آشنایی با سیم و کابل برق

بررسی سیم و کابل برق:

سیم و کابل برق اصطلاحاتی هستند که امروزه به طور مکرر در زمینه برق و ارتباطات به وفور استفاده می‌‌شوند. بسیاری از افراد درمورد این دو موضوع اطلاعات کاملی ندارند و به اشتباه تصور می‌کنند که آنها با یکدیگر مشابه هستند اما درواقع کاملاً بایکدیگر متفاوت هستند. در این مقاله سعی داریم توضیح مختصری از تفاوت سیم و کابل برق را به شما ارائه کنیم. در یک تعریف ساده به چند سیم که درون یک قالب لاستیکی بزرگتر جاساز شده‌اند کابل برق گفته می‌شود اما سیم برق، به یک یا چند رشته فلز که در ۹۹ درصد اوقات این فلز از جنس مس می‌باشد، گفته می‌شود که داخل یک قالب لاستیکی پیچیده شده است. کابل برق را شاید بتوان از مهم‌ترین اجزای هر نوع وسیله الکترونیکی نام برد زیرا بدون کابل برق، ممکن نیست دستگاهی روشن شود. همچنین از این محصولات برای اجرای سیستم برق ساختمان‌های مختلف استفاده می‌شود. تفاوت اصلی و اساسی بین سیم و کابل برق این است که سیم یک مجموعه واحد است ولی کابل یک گروه از هادی‌ هاست که از یکدیگر مجزا هستند و با روکش یا عایق بیرونی در کنار هم قرار گرفته‌اند.

اغلب از اصطلاحات سیم و کابل برای توصیف یک چیز استفاده می شود، اما در واقع کاملاً متفاوت هستند. سیم یک هادی الکتریکی منفرد است، در حالی که کابل مجموعه ای از سیم ها است که در غلاف قرار گرفته اند. اصطلاح کابل در اصل به یک خط دریایی از طناب‌های متعدد اطلاق می‌شود که برای لنگر انداختن کشتی‌ها استفاده می‌شود و در زمینه الکتریکی، کابل‌ها (مانند سیم) برای حمل جریان‌های الکتریکی استفاده می‌شوند.

چه در داخل و چه در خارج از منزل، نصب صحیح سیم و کابل از اهمیت بالایی برخوردار است – اطمینان از تامین برق روان، و همچنین گذراندن بازرسی های الکتریکی. هر سیم و کابل باید با دقت نصب شوند، از جعبه فیوز گرفته تا پریزها، وسایل و لوازم خانگی. آیین نامه ملی برق (NEC) و مقررات محلی ساختمان، نحوه نصب و انواع سیم ها و کابل ها را برای کاربردهای مختلف برق تنظیم می کند.

ولتاژ نامی سیم برق:

به ولتاژی که سیم مناسب آن طراحی شده و بر اساس آن ولتاژ آزمون‌های الکتریکی را انجام می‌دهد، ولتاژ نامی سیم گفته می‌شود. این ولتاژ به صورت U./U نشان داده می‌شود. در این فرمول به U. مقدار موثر ولتاژ میان هر رشته و زمین و به U مقدار موثر ولتاژ میان دو فاز، گفته می‌شود.

انواع سیم برق:

سیم‌ها به دو مدل سیم چند رشته‌ای یا افشان و سیم مفتولی، استخوانی یا خشک تقسیم می‌شوند. کاربردهای این دو مدل سیم با یکدیگر متفاوت است که در ادامه هر کدام را به صورت مجزا بررسی می‌کنیم.

سیم برق چند رشته‌ای یا افشان:

سیم چند رشته‌ای یا افشان محصولی است که از در کنار هم قرار گرفتن تعداد مشخصی رشته فلزی طراحی و ساخته می‌شود. این محصولات با هر میزان ضخامت، باز هم نسبت به سیم مفتولی انعطاف پذیری بیشتری دارند و در مکان‌هایی که نیاز به دستکاری و لحیم کاری سیم هست مانند مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. سیم‌های چند رشته‌ای، نسبت به سیم مفتولی در برابر فرسودگی مقاوم‌تر هستند. این پدیده به مرور زمان و در اثر تغییرات آب و هوایی که نتیجه آن عوض شدن ساختار ماده است به وجود می‌آید که موجب شکستگی و ترک‌های ریز در فلز می‌شود. این ترک‌ها کم کم بزرگتر شده و باعث می‌شود که فلز از هم بپاشد. از لحاظ هزینه نیز، هزینه‌های تولید سیم چند رشته‌ای بیشتر از سیم مفتولی است. معمولاً وقتی از تعداد سیم زیادی استفاده شود و نیازی به انعطاف پذیری زیاد سیم‌ها نباشد از سیم مفتولی استفاده می‌شود.

