سیم و کابل

کابل برق آلومینیومی

مهندسی در حال نصب کابل برق آلومینیومی

انتخاب رسانایی که بتواند نیازهای لازم را در صنایع و کاربری های مختلف برآورده نماید، بسیار چالش برانگیز است. به طور کلی از مس در طراحی و ساخت سیم و کابل استفاده می شود چرا که دارای خواص رسانایی خارق العاده و البته انعطاف پذیری و شکل پذیری قابل توجه است اما به این دلیل که در مقاطع بالاتر سنگین و نسبت به آلومینیوم گران قیمت تر است، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. از این رو در سطح مقطع های بالاتر در کابل برق از آلومینیوم که سبک تر و ارزان تر از مس است به عنوان رسانا استفاده می شود. استفاده از آلومینیوم به عنوان هادی فلزی در کابل برق وابستگی زیادی به ظرفیت رسانایی فلز و اینکه تا چه حد عملکرد مناسب کاربری مد نظر را ارائه می نمایند. با توجه به اینکه حکایات و نظرات درباره مصرف یا عدم مصرف آلومینیوم به عنوان هادی فلزی کابل برق زیاد است می بایست به این نکته اشاره کرد که در مواقعی از کابل برق آلومینیومی در سیم کشی ساختمان استفاده می شود. در ابتدا می بایست این نکته را توضیح دهیم که چرا استفاده از هادی هی آلومینیومی برای ساخت سیم و کابل مناسب است.

هادی های آلومینیومی در ساخت سیم و کابل

از آنجایی که پیش تر به آن اشاره شد، هادی های آلومینیومی جایگزین مناسب و مقرون به صرفه تری برای هادی های مسی به حساب می آیند و در سالهای اخیر به دلیل افزایش قیمت کابل برق مسی استفاده از کابل برق آلومینیومی گسترش یافته است. برای استفاده از هادی های آلومینیومی در ساخت سیم و کابل، امروز بیشتر از آلیاژهای آن از جمله ACM استفاده می گردد. به عبارت دقیق تر آلیاژ آلومینیوم ACM در سری S8000 و حتی بالاتر برای تولید سیم مناسبند و مورد تایید اغلب سازمان های بین المللی استاندارد می باشند. از ده 1960 تا اواخر سالهای 1970 تولیدکنندگان آلومینیوم با آلیاژهای مختلفی روبرو شدند و در همین راستا آلیاژ مخصوص تولید سی و کابل یعنی آلیاژ 1350 کشف شد و از این جهت برتری داشت که آلیاژهای دیگر در اثر گرم شدن بیش از حد برای تولید کابل و سیم مناسب نبودند و با افزایش دقت لازم در اتصال هادی های آلومینیومی و همچنین استفاده از آلیاژ آلومینیوم 1350 می توان اعتبار این کابل برق را افزایش داد.

فرآیند تولید هادی های آلومینیومی

برای اینکه بتوان مفتولها را به شکل یک سیم تهیه کرد می بایست آلومینیوم را در قالبهای مخصوص کشیده شود. سپس مفتولهای در چند مرحله از قالبهای مخصوص دوزه عبور می کنند و پس از عبور از هر مرحله قطر مفتول کاهش می یابد و تنها پس از رسیدن به قطر لازم به آن هادی مفتولی گفته می شود. در ادامه این هادی های مفتولی توسط دستگاهی تابیده می شوند و هادی افشان آلومینیومی ساخته می شود. توجه داشته باشید که چه مفتول مسی چه مفتول آلومینیومی پس از طی کردن فرآیند کشش سخت تر می شوند و به همین خاطر برای نرم شدن این مفتولها، در یک مرحله جداگانه و پیش از رفتن به مرحله تابیده شدن، با استفاده از گرما و طی فرآیند آنیلینگ نرم می شوند. لازم به ذکر است که آلیاژهای آلومینیومی در سری 8000 از قابلیت نرم شدن برخوردارند و ضریب هدایت برای این آلیاژها تقریبا 61 درصد در استاندارد IACS است، این درحالی است که سطح رسانایی برای مس بر اساس استاندارد گفته شده 100 درصد است. لازم به ذکر است که این که 61 درصد کمترین ضریب هدایت می باشد.

ویژگی ها و مشخصات هادی فلزی آلومینیومی

امروزه آلومینیومی که به عنوان رسانای الکتریکی استفاده می شود، آلومینیوم خالص نیست بلکه آلیاژ آلومینیوم است. آلیاژهای آلومینیوم دارای ویژگی ها و مشخصات فنی متفاوتی هستند و همچنین از لحاظ استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، تراش پذیری، توانایی سخت شدن و در نهایت عملکرد آلیاژ در طی حرارت نسبت به یکدیگر متفاوتند. لازم به ذکر است که آلیاژهای آلومینیوم ها در سری های دسته بندی می شوند که اولین نوع این دسته بندی آلومینیوم خالص است که در واقع تا 99 درصد یا بیشتر دارای آلومینیوم است و سری آن 1000 است و مدل سری های بعدی هر 1000 تا تغییر می کند و قابلیت آلیاژ شدن با فلزاتی از جمله مس، منگنز، منیزیم، سیلیکون و قلع را دارد. هادی هی آلومینیومی می توانند به شکل گرد یا میله ای وجود داشته باشند و هر دو به وفور درمدار توزیع و انتقال در شبکه برق به کار می روند. دو دلیل اصلی که آلومینیوم به عنوان هادی در کابل برق استفاده می شود ارزان بودن و سبک بودن آن است.

