشد، مقاومت سیم و کابل در برابر جریان برق نیز بیشتر می‌شود. بنابراین اگر در یک فاصله مکانی کوتاه از پریز برق قرار دارید، لازم نیست از سیم و کابل طولانی برای این انتقال استفاده کنید. هر چه قدر تلاش کنید که طول کمتری از سیم و کابل را برای انتقال الکتریسیته استفاده کنید، نتیجه بهتر و مطلوب تری خواهید گرفت. معمولاً سیم سیارهای بزرگ، دارای یک مخزن هستند که سیم‌ها در آن جمع می‌شوند. سیم و کابل ها در هنگام عبور جریان برق از خود، کمی اتلاف انرژی دارند که کنار هم قرار گرفتن آنها، باعث افزایش این اتلاف انرژی نیز می‌شود. 

تفاوت سیم و کابل

سیم و کابل با وجد ساختار یکسانی که دارند، تفاوت‌های زیادی در کارکرد، نوع استفاده و مکان‌های مورد استفاده دارند. استفاده ای که از سیم و کابل در صنعت می‌شود، از مکان‌های در دسترس مانند دیوار خانه‌ها، تابلوهای برق و دستگاه‌های الکترونیکی تا مکان‌هایی که به راحتی قابل دسترس نیستند و ‌سیم و کابل در آنها باید کارآیی لازم را داشته باشند. مکان‌هایی مانند پایه ساختمان، لوله‌های متصل کننده در مجتمع‌های عظیم مانند فرودگاه‌ها، ترمینال‌ها و استادیوم‌های ورزشی. در تمام این اماکن از دو نوع مختلف سیم و کابل استفاده می‌شوند.

 

تفاوت در ساختار سیم و کابل

درست است که در نگاه اول، ساختار اصلی سیم و کابل یکسان به نظر می‌رسند. اما در همین ساختار به ظاهر مشابه، سیم و کابل تفاوت‌های چشمگیری در درصد مس، لایه‌های عایق سیم و کابل مس و انعطاف پذیری دارند.

تفاوت درصد مس سیم و کابل

در نگاه اول وظیفه سیم و کابل‌ انتقال برق در ولتاژهای متفاوت است. در ولتاژهای پایین، با توجه به این که عمده وظیفه شامل انتقال سیم و کابل برق می‌باشد، لازم نیست که درصد را پایین بیاوریم. زیرا مس یکی از بهترین‌هادی‌های الکتریسیته در جهان است و ترکیب مس با هیچ آلیاژ یا فلز دیگری، چنین کارکردی نخواهد داشت. در نتیجه درصد مس در سیم و کابل 99 درصد است.

سیم و کابل به خاطر حجم بالاتر انتقال الکتریسیته ای که دارند، با یک خطر عمده مواجهند: خطر ذوب شدن! این خطر ذوب شدن در ولتاژهای میانه هم می‌تواند اثر گذار باشد. بنابراین برای کاهش احتمال ذوب شدن مس درون سیم و کابل درصدی از آلومینوم نیز به ساختار بخش‌هادی سیم و کابل اضافه می‌شود. آلومینیوم‌هادی خیلی قدرتمندی نیست، اما به دلیل این که نقطه ذوب بالایی دارد، در مناطق گرم و ولتاژهای بالا، به راحتی جلوی ذوب شدن سیم و کابل را می‌گیرند.

 

ضخامت سیم و کابل

نکته ای که کاملاً در مورد سیم و کابل مشخص است،  تفاوت ضخامت آن‌هاست. اما نکته جالب در مورد ساختار سیم و کابل این است که کابل‌ها نیز از ترکیب چند سیم و کابل با یکدیگر تولید می‌شوند. در حقیقت با نبود سیم و کابل هم وجود نخواهد داشت. کابل از ترکیب دو سیم فاز و نول تشکیل می‌شود. بعضی از کابل‌ها، دارای یک سیم و کابل ارت نیز هستند که صرفاً وظیفه خارج کردن الکتریسیته ساکن و جلوگیری از اتصالی کردن سیم و کابل ها با یکدیگر را دارد.

سیم و کابل نیز دارای ضخامت‌های متفاوتی هستند. سیم‌های تک رشته ای یا مفتولی، ضخامت کمتری دارند، اما به علت این که در سیم و کابل های مفتولی عایقی ضخیمی وجود ندارد، در کارهایی که تغییرات آب و هوایی و جوی در روی این سیم و کابل ها تاثیرگذار باشد، از سیم تک رشته ای استفاده نمی شود.

 

انعطاف سیم و کابل

به نظر می‌رسد که در بین سیم و کابل سیم‌ها دارای انعطاف بیشتری هستند. این فرضیه تا زمانی درست است که نمی دانیم کابل‌ها، ترکیب چند سیم و کابل با یکدیگر هستند. چیزی که کابل‌ها را زمخت و غیر قابل انعطاف نشان می‌دهد، قطر و ضخامت آن‌ها است.

در خانواده سیم و کابل ها سیم‌های چند رشته ای هر چه قدر هم  که ضخیم باشند، از سیم و کابل های مفتولی انعطاف بیشتری دارند و در مواردی که نیاز به لحیم کاری است، از سیم و کابل های چند رشته ای استفاده می‌شود. مانند مدارهای الکتریکی و کابل‌های برق. سیم و کابل های تک رشته ای ضخامت بیشتری از رشته‌های سیم و کابل چند رشته ای دارند و به همین دلیل ساده، انعطاف پذیرتر هستند.

این موضوع در مورد سیم و کابل هم صادق است. هر چه قدر هم که کابل ضخیم تر باشد، اگر عایق کابل محکم و غیر قابل انعطاف نباشد، کابل نیز انعطاف پذیر خواهد بود. سیم و کابل هایی که قرار است در زیر زمین و مکان‌هایی مانند لوله‌های شهری و ... استفاده شوند، دلیلی برای زمختی و سفتی ندارند. اما سیم و کابل هایی که روی تیرهای چراغ برق قرار می‌گیرند، باید به قدری محکم باشند که خستگی ناشی از تحمل وزنشان، کمتر آنها را آسیب پذیر نماید.