سیم برق مفتولی، استخوانی یا خشک:

سیم‌های برق خشک (مفتولی) از هادی مسی یا آلومینیومی تک رشته با شکل ظاهری شبیه به سیم‌های مفتولی طراحی و تولید می‌شوند. سیم‌های مفتولی شکل غیر از الکترونیک و برق، کاربردهای دیگری نیز دارند. از این سیم‌ها می‌توان برای جابجایی یا محکم کردن چیزی در مکانیک نیز استفاده کرد. همانطور که می‌دانید به دلیل بیشتر بودن سطح مقطع سیم‌های چند رشته‌ای، مقاومت الکتریکی این مدل سیم‌ها از سیم‌های تک رشته‌ای بیشتر است و در فرکانس‌های بالا به منظور کاهش اثر پوستی از سیم‌های چند رشته‌ای بیشتر استفاده می‌شود. این پدیده که در سیم‌ها وجود دارد، موجب اتلاف توان در سیم می‌شود. البته سیم‌های افشان معمولی، اثر پوستی را خیلی کم نمی‌کنند و برای کاهش این اثر از نوعی کابل چند رشته‌ای مخصوص که لیتز نام دارد استفاده می‌کنند. لیتز از چند سیم چند رشته‌ای ساخته می‌شود که با روکشی عایق از یکدیگر ایزوله می‌شوند و سطح مقطع کلی سیم برای عبور جریان را بیشتر می‌کند.

کابل برق چیست؟

کابل که به آن بافه یا شاه سیم نیز گفته می‌شود، به یک یا چند سیم فلزی که کنار یکدیگر به صورت بسته یا بافته شده برای شکل دادن یک مجموعه یگانه هستند، گفته می‌شود. در مکانیک، بیشترین کاربرد کابل‌ها برای بالا بردن یا کشیدن وسایل است. از کابل‌های برق برای هدایت جریان الکتریکی استفاده می‌شود. این محصولات نیز مانند سیم‌های برق در سطح مقطع مختلف با جنس روکش و هادی گوناگون طراحی و تولید می‌شوند. در یک تعریف ساده‌تر، مجموعه‌ای از یک یا چند سیم که در کنار یکدیگر و بعضی موارد هم به صورت به هم تابیده شده قرار می‌گیرند، کابل برق گفته می‌شود. کابل‌های برق توسط لایه‌های محافظ پوشانده می‌شوند که باعث جلوگیری از آسیب دیدن آنها می‌گردد. امروز در صنعت برق بخش بزرگی از توزیع انرژی الکتریکی، مخصوصاً در کابل‌های فشار ضعیف به وسیله کابل برق انجام می‌شود. در مواردی مانند کابل فشار متوسط و کابل برق فشار قوی برای انتقال انرژی الکتریکی از کابل‌های مخصوصی استفاده می‌شود. کابل‌ها کاربردهای بسیار زیادی در تاسیسات الکتریکی دارند و دارای اهمیت زیادی هستند. اجزای تشکیل دهنده کابل برق، بر اساس نوع کاربردی که دارند تعیین می‌شود و این کابل‌ها در شکل‌ها و ساختارهای گوناگون در بازار موجود هستند. ساختار و اجزای تشکیل دهنده کابل‌های مخابراتی با کابل‌های مورد استفاده در صنعت برق تفاوت‌های به خصوصی دارند.

روکش پی وی سی سیم و کابل برق:

پلی وینیل کلراید یا همان پی وی سی‌ها از جمله مهم‌ترین و پرکاربردترین عایق‌هایی هستند که در ساختار سیم و کابل‌ها استفاده می‌شود. پی وی سی‌ها را به عنوان پرتو دور یا پلاستیک نیز نام می‌برند. پی وی سی نوعی پلاستیک مقاوم در برابر آتش سوزی است و این از مهم‌ترین مزیت سیم و کابل‌های برق با این جنس روکش است. پی وی سی‌ها انعطاف پذیری زیادی دارند و مسائل دیگری نیز مانند ارزانی، تولید انبوه و سادگی مراحل ساخت موجب شده است که در ساخت بیش از ۹۰ درصد سیم و کابل‌های برق فشار ضعیف از این عایق استفاده شود.

