مقدمه:

با پیشرفت فناوری و نیاز روزافزون به انتقال و توزیع برق، هادی و کابل به عنوان اجزای حیاتی و بنیادی در زیرساخت‌های صنعتی و ساختمانی ایفای نقش می‌کنند. این تجهیزات اساسی نه تنها برای انتقال امن و کارآمد برق در شبکه‌های مختلف، بلکه در تامین انرژی برقی برای ساختمان‌ها، کارخانه‌ها و وسایل الکتریکی تعیین‌کننده‌اند.

در این مقاله، به بررسی عمیق تری از هادی و کابل برق می‌پردازیم. از تفاوت‌ها و ویژگی‌های مختلف هادی و عایق تا انواع مختلف کابل‌ها و نحوه استفاده از آنها در پروژه‌های مختلف، در اینجا سعی خواهیم کرد به خواننده اطلاعات جامع و کاربردی ارائه دهیم.

هادی و کابل:

هادی و کابل برق به‌عنوان تجهیزات حیاتی و اساسی در صنعت برق شناخته می‌شوند. این محصولات از ساختمان‌های کوچک و اداری تا کارخانه‌های بزرگ و صنایع مختلف ردپای قابل ملاحظه‌ای دارند. وظیفه اصلی هادی و کابل، انتقال و توزیع برق به صورت کارآمد و ایمن می‌باشد. بدون این تجهیزات حیاتی، امکان استفاده از برق و اجرای تاسیسات الکتریکی به سادگی وجود ندارد.

تفاوت اساسی بین هادی و کابل در دو جزء اصلی آنها، یعنی هادیها و عایقها، نهفته است. هادی و کابل هرکدام از این جزءها به نحوه‌ای منحصر به فرد ترکیب شده‌اند که وظیفه انتقال برق را با بهترین کارایی انجام دهند.

با استفاده از هادی و کابل برق مناسب، مطمئن شوید که سیستم برقی شما بهینه‌ترین عملکرد را ارائه می‌دهد و نیازهای برقی شما به صورت امن و پایدار تامین می‌شود. برای اطلاعات بیشتر درباره انتخاب درست و استفاده بهینه از این تجهیزات، با ما همراه باشید.

هادی و کابل برق به عنوان تجهیزات بسیار حیاتی و اساسی در صنعت محسوب می‌شوند، که در تمامی شبکه‌ها و وسایل برقی از ساختمان‌های کوچک تا کارخانه‌های بزرگ ردپای قابل توجهی از این محصولات به چشم می‌آید. این تجهیزات با وظیفه انتقال و توزیع برق مسئولیت‌های حیاتی را بر عهده دارند.

هادی و کابل دارای تفاوت‌هایی با یکدیگر هستند، که در زیر به تعریف هرکدام از آنها پرداخته شده است:

سیم(نام یک برند هادی است که در زبان فارسی رایج شده است):

سیم به هادی یا رسانایی اطلاق می‌شود که دارای عایقی است که از برق گرفتگی جلوگیری می‌کند. به طور کلی، سیم از دو قسمت اصلی یعنی هادی و عایق تشکیل شده است.

کابل:

کابل یک گروه از هادیهاست که از یکدیگر مجزا هستند و توسط یک عایق فیزیکی پوشش داده شده‌اند.

هر کابل دارای یک شناسنامه منحصر به فرد است که شامل موارد زیر می‌شود:
1- جنس یا نوع هادی
2- نوع عایق
3- ضخامت یا سطح مقطع هادی
4- تعداد رشته‌های هادی
5- ولتاژ عایقی
6- نوع هادی (Type)

1. جنس یا نوع هادی:

هادی ها و کابل ها از نظر جنس یا نوع هادی به دو دسته تقسیم می‌شوند:

– مسی: که از مس به عنوان جنس هادی ساخته شده‌اند.
– آلومینیومی: که از آلومینیوم به عنوان جنس هادی استفاده می‌کنند.

