تعریف سیم و کابل برق

سیم و کابل برق از تجهیزات بسیار مهم، کاربردی و اساسی در صنعت محسوب می گردد، بطوریکه در تمامی شبکه ها و وسایل برقی از ساختمانی کوچک تا کارخانه های بزرگ رد پایی از این محصولات به چشم می خورد، که وظیفه انتقال و توزیع برق را برعهده دارند.

سیم و کابل ها با یکدیگر تفاوت دارند، که در زیر به تعریف این دو پرداخته شده است:

سیم، هادی یا رسانایی است که در اطراف آن عایق جهت عدم برق گرفتگی وجود دارد، در کل می توان گفت سیم ها از دو قسمت هادی و عایق تشکیل شده است.

کابل،گروهی از سیم هاست که از یکدیگر مجزا هستند و به هم تابیده شده اند و توسط یک عایق پوشش داده شده اند.

سیم(wire) و کابل(cable) برق

هر کابل شناسنامه ای منحصر به فرد برای شناسایی دارد که شامل:

_جنس یا نوع هادی

_نوع عایق

_ضخامت یا سطح مقطع سیم

_تعداد رشته های سیم

_ولتاژ عایقی آن

_نوع سیم (type)

_جنس یا نوع هادی 

سیم ها و کابل ها از نظر جنس یا نوع هادی به 2 دسته تقسیم می شوند: 1.مسی 2. آلومینیومی

هسته از جنس مسی(COPPER) و آلومینیومی(ALUMINIUM)

_نوع عایق 

عایق از جنس های مختلفی وجود دارد از جمله: پلی وینیل کلراید(PVC)، مواد لاستیکی، کاغذهای آغشته به روغن و پلی اتیلن( PET یا  XLPE) ساخته شده است، که رایج ترین آن PVC است که، نسوز و مقاوم در برابر آب و رطوبت است.

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

.

_ضخامت یا سطح مقطع

سطح مقطع کابل یکی از مهمترین عوامل موردنیاز در زمان انتخاب کابل مناسب است.

حال با نحوه محاسبه مقطع کابل ها آشنا می شویم.  فرمول محاسبه سطح مقطع کابل:

محاسبه سطح مقطع 3 فاز

محاسبه سطح مقطع تک فاز

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.

جدول سطح مقطع سیم ها بر اساس مسافت و جریان

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

_تعداد رشته های سیم

سیم ها در سایزهای مختلفی ساخته می شوند که در واقع تعداد این رشته ها، سایز سیم را مشخص می کنند. هادی ها از نظر تعداد رشته به دو دسته تک رشته (مفتولی) و چند رشته (افشان) تقسیم می شوند، که برای نشان دادن هادی های تک رشته از حرف اختصاری (e) و کابل های چند رشته از حرف اختصاری (m) استفاده می شود. در سیم های افشان این رشته های نازک در کنار هم به یکدیگر پیچیده شده است.  

_ولتاژ عایق آن

کابل ها بر اساس میزان ولتاژ قابل تحمل خود از عایق های مختلفی برای ساخت شان استفاده می شود، در واقع ولتاژ عایقی یعنی آن عایق تا چه ولتاژی را می تواند تحمل کند و نشکند.

مهم ترین عامل در تعیین ضخامت عایق سیم ها، بحث ولتاژ است؛ در هنگام طراحی و ساخت، بحث میزان اختلاف پتانسیل مربوطه لحاظ می شود.

هر چه ولتاژ اعمالی به سیم و کابل، بیشتر باشد، باید از عایق ضخیم تر و با کیفیت تری به عنوان روکش روی آن استفاده کنیم، به این علت که ممکن است باعث یونیزه شدن و القای ولتاژ و هادی شدن عایق ها در اختلاف پتانسیل بالا 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.

_نوع سیم (type)

سیم ها در بازار به دو صورت روکش دار و بدون روکش هستند، که سیم بدون روکش فقط از یک هادی جریان الکتریسیته تشکیل شده و سیم روکش دار علاوه بر هادی، عایق هم نیز دارد و بیشتر سیم های روکش دار مورد استفاده قرار می گیرند.

سیم روکش دار

سیم بدون روکش

ساختمان داخلی کابل ها:

کابل ها بر اساس نیاز و موارد مصرف از قسمت های مختلفی تشکیل شده اند. به طور کلی کابل ها از هادی(Conductor)، عایق PVC یا پلی اتیلن(Insulation)، پر کننده یا فیلر (Filler)،غلاف عایق داخلی(Conductor Sheath or Shield)، زره از جنس آلومینیوم یا فولاد(Armour)، عایق خارجی(Inner Sheath or Jacket) تشکیل شده اند‌، که این موارد موجب ایجاد قابلیت هدایت و استقامت الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی در کابل می شوند.

نمونه ای از ساختار یک کابل

انواع کابل ها:

🔸کابل های NYY

 جنس هادی مسی، روکش، PVC ، این نوع کابل کاربرد فراوان دارد.