روکش پلی اتیلن سیم و کابل برق:

پلی اتیلن‌ها نوع دیگری از عایق مخصوص برای استفاده در ساخت سیم و کابل‌های برق هستند که برخلاف پی وی سی‌ها قابلیت آتش گرفتن را دارند و در مکان‌های اختصاصی از آنها استفاده می‌شود. در بعضی از سیم وکابل‌ها نیز از عایقهای لاستیکی استفاده می‌شود که کاربرد چندانی ندارند.

هادی سیم و کابل برق:

هادی سیم و کابل‌ها معمولاً از جنس آلومینیوم یا مس ساخته می‌شود و در صورتی که لازم باشد از کابل با هادی از جنس آلومینیوم برای کابل کشی هوایی استفاده شود، لازم است یک رشته آن حتماً فولاد باشد. هادی سیم و کابل برق، قسمت اصلی آنها محسوب می‌شود که مهم‌ترین وظیفه آن هدایت جریان الکتریکی است. این هادی‌ها به طور معمول از جنس مس و آلومینیوم ساخته می‌شوند و به صورت چند رشته‌ای، تک رشته‌ای، مفتولی و یا مثلثی در بازار موجود هستند. کابل‌های هادی با نشانه‌های اختصاری مخصوص خود نامگذاری می‌شوند که شامل حرف R مخصوص هادی گرد، حرف E مخصوص هادی مفتولی تک رشته‌ای، حرف M مخصوص هادی چند رشته‌ای و در آخر هم حرف S مخصوص هادی مثلثی شکل می‌شوند.

روش تشخیص کابل‌های برق:

برای شناختن کابل‌ها از حروفی که روی آنها نوشته شده است استفاده می‌شود. به عنوان مثال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• N: کابل برق از جنس هادی مسی
• NA: کابل برق از جنس هادی آلومنیومی
• E: هادی تک رشته و دایره‌ای شکل
• M: هادی چند رشته‌ای
• S: هادی مثلثی
• R: محافظت فولادی به شکل نوار

نکاتی که برای انتخاب سیم و کابل برق مناسب باید رعایت کنید:

سیم وکابل‌های برق با سطح مقطع معین می‌توانند جریان مشخصی را منتقل کنند. اگر این جریان از آن حد بیشتر شود باعث کوتاه شدن عمر یا سوختن سیم و کابل و بروز حوادث جبران ناپذیری می‌شود، بنابراین لازم است در طراحی یک شبکه برق سه مورد رعایت شود:

1_جریان برق از حد مجازی که برای کابل برق تعیین شده است بیشتر نباید باشد.

2_افت ولتاژ نباید از حد مجاز تجاوز کند.

3_ در نهایت در مورد سطح مقطع انتخاب شده از لحاظ افت توان، محاسبات اقتصادی انجام شود.

نکاتی که باید هنگام استفاده از سیم و کابل برق رعایت شود:

نگهداری اصولی و استفاده درست از وسایل باعث افزایش طول عمر آنها می‌شود که در مورد سیم و کابل برق برای انجام این امر مهم لازم است چند نکته زیر را بدانید:

1_ سیم وکابل پلاستیکی یا پی وی سی را نباید زمانی که درجه حرارت فضا از صفر کمتر است یعنی در زمستان برای اجرای سیم کشی ساختمان مورد استفاده قرار داد. در چنین زمان‌هایی در صورتی که مجبور به کابل کشی بودید لازم است که ابتدا قرقره کابل را در اتاق یا انبار گرم کنید و سپس فوراً از آن استفاده کنید.

2_ اگر سیم و کابل برق درون خاک قرار داده شود لازم است گودالی به عمق ۷۰ سانتی متر حفر شده و کمی خاک نرم در آن ریخته سپس بعد از گذاشتن سیم و کابل به اندازه ۲۰ سانتی متر خاک نرم روی آن بریزید و روی آن را با آجر بپوشانید. باقی گودال را نیز می‌توان با خاک معمولی پر کرد.

3_ زمان نصب سیم و کابل برق به هیچ عنوان نباید شعاع خمش آنها از ۱۲تا نهایتاً ۱۵ برابر قطر خارجی آنها کمتر باشد.