2. نوع عایق:

عایق از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شود، از جمله:
– پلی وینیل کلراید (PVC): عایق رایج و نسوز، مقاوم در برابر آب و رطوبت.
– مواد لاستیکی: برای عایق‌زدایی استفاده می‌شود.
– کاغذهای آغشته به روغن: برخی از کابل‌ها از کاغذ آغشته به روغن به عنوان عایق استفاده می‌کنند.
– پلی اتیلن (PET یا XLPE): عایق مقاوم در برابر حرارت و ولتاژ بالا.

عایق ها در میزان تحمل ولتاژ، حرارت و قیمت با یکدیگر متفاوت هستند.

3. ضخامت یا سطح مقطع:

سطح مقطع کابل یکی از مهمترین عوامل مورد نیاز در زمان انتخاب کابل مناسب است. محاسبه مقطع کابل‌ها به این صورت انجام می‌شود که با در نظر گرفتن جریان برق و ولتاژ، به‌طور مستقیم سطح مقطع مناسب برای کابل تعیین می‌شود. این مقدار باید به اندازه کافی باشد تا جریان برق به درستی منتقل شود و کابل از دما و زیان‌های انرژی جلوگیری کند.

ضخامت یا سطح مقطع کابل نیز یکی از مهمترین عوامل در انتخاب کابل مناسب است. اطلاعات بیشتر در مورد محاسبه مقطع کابل‌ها به شما کمک خواهد کرد.

حال با نحوه محاسبه مقطع کابل ها آشنا می شویم.

فرمول محاسبه سطح مقطع کابل:

 

ولتاژ خط × درصد افت ولتاژ = افت ولتاژ مجاز

U = %∆ × U∆‌‌‍

درصد افت ولتاژ :  در روشنایی ۳٪ در نظر گرفته می شود.

در الکتروموتورها ۵٪ در نظر گرفته می شود.

فرمول محاسبه جریان مصرفی الکتروموتور که در صورت مشخص نبودن میزان جریان استفاده می شود:

مثال: اگر مسافت یک تابلو توزیع برق تا مکان موردنظر ۱۸۰ متر باشد و الکتروموتور دارای جریان مصرفی ۳۲ آمپر و ولتاژ ۲۳۰ ولت باشد، چه سطح مقطعی برای کابل مورد نیاز است؟

P = V . I = 230 × 32 = 7kw

جریان مصرفی × ولتاژ شبکه = توان مصرفی

                    180 × 7000 × 2
A= ———————— = 16/30 ≈ 25
230 × 12 × 56

K: برای مس 56 و برای آلومینیوم 34 است.

و معمولا این عدد(A) را یک درجه بالاتر و از طریق جدول زیر انتخاب می کنیم، بخصوص در مناطق با دمای بیشتر، زیرا هر چقدر دما افزایش یابد ضریب جریان دهی کابل کاهش می یابد.

 

4.تعداد رشته های هادی:

هادیها با توجه به ابعاد و ترکیبات داخلی‌شان در اندازه‌های مختلفی تولید می‌شوند. تعداد رشته های هادی، که نشان‌دهنده سایز هادی است، در واقعیت تأثیر زیادی بر ویژگی‌های فیزیکی و الکتریکی هادی دارد.

هادی‌ها از نظر تعداد رشته به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1. تک رشته (مفتولی):
– نمایانگر هادیهایی است که فقط یک رشته دارند.
– برای نمایش هادهای تک رشته از حرف اختصاری مانند (e) استفاده می‌شود.

2. چند رشته (افشان):
– نمایانگر هادی هایی است که دارای چندین رشته نازک هستند که در کنار یکدیگر پیچیده می‌شوند.
– برای نمایش کابل‌های چند رشته از حرف اختصاری مانند (m) استفاده می‌شود.

