ساختار سیم و کابل به مجموعه‌ای از اجزای مختلف گفته می‌شود که در کنار هم قرار گرفته‌اند تا وظیفه اصلی کابل که انتقال جریان الکتریکی یا سیگنال‌ها است، به درستی انجام شود. هر کابل بسته به کاربرد و محیط استفاده دارای ساختار خاص خود است. در زیر اجزای اصلی تشکیل‌دهنده ساختار سیم و کابل توضیح داده شده‌اند:
1. هادی (Conductor)
- ماده: هادی معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود. مس به دلیل مقاومت الکتریکی کمتر و هدایت الکتریکی بالاتر، بیشتر استفاده می‌شود.
- شکل: هادی ممکن است به صورت رشته‌ای (Stranded) یا مفتولی (Solid) باشد. هادی‌های رشته‌ای انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و برای محیط‌هایی که نیاز به خم‌شدن مکرر است مناسب هستند.
هادی مسی (Copper Conductor):
مس یکی از بهترین هادی‌های الکتریسیته است و مقاومت الکتریکی پایینی دارد. این ویژگی باعث می‌شود تا مس به عنوان ماده اصلی در ساخت هادی‌های کابل‌های برق و مخابرات استفاده شود.
- کاربردها: کابل‌های توزیع برق، کابل‌های کنترل، کابل‌های مخابراتی و کابل‌های ابزار دقیق.
- مزایا: هدایت الکتریکی بالا، دوام و طول عمر بالا، انعطاف‌پذیری خوب.
====================
====================
هادی آلومینیومی (Aluminum Conductor):
آلومینیوم نیز یک هادی الکتریکی خوب است، اما نسبت به مس مقاومت الکتریکی بیشتری دارد. به همین دلیل، برای جبران این مقاومت، هادی‌های آلومینیومی معمولاً با سطح مقطع بزرگ‌تری ساخته می‌شوند.
- کاربردها: خطوط انتقال برق، کابل‌های هوایی و کابل‌های با ظرفیت بالا.
- مزایا: وزن کمتر نسبت به مس، هزینه تولید کمتر.
2. عایق (Insulation):
عایق‌های سیم و کابل‌ها نقش مهمی در ایمنی و عملکرد این تجهیزات دارند. عایق‌ها به عنوان لایه‌ای جداکننده بین هادی و محیط اطراف عمل می‌کنند و از تماس‌های ناخواسته و اتصال کوتاه جلوگیری می‌کنند. انواع مختلفی از مواد عایقی برای سیم و کابل وجود دارد که بسته به نوع کاربرد و شرایط محیطی انتخاب می‌شوند. در زیر به بررسی مهم‌ترین انواع عایق‌های سیم و کابل می‌پردازیم:
- کاربرد: عایق برای جلوگیری از اتصال کوتاه و نشت جریان از هادی به محیط اطراف استفاده می‌شود.
- مواد: متداول‌ترین مواد عایق شامل PVC (پلی وینیل کلراید)، XLPE (پلی‌اتیلن کراس‌لینک شده)، PE (پلی‌اتیلن) و Teflon (تفلون) هستند. انتخاب ماده عایق بستگی به شرایط محیطی و الکتریکی دارد.
عایق PVC :PVC یکی از رایج‌ترین مواد عایق در صنعت کابل‌سازی است. این ماده دارای خواص مکانیکی خوب، انعطاف‌پذیری مناسب، و مقاومت در برابر رطوبت، مواد شیمیایی و روغن‌ها است. بیشتر در کابل‌های عمومی، کابل‌های برق خانگی، کابل‌های کنترل و ابزار دقیق، و کابل‌های مخابراتی استفاده می‌شود. در دماهای بالا خاصیت مکانیکی خود را از دست می‌دهد و همچنین در صورت اشتعال دود سمی تولید می‌کند.
