آشنایی با ساختار کلی سیم و کابل موضوعی هست که در این مقاله به صورت جامع و کامل در مورد آن صحبت می کنیم.
سیم و کابل اصطلاحاتی هستند که اغلب در زمینه برق و ارتباطات به کار برده می‌شوند و جهت انتقال جریان و سیگنال به نقاط مختلف، از انواع گوناگون آن استفاده می‌شود. ساختار و نوع مصرف این دو متفاوت بوده است ولی اغلب افراد از این دو واژه به جای یکدیگر استفاده می‌کنند و این درحالی است که کاملا با یکدیگر متفاوت هستند. از این رو جهت آشنایی بیشتر مقاله‌ی مختصری در مورد آشنایی با سیم و کابل ارائه می‌دهیم.
سیم :
از یک هادی و عایق که دور آن احاطه شده است تشکیل می‌گردد.
کابل :
از بهم تابیده شدن یک یا چند رشته سیم و نیز وجود یک روکش نهایی بر روی سیم‌های تابیده شده تشکیل می‌شود. بسته به شرایط نصب و نوع کاربرد، سایر عملیات تولیدی از قبیل روکش‌های میانی، شیلد، زره، سرب و… نیز بر روی کابل اعمال می‌شود.
هادی‌ها :
به موادی که رسانایی بالایی داشته باشند و از آن‌ها جریان الکتریسیته عبور کند هادی گفته می‌شود. وظیفه هادی‌ها در کابل، هدایت جریان برق می‌باشد.
جنس هادی‌ها :
طلا، نقره، مس و آلومینیوم جزء بهترین هادی‌ها به شمار می‌روند که به دلیل گران بودن طلا و نقره، عمدتا از مس و آلومینیوم به عنوان هادی در سیم و کابل استفاده می‌شود.
ساختار هادی‌ها :
به طور معمول هادی‌ها به چهار شکل کلی تولید می‌شوند.
هادی‌های مفتولی یا کلاس ۱
این هادی‌ها از یک رشته مفتول تشکیل شده است که با اختصار Re شناخته می‌شوند.
هادی‌های استرند شده، نیمه افشان یا کلاس ۲
این دسته از هادی‌ها از تابیدن چند مفتول نازک شده، در یک (طول تاب و جهت مشخص) یا چند لایه (به صورت هم مرکز با جهت‌های متفاوت) بر روی یکدیگر به دست می‌آیند. تعداد رشته‌های تشکیل دهنده هادی استرند شده معمولا ۷, ۱۹, ۳۷, ۶۱ می‌باشد که به دوشکل گرد (Rm) یا سکتور (SM) در دو حالت ساده یا فشرده شده (کامپکت) تولید می‌گردند.
هادی‌های افشان، بانچ شده یا کلاس ۵
از چند رشته هادی آنیل شده که به طور نامنظم به هم تابیده شده (بانچ شده) تشکیل می‌شوند و برای کابل‌های انعطلاف‌پذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هادی‌های سوپر افشان یا کلاس ۶
این دسته از هادی‌ها نسبت به هادی افشان از تعداد رشته بیشتر و قطر مفتول نازکتری تشکیل شده‌اند و در مواقعی که نیاز به انعطاف‌پذیری بسیار بالا باشد از آن‌ها استفاده می‌شود.
شایان ذکر است، تولید هادی‌ها به صورت سکتور برای سطح مقطع‌های ۳۵ میلیمتر مربع و بالاتر مجاز می‌باشد. با کامپکت یا فشرده کردن هادی‌ها این مزیت فراهم می‌شود که با حذف فضاهای خالی بین رشته‌های تشکیل دهنده، بتوان سطح مقطع ظاهری و در نتیجه قطر نهایی کابل را کاهش داد که این امر موجب صرفه جویی در مصرف مواد اولیه می‌گردد. همچنین به علت مسطح ترشدن لایه بیرونی هادی، مقاومت آن نیز بهبود می‌یابد.
عایق‌ها :
برای جلوگیری از نشت جریان و نیز برای جلوگیری از اتصال یا قطعی جریان الکتریسیته هنگام عبور از هادی‌ها و همچنین محافظت مکانیکی از آن‌ها، یک لایه از مواد انعطاف‌پذیر با خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی تعریف شده و ضخامتی مطابق با استاندارد به صورت مستقیم روی هادی‌ها قرار می‌گیرد.
انواع مواد عایقی :
به طور رایج از مواد PVC ،XLPE ،PE و EPR جهت عایق در انواع کابل‌ها استفاده می‌شود که در ادامه به برخی از ویژگی‌های آن اشاره می‌نماییم.
PVC : بدلیل انعطاف‌پذیری مناسب و نیز خاصیت مقاومت در برابر انتشار شعله به طور گسترده در سیم و کابل‌های برق استفاده می‌شود.