کابل‎‌های فشار ضعیف:

با توجه به استاندارد وی دی ئی آلمان برای رشته‌های کابل فشار ضعیف باید به ترتیب از رنگ‌های خاکستری روشن، سیاه، قرمز، آبی و سیاه استفاده شود. به این صورت که یک کابل دو رشته‌ای تنها از دو رنگ اول، و کابل پنج رشته‌ای می تواند از هر پنج رنگ استفاده کند. از رنگ خاکستری روشن که در هر چهار نوع کابل مشترک است، به عنوان سیم صفر استفاده می‌شود و هادی قرمز رنگ به عنوان سیم محافظ در نظر گرفته می‌شود. در کابل‌های فشار ضعیف چهار رشته‌ای به طور معمول سطح مقطع هر رشته از سیم‌ها با یکدیگر برابر است و سطح مقطع هادی چهارم، تقریباً نصف دیگر هادی‌ها ساخته می‌شود.

راه‌های تشخیص سیم و کابل برق مرغوب:

1_ سطح خارجی سیم و کابل باید صاف و بدون هیچ‌گونه فرورفتگی یا برجستگی باشد. البته موج دار بودن سطح سیم و کابل‌هایی که انعطاف پذیر نیستند ایرادی ندارد.

2_ قطر زیاد عایق یا غلاف سیم و کابل نمی‌تواند مرغوب بودن آن را تضمین کند. گاهی بعضی از تولیدکنندگان از تعداد رشته‌های مس یا قطر آنها می‌کاهند و به قطر عایق یا غلاف اضافه می‌کند که این باعث می‌شود وزن محصول مناسب به نظر برسد. اما استفاده از این محصول نامرغوب می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی همچون آتش سوزی شود و خسارات جبران ناپذیری به بار آورد.

3_ وقتی سیم را با تیزبر یا سیم چین از مقطع آن برش می‌زنیم، باید حتماً هادی در مرکز عایق جای گرفته باشد که اصطلاحاً به آن سنتر بودن هادی می‌گویند.

4_ وقتی که کابل را از مقطع آن برش می‌زنیم، لازم است غلاف به گونه‌ای سیم‌ها را در بر گرفته باشد که ضخامت آن در تمام نقاط اطراف سیم‌ها کاملاً مساوی باشد که اصطلاحاً به آن سنتر بودن سیم‌ها می‌گویند.

5_ وقتی عایق سیم را از هادی جدا می‌کنیم، این کار باید به سهولت و به صورت کشسان از روی مس انجام شود.

6_ باید دقت کرد که سیم‌های یک کابل از یکدیگر و از غلاف کاملاً آسان و بدون هیچ مشکلی جدا شوند.

7_ لازم است که هادی مس از مس خالص نرم شده درست شده باشد و دارای سطحی کاملاً شفاف و براق باشد. رشته‌های مس نباید سیاه یا اصطلاحاً اکسید شده باشند. همچنین لازم است که این رشته‌ها مرتفع باشند تا با خم شدن سیم نشکنند. آخرین و مهم‌ترین نکته نیز این است که مس در ساخت این سیم‌ها به اندازه کافی و بر اساس جدول استاندارد برای مقطع سیم مصرف شده باشد، زیرا کم بودن میزان مس، باعث بیشتر شدن مقاومت هادی نسبت به استاندارد آن مقطع می‌شود و از آن طرف هم استفاده بیشتر آن باعث هدر رفتن فلز مس و افزایش قیمت سیم یا کابل می‌گردد.

انواع کابل برق از لحاظ تعداد رشته‌های آن:

تعداد رشته‌های سیم داخلی کابل را می‌توان از روی اولین عدد سمت چپ درج شده روی کابل فهمید.

کابل دو رشته:

از این کابل زمانی که مصرف کننده جریان الکتریکی تک فاز بوده و ارت نیز نداشته باشد، استفاده می‌شود.

کابل سه رشته:

زمانی که مصرف کننده جریان الکتریکی تک فاز باشد و ارت داشته باشد از کابل سه رشته استفاده می‌شود.

کابل چهار رشته:

زمانی که مصرف کننده جریان الکتریکی سه فاز باشد و ارت نداشته باشد از کابل چهار رشته استفاده می‌شود.

کابل پنج رشته:

زمانی که مصرف کننده جریان الکتریکی سه فاز باشد و ارت و نول داشته باشد از کابل پنج رشته استفاده می‌شود.