پلی‌اتیلن (PE – Polyethylene): پلی‌اتیلن دارای مقاومت بالا در برابر رطوبت و مواد شیمیایی است و خاصیت دی‌الکتریک بسیار خوبی دارد. به همین دلیل تلفات الکتریکی کمی دارد و در دمای بالا و پایین پایداری خوبی نشان می‌دهد. در کابل‌های فشار قوی، کابل‌های زیرزمینی، و کابل‌های مخابراتی استفاده می‌شود. شامل پلی‌اتیلن معمولی (LDPE)، پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی‌اتیلن کراس‌لینک شده (XLPE) است.
3. فیلر (Filler):
فیلر (Filler) در سیم و کابل به موادی گفته می‌شود که برای پر کردن فضاهای خالی بین هادی‌ها یا بین هادی و غلاف داخلی کابل به کار می‌روند. فیلرها کمک می‌کنند که ساختار کابل به شکل دایره‌ای یا منظم‌تر حفظ شود. این امر مخصوصاً زمانی که چندین هادی یا جفت‌های سیم در یک کابل وجود دارد، اهمیت پیدا می‌کند. فیلرها برای پر کردن فضاهای خالی بین هادی‌ها و افزایش پایداری ساختاری کابل استفاده می‌شوند. این فیلرها معمولاً از مواد پلاستیکی یا نخی ساخته می‌شوند.
4. شیلد (Shield):
- کاربرد: شیلدها برای محافظت از کابل در برابر تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و نویزها استفاده می‌شوند. شیلدها می‌توانند از فویل آلومینیومی یا بافت مسی ساخته شوند.
- انواع: ممکن است شیلد در قالب فویل (Foil Shield) یا به صورت بافته (Braid Shield) باشد. شیلدهای فویلی محافظت بهتری در برابر فرکانس‌های بالا ارائه می‌دهند، در حالی که شیلدهای بافته در برابر فرکانس‌های پایین مؤثرتر هستند.
5. روکش داخلی (Inner Sheath):
- کاربرد: لایه‌ای که برای محافظت از اجزای داخلی کابل (هادی، عایق و شیلد) و ایجاد یکپارچگی ساختاری به کار می‌رود. این لایه ممکن است از PVC، PE یا دیگر مواد مشابه ساخته شود.
6. آرمور (Armour):
- کاربرد: در کابل‌های مقاوم به فشار و کشش، مانند کابل‌های زیرزمینی، از آرمور برای افزایش مقاومت مکانیکی استفاده می‌شود. آرمور معمولاً از نوارهای فولادی یا سیم‌های فولادی گالوانیزه ساخته می‌شود.
- انواع: می‌تواند به صورت نوار فولادی (Steel Tape) یا سیم فولادی (Steel Wire) باشد.
7. روکش خارجی (Outer Sheath):
- کاربرد: روکش خارجی به عنوان لایه‌ای محافظتی برای کل کابل عمل می‌کند و کابل را از عوامل محیطی مانند رطوبت، مواد شیمیایی، ضربات مکانیکی و اشعه ماوراء بنفش محافظت می‌کند.
- مواد: معمولاً از PVC، پلی‌اتیلن، پلی‌اورتان و دیگر مواد مقاوم به شرایط محیطی ساخته می‌شود.
====================
====================
8. لایه‌های خاص دیگر:
- لایه‌های مقاوم در برابر آتش (Fire-Resistant Layers): برخی کابل‌ها دارای لایه‌های خاصی هستند که آن‌ها را در برابر حرارت و آتش مقاوم می‌سازد.
- لایه‌های محافظ در برابر آب (Water-Blocking Layers): در کابل‌هایی که در معرض رطوبت یا زیر آب استفاده می‌شوند، از لایه‌های ضد آب استفاده می‌شود.
نتیجه‌گیری:
ساختار سیم و کابل‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند در شرایط مختلف محیطی و الکتریکی به درستی عمل کنند. انتخاب صحیح کابل با توجه به ساختار آن، از اهمیت بالایی برخوردار است تا کابل بتواند وظایف خود را با کارایی و ایمنی بالا انجام دهد.