PE : به طور کلی پلی اتیلن از نظر خواص الکتریکی بهتر از PVC بوده ولی قابلیت انعطاف آن را نداشته و خود سوز می‌باشد و یک انتخاب رایج برای عایق کابل‌های مخابراتی و نیز کابل‌های ولتاژ پایین می‌باشد.
XLPE : به دلیل استحکام دی الکتریک بالا و مقاومت خوب آن دربرابر شرایط مختلف محیطی به عنوان عایق برای کابل‌های فشار ضعیف و فشار متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین یک عایق بدون هالوژن و کم دود نیز می‌باشد. محدوده دمایی آن از PVC و PE بدلیل عمل عملیات پخت بالاتر است.
EPR : اتیلن پروپیلن رابر از نوع لاستیک بوده و دارای انعطاف‌پذیری خوب و یک عایق الکتریکی عالی و مقاوم در برابر رطوبت، گرما و سرما بوده و به طور گسترده‌ایی در کابل‌های ولتاژ پایین، متوسط، ولتاژ بالا و حتی فشار قوی استفاده می‌شود. این عایق دارای محدوده حرارتی وسیعی می‌باشد.
شیلد (اسکرین) :
با توجه به نوع کاربرد و شرایط محیطی، کابل‌ها ممکن است تحت تاثیر تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، تداخل فرکانس رادیویی (RFI) و تداخل الکترواستاتیکی (ESI) قرار گیرند. این تداخل‌ها که به عنوان «تداخل سیگنال» یا به زبان ساده به آن «نویز» هم گفته می شود، تنها با عایق کردن کابل حذف نمی‌شود و باید برای جلوگیری و یا به حداقل رساندن اثر آن‌ها بر روی عملکرد کابل از یک محافظ مناسب استفاده کرد که از انواع آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نوار فویل آلومینیومی یا مسی به همراه سیم تخلیه
- مس بافته شده قلع‌اندود یا ساده آنیل شده
- ترکیب فویل آلومینیومی یا مسی و مس بافته شده قلع‌اندود یا ساده آنیل شده
- ترکیب هادی مسی هم مرکز با نوار و یا بدون نوار مسی
درکابل‌های فشار ضعیف شیلد مسی هم مرکز علاوه بر حفاظت مغناطیسی، می‌تواند با استفاده در نقش نول و یا ارت از شوک‌های الکتریکی وارده به کابل نیز جلوگیری کند و حفاظت الکتریکی کابل را نیز انجام دهد.
آرمور :
معمولاً زمانی که نیاز دارید کابل مستقیماً در زیر زمین برای نصب در فضای باز و یا در تونل‌ها استفاده شود. ممکن است یک بیل مکانیکی به طور تصادفی به کابل مدفون شده بر خورد کند و یا اینکه توسط موش گاز گرفته شود، برای افزایش مقاومت مکانیکی کابل و بهبود مقاومت در برابر خوردگی می‌توان لایه محافظ مکانیکی (زره) را به ساختار کابل اضافه کرد. زره دارای انواع مختلفی است که رایج‌ترین آن‌ها شامل:
- زره با مفتول فولادی یا آلومینیوم
- زره با نوار فولادی یا آلومینیوم
- زره بافته شده فولادی یا آلومینیوم
غلاف سرب :
به طور گسترده برای انواع پروژه‌های نفت و گاز و پتروشیمی در کابل‌های قدرت فشار ضعیف، متوسط و ابزاردقیق استفاده می‌شود. غلاف سرب در برابر ورود هیدرو کربن‌ها و نفوذ رطوبت از کابل حفاظت و از خوردگی آن جلوگیری می‌کند. با توجه به سمی بودن آن که از بزرگترین معایب آن می‌باشد چون هنوز به طور جدی و عملی جایگزینی برای آن در نظر گرفته نشده است، هنوز در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. شایان ذکر می‌باشد در بسیاری از کشورهای پیشرفته ازساختاری که ترکیبی از ۳ لایه پلی آمید، کوپلیمر و نوار آلومینیومی می‌باشد به جای سرب اسفاده می‌شود.
غلاف نهایی :
آخرین لایه در هر کابل روکش نهایی آن می‌باشد که جهت محافظت از کابل در برابر عوامل مختلف محیطی استفاده می‌شود و انتخاب ماده مناسب تاثیر زیادی بر عملکرد کلی آن دارد. در صورتی که نیاز به کاهش گسترش آتش و یاعدم وجود دود، گازهای اسیدی و یا نیاز به محافظت از کابل در برابر نفوذ آب، خوردگی مواد شیمیایی، حلال‌ها، موجودات موذی و یا نور خورشید باشد باید افزودنی‌هایی که برای انسان و محیط زیست ضرر نداشته باشد به مواد روکشی اضافه شود.