کابل NYY

🔸کابل هایNAYY

جنس هادی آلومینیوم، وزنی سبک تر دارد.

کابل NAYY

🔸 معمول بازار 2.5×5 ( دارای 5 رشته سیم با مقطع mm²  2.5است.)

کابل 2.5×5

نحوه خواندن مشخصات یک کابل:

روی کابل ها نوشته هایی به صورت علائم اختصاری جهت شناسایی وجود دارد، که نحوه خواندن آنها به این صورت است:

مشخصات روی کابل

مثال: روی کابلی نوشته شده، NYY 4×25+16 rm 0.6×1kv

این کابل از نوع مسی، عایق شده با pvc و روکش PVC  است، دارای 4 رشته هادی با سطح مقطع 25 میلی متر مربع و یک سیم نول با سطح مقطع 16 میلی متر مربع، و به صورت گرد و چند رشته ای ساخته شده، این کابل، ولتاژ 0.6 کیلو ولت بین فاز و زمین و ولتاژ 1کیلو ولت بین دو فاز را تحمل می کند.

🔹N: کابل برق از جنس هادی مسی

🔹NA: کابل برق از جنس آلومینیوم

🔹  PVC : Y ) : YY) جنس عایق و جنس روکش آن

🔹s و r: ( r : سطح مقطع گرد )(s : سطح مقطع مثلثی یا سه گوش)

🔹m و m) : e : چند رشته ای، e :تک رشته ای  )

از چه کابلی باید استفاده کنیم؟

شرط انتخاب کابل در مصارف مختلف، به خصوص کارخانه ها نیازمند اطلاعات مختلفی است، که باید در نظر گرفته شوند، که جریان اولین آن است، اما کافی نیست.

▪️جریان مصرفی

▪️مسافت یا طول هادی

▪️نوع کابل

▪️نوع مصرف ( تجهیزات مورد استفاده ممکن است از نوع موتوری، روشنایی، سلفی، خازنی و …)

▪️شرایط محیط ( انتخاب کابل با پوشش مناسب با توجه به شرایط محیط از جمله: هوای آزاد، حرارت، زیرخاک و …)

▪️هوایی یا زمینی بودن( در مشخصات کابل های هوایی درج میزان ولتاژ ضروری نیست، اما در کابل های زمینی علاوه بر مشخصات فنی کابل، ولتاژ نیز باید درج گردد.)

▪️اثر هارمونی (ولتاژ یا جریان از شکل سینوسی خود خارج شده، یا به صورت سینوسی کامل نباشد، دچار هارمونیک شده)

▪️درصد افت ولتاژ و …

 انواع سیم و کابل برق

1. 1. افشان یا انعطاف پذیر

که قابلیت انعطاف پذیری آن نسبت به سیم های دیگر بیشتر است، و در تجهیزاتی که تا 750 ولت هستند، کاربرد دارند.

به طور کلی از این سیم در زمینه های مختلف استفاده می شود که از جمله می توان، تاسیسات و صنعت ساختمان سازی و تجهیزات الکتریکی را نام برد. (قانون استفاده از این سیم ها سر سیم زده شود یا به صورت قلع اندود استفاده گردد.)

2. 2. مفتولی، تک لا یا سیم خشک

در سیم های مفتولی ولتاژ نامی 750/450 ولت است.

این نوع کابل ها ثابت و غیرقابل انعطاف هستند، به همین دلیل در جاهایی بکار برده می شود که انعطاف و تحرک مورد نیاز نباشد.

سیم های مفتولی بیشتر در بعضی تابلو های برق برای فرم بندی و شکل دهی استفاده می شود و در ﺗﺄﺳﻴﺴﺎﺗﻲ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﺛﺎﺑﺖ ﻧﺼﺐ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ، در ﻧﻘﺎﻃﻲ ﺧﺸﻚ در داﺧﻞ ﻟﻮﻟﻪ، روی دﻳﻮار، داﺧﻞ دﻳﻮار و … استفاده می شوند.

3. 3. نیمه افشان یا نیمه مفتولی( مقاطع بیشتر ازmm²10  را دارند.)

این نوع سیم یا کابل ها به صورت مجموعه ای از مفتول ها هستند، که از انعطاف پذیری کمتری نسبت به کابل های افشان برخوردار هستند، این نوع کابل ها جزء کابل هایی با ولتاژ ضعیف هستند، که تعداد رشته ها در آنها از 1 تا 5 متغیر است.

سیم افشان، مفتولی و نیمه افشان

شعاع خمش کابل ها

هنگام عملیات نصب، کابل ها را نباید زیاد خم کرد، بلکه باید مقداری انحنا دهیم که میزان این انحنا از طریق فرمول زیر قابل محاسبه است:

در کابل های دارای روپوش فلزی یا آرمور

r=9×(D+d)

و در کابل های بدون روپوش فلزی

r=8×(D+d)

 r: شعاع خمش کابل

D: قطر خارجی کابل

d:قطر هادی بزرگترین رشته کابل