اهداف این مبحث:

  • کابل ها
  • تعريف کابل
  • ساختمان کابل
  • انواع کابل های انتقال انرژی
  • مواد عایق و ساختمان کابل
  • خواص ماده P.V.C

 


کابل ها

انرژی الکتریکی یکی از انواع انرژی می باشد که به علت سهولت انتقال، جهت بدست آوردن انرژی های مختلف از آن استفاده می شود.

چون انتقال انرژی الکتریکی در فواصل دور باعث تلفات بسیار زیادی می شود لذا برای انتقال این انرژی حیاتی، روش هایی اتخاذ می شود که تلفات را به حداقل برساند.

 برای این منظور بعد از تولید انرژی الکتریکی، بوسیله ترانسفورماتورهای بالا بر فشار قوی ولتاژ آن را از حدود ۲۰ کیلوولت به مقدارهای ۶۳، ۱۳۲ و ۴۰۰ کیلوولت می رسانند و سپس آن را بوسیله سیم های هوایی انتقال می دهند. در محل توزیع انرژی الکتریکی، دوباره این ولتاژ را بوسیله ترانسفورماتورهای کاهنده به اندازه های استاندارد شده لازم در دسترس مصرف کننده ها و مشترکین قرار می دهند.

توزیع انرژی الکتریکی در صنعت بدو صورت انجام پذیر است که یکی بوسیله سیم های هوایی و دیگر بوسیله کابل می باشد.

 

تعريف کابل

 اصولا هر نوع هادی که بتواند جریان برق را از داخل خود عبور داده و توسط موادی از محیط اطراف خود عایق شده باشد بطوری که ولتاژ روی سطح عایق نسبت به زمین برابر صفر و در روی سطح سیم یا هادی نسبت به زمین دارای ولتاژ فازی باشد کابل نامیده می شود.

عایق کردن کابل بدین جهت است که چون کابل در زیر زمین نصب می باشد باعث اتصال هادی به زمین نشده و ولتاژ روی بدنه عایق صفر می باشد.

 در مورد سیم های هوایی ذکر کلمه ولتاژ در مورد مشخصات سیم ضروری نیست ولی در مورد کابل های زمینی علاوه بر مشخصات فنی کابل شامل سطح مقطع و نوع عایق و جنس آن از نظر مقاومت های مکانیکی، باید ولتاژ کابل نیز ذکر گردد.

و همچنین یک یا چند رشته بودن آن مشخص شود. برای عایق کردن کابل های الکتریکی بسته به نوع مصرف، از مواد مختلفی استفاده می شود که مهمترین آنها کاغذهای آغشته به روغن های مخصوص، مواد پلاستیکی و P. V . C (پلی وینیل کلراید) و مواد مختلف دیگری می باشند.

همچنین چون کابل های زمینی در معرض انواع فشارهای مکانیکی قرار می گیرند دارای قسمت های محافظ مانند نوارهای فلزی بوده و برای جلوگیری از نفوذ آب به داخل کابل یک غلاف سربی در روی تمام نوارهای محافظ و عایق قرار داده و برای محافظت این غلاف نیز از لایه های قیروگونی استفاده می شود.

 

نمونه ای از کابل زمینی

 

 

ساختمان کابل

 کابل های فشار ضعیف بسته به موارد استفاده آنها بصورت های و مشخصه های گوناگون ساخته می شوند. کابل هایی که در فشار ضعیف، حامل جریان زیادی نمی باشند دارای ساختمان ساده ای نسبت به کابل های با جریان زیاد می باشند و اغلب هادی آن ها از جنس مس و عایق آنها بسته به موارد استفاده از جنس لاستیک و پلاستیک مخصوص ( P. V .C ) که بنام پرو تو دور معروف است تشکیل شده است.

 

مزایای کابل های پروتودور

استفاده از کابل های پروتودور دارای مزایای زیادی می باشند از جمله:

کابل کشی با شعاع خمش کم، وزن کم و چون مواد مذاب روغنی ندارند در موقع تغییر ارتفاع ایجاد ناراحتی نمی کنند. 

کابل های U=۰ /۶ /۱KV در موقع استفاده در داخل ساختمان احتیاج به قیف کابل ندارند، کابل پروتودور قابل اشتعال نیست و در صورت آتش سوزی باعث هدایت آتش نمی شود.