در  هادیهای افشان، این رشته‌های نازک به یکدیگر پیچیده شده‌اند که به بهبود انعطاف پذیری و استفاده آسان از هادی کمک می‌کند. انتخاب بین تک رشته و چند رشته بستگی به نیازهای خاص و کاربردهای مختلف دارد.

5. ولتاژ عایق:

ولتاژ عایق یا تحمل ولتاژ عایق، به میزان حداکثر ولتاژی اشاره دارد که عایق یک کابل یا هادی می‌تواند تحمل کند بدون این که از حالت عایقی خود خارج شود یا آسیب ببیند. این ویژگی بسیار حیاتی است زیرا ولتاژ اعمالی به یک هادی یا کابل می‌تواند به رشد جریان ناخواسته، یونیزه عایق، و در نهایت هادی شدن عایق منجر شود.

در طراحی و ساخت هادی و کابل، اهمیت بسزایی به ولتاژ عایق تعلق دارد. هنگامی که تحلیل میزان اختلاف پتانسیل مربوطه (ولتاژ) انجام می‌شود، ضخامت عایق بر اساس این مقدار مشخص می‌شود. هرچه ولتاژ اعمالی به هادی یا کابل بیشتر باشد، عایق باید ضخیم‌تر و با کیفیت بهتری داشته باشد تا از اثرات ناخواسته نظیر یونیزه عایق جلوگیری کند.

به عبارت دیگر، انتخاب عایق مناسب بر اساس ولتاژ کاری هادی یا کابل، از اهمیت به‌سزایی برخوردار است تا از عملکرد بهینه و ایمنی تجهیزات الکتریکی حاصل شود.

به طور مثال در روی کابلی 1 × 0.6 kv  درج شده است این به این معناست که این کابل ولتاژ 0.6 کیلو ولت بین فاز و زمین و ولتاژ 1 کیلو ولت بین دو فاز را تحمل می کند.

برای فشار قوی از عایق XLPE استفاده می شود که قادر است ولتاژ بین 36000 تا 400000 ولت را تحمل کند.

6. نوع هادی (Type):

هادیها در بازار به دو صورت روکش دار و بدون روکش عرضه می‌شوند، و نوع هادی تاثیر زیادی بر کاربردها و استفاده‌های مختلف دارد.

1. هادی بدون روکش:
– این نوع هادی فقط از یک هادی جریان الکتریسیته تشکیل شده است.
– بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که به روکش ویژه‌ای نیاز نیست و هادی به صورت مستقیم به کاربردهای خاص متصل می‌شود.

2. هادی روکش دار:
– این نوع هادی علاوه بر هادی، دارای یک لایه عایق نیز می‌باشد.
– روکش عایق از جلوگیری از تداخل و کاهش خطرات برقی محافظت می‌کند.
– بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که نیاز به حفاظت بیشتری برای هادی و کاربردهای الکتریکی خاص وجود دارد.

نوع هادی بر اساس نیازهای مختلف انتخاب می‌شود و تصمیم گیری بر اساس محیط کاری، استفاده مورد نظر، و شرایط ایمنی ضروری است.

ساختار داخلی کابل‌ها:

کابل‌ها از قطعات مختلفی تشکیل شده‌اند که هرکدام وظایف خاصی را در انتقال برق و اطلاعات برعهده دارند. ساختار داخلی کابل‌ها عبارت است از:

1. هادی (Conductor):
– قسمتی از کابل که جریان الکتریکی را انتقال می‌دهد.
– معمولاً از موادی مانند مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود.

2. عایق (Insulation):
– لایه‌ای از مواد عایق که هدایت جریان الکتریکی را به هادی‌های نزدیک کاهش می‌دهد.
– معمولاً از موادی مانند PVC یا پلی اتیلن ساخته می‌شود.

3. پر کننده یا فیلر (Filler):
– جهت پر کردن فضای خالی بین هادی‌ها و حفظ ترتیب آنها.
– ممکن است از مواد مختلفی مانند پلاستیک یا کاغذ باشد.

