کابل برق چیست و کاربردهای آن

کابل برق چیست؟

کابل برق یک ساختار تشکیل‌دهنده از چندین سیم یا رشته رسانا است که با یکدیگر تنها یا با استفاده از عایق‌ها به هم متصل شده‌اند. این کابل‌ها برای انتقال جریان الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر و اتصال دستگاه‌ها و سیستم‌های الکتریکی به یکدیگر به کار می‌روند. کابل‌ها معمولاً حاوی چندین لایه شامل روکش، عایق، سیم رسانا، و در برخی موارد لایه محافظ می‌شوند.

کابل‌های برق تنوع زیادی بر اساس نوع و کاربرد خود دارند. این کابل‌ها ممکن است در صنایع مختلف و برای کاربردهای گوناگونی مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، کابل‌های برق برای انتقال برق در شبکه‌های توزیع برق، اتصالات دستگاه‌های الکتریکی در صنایع، ساختمان‌ها، خودروها، و حتی در تجهیزات پزشکی و مخابرات به کار می‌روند.

ویژگی‌های کابل‌های برق ممکن است شامل نوع و جنس مواد رسانا، ظرفیت تحمل ولتاژ، نوع عایق، مقاومت الکتریکی، و سایر ویژگی‌های فنی مورد نیاز برای کاربردهای خاص باشد. همچنین، بسته به محیط استفاده و نیازهای ایمنی، برخی کابل‌ها ممکن است با لایه‌های محافظی مانند عایق‌های ضدآب یا مواد مقاوم در برابر حرارت پوشش داده شوند.

کابل‌های برق از اهمیت زیادی برای انتقال ایمن و بهینه انرژی و اطلاعات در مختلف زمینه‌ها برخوردارند و در توسعه فناوری و صنعت نقش بسیار مهمی دارند.

-انواع کابل برق و کاربرد آن از نظر مکان استفاده

از نظر عملکرد و استفاده می توان به صورت کلی کابل ها را به سه دسته اصلی تقسیم بندی کرد که به شرح زیر هستند:

1.  کابل ساختمانی: این نوع کابل که در همه جا یافت می شود کابل هایی از هادی های مسی و غلاف های PVC هستند.
2. کابل های زمینی: این نوع کابل ها برای انتقال برق از داخل خاک استفاده می شود. کابل های زمینی اغلب دارای هادی مسی و عایق و غلاف P.E.T هستند و در صورت لزوم به سیم با نوار فولادی مسلح می شود.
3. کابل های هوایی: از این کابل ها با مهار فولادی در مکان هایی استفاده می شود که لازم است کابل بر روی تیرهای برق آویزان باشد. در کابل های هوایی از یک سیم رشته ای از جنس فولاد گالوانیزه به موازات آن استفاده می شود و از یک غلاف از جنس مواد پلی اتیلن بر روی آنها استفاده می شود.

-انواع کابل برق و کاربرد آن از نظر ساختمان داخلی آن

کابل برق به صورت کلی از سه قسمت اصلی تشکیل شده است که شامل هادی کابل، عایق کابل و غلاف کابل هستند. البته تعدادی از کابل ها ممکن است که فاقد غلاف باشند. کابل ها از نظر ساختمان داخلی دارای تفاوت های ویژه ای هستند و به چند دسته تقسیم می شوند. رایج ترین طبقه بندی کابل ها از نظر ساختمان درونی آنها به شرح زیر است:

1.  کابل پروتودور: زمانی که در کارخانه ها و شبکه های مختلف نیاز به کابلی برای انتقال و توزیع انرژی الکتریسیته تا ۱ کیلو وات باشد از کابل پروتودور استفاده می شود.
2.  کابل دریایی: این کابل نوعی از کابل پروتودور است که برای انتقال انرژی برق تا ۱۰ کیلو وات از بستر رودخانه ها و دریاها استفاده می شود.
3.  کابل با عایق پلاستیکی: هرچند که امروزه این نوع کابل تولید نمی شود اما کاربرد آن در کشش ها بود.
4.  کابل با عایق کاغذی: کابل با عایق کاغذی در ساختمان سازی و شبکه های استفاده های زیادی دارد.
5.  کابل با غلاف سربی: این نوع کابل نیز دارای کاربردهای زیادی است که مهم ترین آنها در پمپ بنزین ها، تصفیه خانه ها و مناطق ذخیره نفت است.
6. کابل با عایق آلومینیوم: زمانی که به کابلی برای انتقال انرژی از طریق زمین است، کابل با عایق آلومینیوم بهترین انتخاب است.