در مقابل مواد شیمیائی پایداری و ثبات عمیقی دارد و در مقابل اثرات جوی پایدار است و روی آن کپک نمی زند. حتی برای مناطق حاره نیز مناسب است به همین دلیل موارد استعمال آن امروزه در انتقال انرژی و تولید نیرو خیلی زیاد است بطوری که در فشار ضعیف و در کارخانجات برق از کابل های NYY در مصارف داخلی و شبکه و در اندازه گیری و مراقبت و محافظت استفاده می شود.

در شبکه های محلی و پست ترانسفورماتور به عنوان رساندن برق به منازل و در شبکه های روشنائی نیز از آن استفاده می شود.

اکثر کابل های جریان زیاد دارای عایق کاغذ آغشته به روغن می باشند و برای فشارهای زیاد نیز ساخته می شوند. سیم های هادی کابل ها از مس و یا از آلومینیوم ساخته می شوند. عایق کاغذی بصورت نوارهای نازک و باریکی عمود بر امتداد کابل ها روی سیم ها پیچیده شده و سپس رطوبت آن گرفته شده و تحت حرارت ۱۱۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد در خلا آغشته به روغن می شود.

در این درجه حرارت نسبتا زیاد روغن مخصوص کابل کاملا رقیق و شل است و می تواند تمام منافذ و لابلای کاغذ و سوراخ های خالی را بپوشاند در نتیجه استقامت الکتریکی کاغذ را بالا ببرد.

در درجه حرارت عادی، روغن کابل هنوز شل بوده و قابل حرکت در طول کابل می باشد، لذا کابل های معادن و مخصوص کوه و دره باید اولا کم روغن باشند و در ثانی با روغنی آغشته شوند که در حرارت عادی سفت و غلیظ باشد، زیرا بخاطر اختلاف ارتفاع زیاد اگر روغن شل باشد در یک طرف کابل جمع شده و طرف دیگر کابل که در بالا قرار دارد خشک شده و خاصیت عایقی خود را از دست می دهد. جهت جلوگیری از ورود رطوبت به داخل عایق کابل، باید عایق کابل با یک غلاف فلزی پوشیده شود، به همین منظور انتهای کابل را با قیف کابل از هوای خارج عایق می کنند. جنس غلاف با روپوش کابل که امروزه جهت محافظت عایق بکار برده می شود از پوسته سرب یا آلومینیوم می باشد.

تهیه و نصب پوشش سرب کابل عملا خیلی ساده تر از پوشش آلومینیومی می باشد، زیرا درجه حرارت ذوب سرب خیلی کمتر از آلومینیوم است و در ضمن کابل های با روپوش آلومینیومی قابلیت خمش کابل های سربی را ندارند ولی در عوض از کابل های با روپوش سربی خیلی سبکتر می باشند. بجای روپوش سربی می توان از یک نوار فولادی نیز استفاده کرده بدین منظور از نوارهای فولادی به ضخامت ۰٫۳ تا ۰٫۴ میلیمتر استفاده می کنند.

به این ترتیب که این نوارهای فولادی را به صورت لوله بر روی عایق کابل بطوری می پیچند که قطر داخلی آن بزرگتر از قطر خارجی عایق کابل باشد. بعد نوارهای فولادی که روی هم قرار می گیرند بوسیله جوش الکتریکی بهم وصل می شوند و بالاخره در این نوار فولادی شیار مارپیچی بوجود می آورند بطوری که لوله بشكل لوله خرطومی در می آید و بدین وسیله می توان لوله فولادی را که قبلا غیرقابل خمش بود خم کرد.

کابل های با غلاف آلومینیومی و فولادی باید در مقابل زنگ زدگی و اکسید شدن محافظت شوند و حتی اگر از کابل با روپوش سربی در محل های خشک مثل لوله های بتونی و کانال بتونی و در داخل ساختمان استفاده شوند، نیز باید آنها را در مقابل زنگ زدگی حفاظت کرد.

روپوش کابل در نتیجه اثرات شیمیائی جریان هایی که از زمین عبور میکنند خراب می شود. از این جهت کابل های سربی معمولا دارای یک روپوش از پارچه با کنف اسفالته نیز می باشد که بشکل نوار به ضخامت های مختلف روی سرب پیچیده شده است، در صورتیکه بخواهیم کابل در مقابل ضربه های مکانیکی و فشار نیز حفاظت گردد باید زیر روپوش پارچه ای اسفالته و با قیراندود دو دورنوار فولادی پیچیده شود.