4. غلاف عایق داخلی (Conductor Sheath or Shield):
– لایه‌ای که هادی‌ها را از پر کننده و لایه عایق بیرونی جدا می‌کند.
– در برخی از کابل‌ها از جنس فلزی مانند فویل آلومینیوم استفاده می‌شود.

5. زره (Armour):
– لایه‌ای از جنس آلومینیوم یا فولاد که کابل را در برابر فشار مکانیکی و حفاظت می‌کند.

6. عایق خارجی (Outer Sheath or Jacket):
– لایه‌ای از مواد پوشاننده که کل کابل را احاطه کرده و از آن در مقابل شرایط محیطی محافظت می‌کند.
– معمولاً از PVC یا مواد پلیمری دیگر ساخته می‌شود.

این ساختار داخلی کابل‌ها موجب ایجاد خصوصیات مختلفی مانند هدایت الکتریکی، مقاومت مکانیکی، و مقاومت شیمیایی در کابل می‌شود و با توجه به نوع کابل و کاربردهای مختلف، این ساختار ممکن است تغییر کند.

انواع کابل‌ها:

1. کابل‌های NYY:

– جنس هادی: مسی
– روکش: PVC
– کاربرد: دارای کاربردهای فراوان و گسترده است.

2. کابل‌های NAYY:

– جنس هادی: آلومینیوم
– روکش: PVC
– ویژگی: وزنی سبک‌تر نسبت به کابل‌های NYY.
– کاربرد: معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که وزن کابل مهم است.

3. کابل 2.5×5 (معمول بازار):

– مشخصات: دارای 5 رشته هادی با مقطع mm2 2.5
– کاربرد: این نوع کابل معمولاً در بازار به عنوان 2.5×5 شناخته می‌شود و برای مصارف متنوع استفاده می‌شود.

هر یک از این انواع کابل‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی دارند. انتخاب نوع مناسب کابل بستگی به نیازها و شرایط خاص هر پروژه دارد.

خواندن مشخصات کابل:

برای خواندن مشخصات یک کابل، به علائم اختصاری موجود بر روی کابل توجه کنید. به عنوان مثال، برای کابلی با نوشته “NYY 4×25+16 rm 0.6×1kv”، می‌توانید اطلاعات زیر را استخراج کنید:

1. NYY:
– نوع کابل: کابل برق از جنس هادی مسی.

2. 4×25+16:
– تعداد رشته‌ها و سطح مقطع هر رشته:
– تعداد رشته‌ها: 4
– سطح مقطع هر رشته: 25 میلی‌متر مربع
– پس از “+” نوشته شده، هادی نول با سطح مقطع 16 میلی‌متر مربع وجود دارد.

3. rm:
– نوع ساختار هادی: گرد (Round).

4. 0.6×1kv:
– ولتاژ کاری:
– بین فاز و زمین: 0.6 کیلوولت
– بین دو فاز: 1 کیلوولت

به عنوان مثال، این کابل از جنس هادی مسی با ساختار چند رشته ای، سطح مقطع هر رشته 25 میلی‌متر مربع و یک هادی نول با سطح مقطع 16 میلی‌متر مربع ساخته شده است و ولتاژ کاری آن بین فاز و زمین 0.6 کیلوولت و بین دو فاز 1 کیلوولت است.

به عنوان توضیحات اضافی:

(1. N:
– نشان می‌دهد که کابل از جنس هادی مسی است.

2. NA:
– نشان می‌دهد که کابل از جنس هادی آلومینیوم است.

3. PVC:
– نشان می‌دهد که کابل دارای عایق PVC می‌باشد. (PVC به معنای پلی وینیل کلراید است، یک نوع مواد عایق الکتریکی)

4. Y:
– نشان می‌دهد که جنس روکش کابل از نوع PVC است.

5. (r):
– نشان می‌دهد که سطح مقطع هادی‌ها در شکل گرد می‌باشد.