ضریب انبساط خطی گرمایی

به تغییر جزیی در طول یک ماده خاص در هر درجه حرارت مشخص، ضریب انبساط خطی گرمایی گفته می شود. این ضریب بستگی به خواص ماده دارد. برای آلومینیوم ضریب مورد نظر 36 درصد بزرگتر از مس است. در صورتی که از رابط مناسب استفاده نشود، تنش قابل توجهی بین ربط و هادی فلزی بروز می کند که می تواند به صورت غیر عادی در زمانی که درجه حرارت عادی است، رشد کند.

تفاوت کابل مسی و آلومینیومی

با توجه به این که در تولید کابل برق مسی از مس و کابل برق آلومینیومی از آلومینیوم استفاده شده است بدیهی است که از لحاظ مشخصات فنی با یکدیگر به طور کامل تفاوت دارند. از این رو بهتر است به تفاوت های کابل مسی و آلومینیومی پرداخته شود تا مصرف کنندگان به آسانی بتوانند بین هر دو انتخاب نمایند.

هزینه کم: هر کیلوگرم از آلومینیوم خالص نسبت به مس از قیمتی معادل ½ برخوردار است. از این رو در سطح مقطع های بزرگ و همچنین مسافت های طولانی آلومینیوم به گزینه بسیار مناسب و به صرفه ای تبدیل می شود. در واقع به جای خرید 2.5 میلی متر مربع از مس می توان 10 میلی متر مربع آلومینیوم خریداری کرد. آلومینیوم ارزان تر از مس و مس ارزان تر از نقره و در نهایت طلاست و از این رو هم سیم مسی و هم سیم آلومینیومی رایج است.

انعطاف پذیری در حین نصب کابل: برای نصب کابل برق آلومینیومی نسبت به کابل مسی نیاز به قدرت کمتری برای خم کردن کابل برق وجود دارد چرا که انعطاف پذیری بیشتری دارد.

وزن کمتر: مفتول آلومینیوم در اندازه یکسان با مفتول مسی دارای وزن کمتری است و از این رو برای حمل و نقل و نصب کابل آلومینیومی نیاز به نیروی زیادی نیست.

دسترسی و طول عمر: توجه شود که آلومینیوم به راحتی در دسترس است و از این رو به هنگام سفارش کابل آلومینیومی فرآیند طراحی و ساخت و آماده سازی سفارش به راحتی و به سرعت انجام می شود. از لحاظ طول عمر نیز این محصولات کمتر دچار سایش و پوسیدگی می شوند.

اما با همه این تفاسیر می بایست به این نکته اشاره کرد که کابل آلومینیومی رسانایی بسیار کمتری نسبت به مس دارد و قابلیت حمل جریان برق کمتر و البته مقاومت بیشتری در کابل آلومینیومی وجود دارد. از طرفی به این خاطر که می بایست جریان برق خاصی را حمل نمایند و در نتیجه به سطح مقطع بیشتری به دلیل رسانایی کمتر احتیاج دارند، فضای زیادی را اشغال می نمایند و همچنین فشرده سازی در این محصولات دشوار است.

پرسشهای متداول پیرامون کابل برق آلومینیومی

  1. چرا از آلومینیوم در ساخت کابل برق استفاده می شود؟ با توجه به این مساله که آلومینیوم بسیار سبک تر از مس می باشد و از طرفی از مقاومت بالایی نسبت به زنگ زدگی و اکسایش برخوردار است، شرکت های تامین نیرو از این رسانای فلزی برای انتقال جریان برق استفاده می نمایند.
  2. کابل آلومینیومی بهتر است یا کابل مسی؟ برای پاسخ به این سوال مصرف کنندگان می بایست به نکاتی از جمله اینکه چقدر می خواهند هزینه کنند و این مساله کابل برق مورد نظر چه کاربردی دارند توجه نمایند. کابل آلومینیومی دارای رسانایی کمتری هستند و در نتیجه به سطح مقطع بیشتری نیاز دارند، از طرفی کابل مسی از قیمت بیشتری برخوردار است و انتخاب بسته به وضعیت اقتصادی مشتریان و کارکرد این محصولات متفاوت است.
  3. آیا استفاده از کابل آلومینیومی برای سیم کشی ساختمان به طور کامل مناسب است؟ از نظر استاندارد و قانون استفاده از کابل برق آلومینیومی غیر قانونی نیست ولی امروزه ساختمانهای مسکونی و تجاری به وسیله کابل برق مسی ساخته می شوند چرا که دارای استقامت و رسانایی بیشتری هستند.
  4. آیا نیاز است کابل برق آلومینیومی را بعد از مدت زمانی عوض کنید؟ با اینکه طول عمر محصولات آلومینیومی زیاد است و کابل برق آلومینیومی نیز از این قاعده مستثنی نیست، بهتر است حتی بعد از 45 سال نیز حتی اگر آسیب یا مشکلی در سیم کشی و برق رسانی وجود ندارد این کابلها تعمیر و یا تعویض شوند.
  5. مزایای استفاده از کابل برق آلومینیومی چیست؟ هزینه کم، انعطاف پذیری زیاد، وزن کم و دسترسی آسان به این محصولات، کابل برق آلومینیومی را به گزینه ای مناسب برای انتخاب مصرف کنندگان تبدیل کرده است.

منابع:

  • electrical4u-what is meant by cable practically difference between copper and aluminium cables how to avoid cable failure
  • helukabel-aluminium cables wires introduction
  • hsb-Fundamentals Of Aluminum Conductors

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.