کابل هایی که تابحال شرح داده شده معمولا برای داخل ساختمان به کار برده می شوند، ولی در صورتی که بخواهیم کابلی را در زیر زمین بخوابانیم باید جهت حفاظت نوارهای فولادی دور آن را با پارچه با کنف قیراندود بپوشانیم.

کابل هایی که تحت کشش زیاد قرار میگیرند (کابل های معادن و رودخانه) دارای یک حفاظ فلزی از سیمهای گرد با تخت و با پروفیل می باشند که باعث حفاظت کابل در مقابل خطرات و حوادث خارجی نیز می شوند. کابل های با روپوش آلومینیومی، دارای محافظ در مقابل اکسیداسیون نمی باشند و به همین جهت بر روی غلاف آلومینیومی روپوشی از پارچه آسفالته و نوارهای کنفی و لاستیک و یا مواد عایق مصنوعی دیگری بطور متناوب استفاده می شود.

امروزه جهت حفاظت در مقابل سائیدگی سطح خارجی کابل از عایق پلاستیکی استفاده می شود که با پیستوله های مخصوص بر روی غلاف سربی با آلومینیومی پاشیده می شود.

کابل ها با عایق کاغذی برحسب فشار الکتریکی که باید تحمل کنند در انواع مختلف ساخته میشوند. کابل هائی که منحصرا دارای یک غلاف سربی مشترک برای تمام رشته های سیم کابل می باشند، بنام کابل کمربندی معروف شده اند. این گونه کابل ها فقط برای فشار تا ۲۰ کیلوولت مورد استفاده قرار می گیرند.

در این کابل ها سه رشته یا چهار رشته سیم عایق شده را مانند ریسمان بهم می تابند و سپس روی آنها را با نوار کاغذی مثل کمربند می پیچند. مقطع نرم سیم ها و کابل های کمربندی بین ۱٫۵ تا ۱۰۰۰ میلیمتر مربع عبارتند از: 

۱٫۵ – ۲٫۵ – ۴ – ۶ – ۱۰ – ۱۶ – ۲۵ – ۳۵ – ۵۰ – ۷۰ – ۹۵ – ۱۲۰ – ۱۵۰ – ۱۸۵ – ۲۴۰ – ۳۰۰ – ۴۰۰ – ۵۰۰ – ۶۲۵ – ۸۰۰ – ۱۰۰۰

از کابل های کمربندی جهت تغذیه شهری با فشار ۲۲۰/۳۸۰ ولت نیز استفاده می شود. و سیم های فاز معمولا بصورت سکتور (مثلثی) و سیم نول (M2) با مقطع دایره ای ساخته می شود.

کابل های کمربندی بخاطر شدت حوزه میدان مغناطیسی از نظر عایقی دارای استقامت کافی نمی باشند، لذا امروزه در صنعت برای فشارهای بالا از کابل های تک سیمه که بر روی هر کدام به تنهایی غلاف سربی مخصوص پیچیده شده استفاده می شود.

ضمنا کار با این کابل ها ساده تر از کابل های کمربندی انجام می گیرد. استعداد باردهی کابل های سه غلافه بیشتر از کابل های کمربندی می باشد.

مهمترین مشخصات کابل ها عبارت است از فشار الکتریکی نرمال آن که بستگی به ضخامت عایق دو سیم دارد و ماکزیمم جریانی که می توان از آن عبور داد. (این جریان بستگی به سطح مقطع سیم دارد). ضخامت کاغذ عایق، در سیم بستگی به استقامت الکتریکی کاغذ (خاصیت عایقی کاغذ) دارد و چون شدت حوزه در اطراف سیم از همه جا قوی تر و شدیدتر است.

مقدار جریان مجاز سیم علاوه بر مقطع سیم بستگی به فشار الکتریکی نیز دارد. به همین جهت برای یک جریان مجاز بخصوص هر چه ولتاژ زیاد می شود سطح مقطع کابل نیز زیاد می شود. درجه حرارت مجاز برای کابل های فشار ضعیف ( ۶-۱ KV) در حدود ۶۵ درجه سانتیگراد می باشد.

 

انواع کابل های انتقال انرژی

کابل های انتقال انرژی از نظر عایق بندی و حفاظت به ۴ دسته تقسیم میشوند.

١- کابل های فشار ضعیف قدرت عایق نمودن تا ۱۰۰۰ ولت

٢- کابل های فشار متوسط قدرت عایق نمودن از ۳۳۰۰ تا ۴۵۰۰۰ ولت.