6. (s):
– نشان می‌دهد که سطح مقطع هادی‌ها در شکل مثلثی یا سه‌گوش می‌باشد.

7. (m) و (e):
– نشان‌دهنده این است که کابل چند رشته‌ای است. (m به معنای چند رشته و e به معنای تک رشته)

به این ترتیب، این نمادها و علائم مشخصاتی مانند جنس هادی، نوع عایق، جنس روکش، و تعداد رشته‌ها را برای کاربران تعریف می‌کنند.)

انتخاب کابل مناسب:

انتخاب کابل مناسب برای مصارف مختلف نیاز به در نظر گرفتن چندین فاکتور دارد. در زیر، عوامل مهمی که باید در انتخاب کابل مد نظر قرار گیرند آورده شده‌اند:

1. جریان مصرفی:
– جریان مورد نیاز برای تجهیزات خاص باید به دقت اندازه گیری شود.

2. مسافت یا طول هادی:
– مسافت کابل بین منبع تغذیه و مصرف‌کننده بسیار مهم است و افت ولتاژ باید در نظر گرفته شود.

3. نوع کابل:
– نوع کابل (مسی یا آلومینیومی) بر اساس نیازهای مختلف تعیین می‌شود.

4. نوع مصرف:
– نوع تجهیزات مصرفی (موتوری، روشنایی، سلفی، خازنی و …) بر اساس مصرف انرژی و ویژگی‌های الکتریکی آنها تعیین می‌شود.

5. شرایط محیط:
– شرایط محیطی مانند هوای آزاد، حرارت، زیرخاک و … بر انتخاب کابل تأثیرگذار هستند.

6. هوایی یا زمینی بودن:
– در کابل‌های هوایی و زمینی، مشخصات ولتاژ معین شده باید رعایت گردد.

7. اثر هارمونی:
– در صورت وجود هارمونیک‌ها در سیستم، نوع کابل باید با این شرایط سازگاری داشته باشد.

8. درصد افت ولتاژ:
– درصد افت ولتاژ در طول مسیر کابل باید در محدوده قابل قبول باشد.

9. محدودیت‌های حرارتی:
– نیاز به در نظر گرفتن توانایی تحمل حرارت کابل در شرایط مختلف محیطی.

با توجه به این عوامل، تحلیل دقیقی از نیازها و شرایط خاص هر پروژه لازم است تا کابل مناسبی انتخاب شود و عملکرد بهینه داشته باشد.

انواع هادی و کابل برق:

1. افشان یا انعطاف پذیر:
– قابلیت انعطاف پذیری بیشتر نسبت به هادیهای دیگر.
– معمولاً در تجهیزات با ولتاژ تا 750 ولت کاربرد دارند.
– کاربردها: تاسیسات، صنعت ساختمان سازی، تجهیزات الکتریکی و غیره.
– قانون استفاده از این هادیها: سر هادی زده شود یا به صورت قلع اندود استفاده گردد.

2. مفتولی، تک لا یا هادی خشک:
– ولتاژ نامی: 750/450 ولت.
– ثابت و غیرقابل انعطاف.
– کاربردها: تابلوهای برق، فرم بندی و شکل دهی.
– استفاده در جاهایی که انعطاف و تحرک مورد نیاز نباشد.

3. نیمه افشان یا نیمه مفتولی:
– مجموعه ای از مفتول‌ها.
– انعطاف پذیری کمتر نسبت به کابل‌های افشان.
– معمولاً برای ولتاژ ضعیف.
– تعداد رشته‌ها متغیر (از 1 تا 5).
– مقاطع بزرگتر از mm210.
– کاربردها: در داخل دیوار، روی دیوار، داخل لوله‌ها و …

هر یک از این انواع هادی و کابل برق بر اساس ویژگی‌های خود در موارد مختلف استفاده می‌شوند و باید با توجه به نیازها و شرایط محیطی مربوطه انتخاب شوند.