 ٣- کابل های فشار قوی قدرت عایق نمودن از ۶۰ تا ۹۰ کیلوولت.

 ۴- کابل های فشار خیلی قوی قدرت عایق نمودن از ۱۱۰ تا ۳۸۰ کیلوولت

عایق یک کابل باید علاوه بر قدرت عایق نمودن، در مقابل حرارت حاصل از عبور جریان تا مقدار مجاز در کابل مقاومت کرده و مقدار حرارت را به نحو شایسته ای به خارج منتقل نماید و ضمنا این عایق باید ضربه های حاصل از قطع جریان را تحمل نماید.

 

مواد عایق و ساختمان کابل

برای عایق کردن یک کابل از مواد مختلفی در ولتاژهای مختلف استفاده می شود، این مواد عبارتند از:

مواد کائوچویی مخلوط با گوگرد، برای ولتاژهای تا ۷۵۰ ولت و برای کابل های تلفن و کابل هایی که برای مدارهای فرمان از دور بکار می رود. مواد ترموپلاستیک و سنتیک مانند، کلرور پلی وینیل، پلی اتیلن و پلی وینیل کلرورید.

 ماده اخیر که با علامت اختصاری P. V . C در صنعت و تجارت معروف است، از همه مهمتر بوده و دارای خواص بهتر می باشد. مهمترین خواص آن در زیر خلاصه شده است.

 

خواص ماده P.V.C

  • قابلیت هدایت حرارت  ۳-۱۰×۴ تا ۳ کالری بر سانتیمتر مربع.
  • ماکزیمم درجه حرارت ۷۰ درجه سانتیگراد و در هر صورت نباید آن را در درجات حرارت پائین تر از ۵- درجه سانتیگراد بکار برد.
  • این نوع عایق ها بر حسب نوع تا حدود فشارهای ۲۰ کیلوولت بکار می رود. و قطر عایق با ازدیاد ولتاژ زیاد می گردد.

مواد روغنی که به دو صورت بکار می رود:

١- کابل ها با عایق کاغذ روغنی که در آنها روغن سبب تسهيل عملیات انتقال حرارت از سطح سیم هادی به سطح کابل می گردد.

 ٢- کابل هایی که در آن روغن تحت فشار دارای جریان می باشد، کابل های با مواد عایق روغنی تا ولتاژهای ۶۳ کیلوولت ساخته می شوند.

کابل ها از نقطه نظر جنس سیم های هادی جریان به دو دسته مسی و آلومینیومی تقسیم می گردند. بعلاوه از نظر نوع سطح مقطع و شکل آن و همچنین تک رشته با چند رشته بودن هادی نیز به دسته های مختلفی تقسیم می گردند.

 سطح مقطع هادی ممکن است بشکل گرد باشد که آن را با حرف ۲ مشخص می نمایند و یا بصورت سکتور با مثلثی شکل بوده که آن را با حرف s مشخص میکنند.

 یک رشته یا چند رشته بودن هادی ها را به ترتیب با حروف e و m مشخص می نمایند.

 بنابراین اگر در مشخصات یک کابل ذکر گردد از نوع re می باشد، می توان استنباط کرد که هادی کابل با مقطع گرد و تک رشته می باشد در صورتیکه با علامت sm مشخص شود می توان فهمید که هادی کابل با مقطع سکتور و چند رشته می باشد.

 


بیشتر بخوانید:

نحوۀ استخراج اطلاعات از روی کابل ها

 


از نقطه نظر ساختمان، کابل را بصورت یک سیمه و یا چند سیمه می سازند. کابل های یک سیمه کابل هایی هستند که یک سیم هادی جریان بطور مستقل عایق بندی شده است.

ولی کابل های چند سیمه کابل هایی هستند که علاوه بر آنکه هر یک از هادی ها بطور مستقل عایق بندی شده اند، همگی آنها در یک غلاف عایق دیگر قرار داشته تشکیل یک کابل چند سیمه را می دهند.

تعداد سیم ها بستگی به کاربرد کابل دارد. در صنعت کابل سازی به علت های مختلف از جمله استحکام و کم کردن خاصیت خازنی کابل آن را بصورت مارپیچ می سازند. یعنی اگر سیم یک هادی چند رشته باشد این رشته ها بهم تاب خورده اند و در مورد کابل های چند سېمه نیز سبم های یک کابل بصورت مارپیچ ساخته می شود.

 

 

مقالات مرتبط