-انواع کابل برق و کاربرد آن از نظر سطح ولتاژ یا فشار

از نظر فشار و سطح ولتاژ نیز می توان کابل های برق را به گروه های مختلفی با کاربردهای متنوع تقسیم بندی کرد که مهم ترین آنها به شکل زیر هستند:

کابل فشار قوی

این نوع از کابل ها با هادی مس یا آلومینیوم و با عایق XLPE ساخته می شوند و می توانند ولتاژهای بالاتر ۳۶۰۰۰ وات را تحمل کنند (حداکثر توان تحمل آنها به ۲۳۰۰۰۰ ولت می رسد. البته). عایق XLPE (پلی اتیلن متقابل) بر روی هادی مسی یا آلومینیومی کابل برق تزریق می شود. این کار با استفاده از خط CCV که توسط کامپیوتر کنترل می شود انجام می شود. این عایق باید کاملا یکدست و یکنواخت باشد و از هرگونه ناخالصی و خلل و فرجی عاری باشد. عایق XLPE از نظر شیمیایی و فیزیکی تمایل بسیار زیادی برای تشکیل زنجیره با مولکول های آب دارد بنابراین اگر آب یا بخار آن در لایه عایق وجود داشته باشد باعث کاهش میزان مقاومت الکتریکی عایق خواهد شد.

• کابل های فوق فشار قوی توان تحمل جریان برق تا ۴۰۰۰۰۰ ولت را دارند. این کابل ها با علامت EHV شناخته می شوند.

کابل فشار متوسط

این کابل ها نیز مانند کابل فشار قوی، کابل های با عایق XLPE و هادی مس یا آلومینیوم هستند با این تفاوت که تحمل ولتاژ آنها کمتر از ۳۶۰۰۰ وات است. بیشترین کاربرد این نوع کابل ها در مناطق شهری و صنعتی است.

کابل فشار ضعیف

کابل فشار ضعیف به دسته ای از کابل های برق گفته می شود سطح ولتاژ ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ ولت را تحمل می کنند و شامل انواع کابل های مسی و آلومینیومی هستند که با پلیمرهای مختلف عایق شده اند. این کابل ها کاربردهای مختلفی در انتقال انرژی برق از جمله ایجاد روشنایی و انتقال نیروی متحرکه به الکتروموتورها دارند. کابل های فشار ضعیف بر اساس نوع استفاده ای که از آنها می شود می توانند به انواع مختلفی تقسیم شوند که شامل کابل های ضد آتش (برای محیط های حساس که اطفا حریق بسیار مهم است)، کابل های مقاوم در برابر شعله (برای محیط های با احتمال آتش سوزی بالا)، کابل های با غلاف سربی، کابل های مسلح (ایجاد حفاظت الکتریکی)، کابل های بدون هالوژن و تعدادی دیگر از کابل ها هستند.

• کابل های فشار ضعیف دارای سطوح ولتاژ ۳۰۰/۳۰۰, ۳۰۰/۵۰۰, ۴۵۰/۷۵۰ و ۶۰۰/۱۰۰۰ ولت می باشند.

کابل ساختمانی

کابل های ساختمانی وظیفه تقسیم برق در ساختمان را بر عهده دارند که دارای ساختارهای متفاوتی هستند. از مهم ترین ساختارهای کابل ساختمانی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. کابل انعطاف پذیر (Flexible) که هادی آن باید از نوع Flexible باشد و عایق آن نیز از نوع PVC یا Rubber است که عایق پی وی سی آن می تواند ۷۰ درجه یا ۹۰ درجه سلسیوس باشد.
2. کابل Heat Resistant نوع دیگری از کابل ساختمان است که هادی آن Flexible خواهد بود و عایق آن از Silicon Ruber است. این کابل ها تحمل حرارت تا دمای ۱۸۰ درجه را خواهند داشت و برای بالا بردن مقاومت آن در برابر صدمات مکانیکی از روکش Class Fiber Braid استفاده می شود.

کابل ابزار دقیق

کابل ابزار دقیق به نوعی از کابل های برق گفته می شود که دارای سطح ولتاژ ۲۴ تا ۱۱۰ ولت است و در سیستم های کنترلی برای دریافت و ارسال سیگنال های دیجیتال و آنالوگ به سایر تجهیزات و سنسورها استفاده می شوند.

کابل برق ضد آتش

همانطوری که از نام آن پیداست، کابل ضد آتش باید در مقابل آتش مقاومت بالایی داشته باشد. این کابل ها معمولا در اماکن عمومی که از سیستم های اضطراری استفاده می کنند مورد استفاده قرار می گیرند. این کابل ها نباید آتش را منتقل کنند، به سوختن ادامه بدهند یا ایجاد دود بکنند.

هم چنین بخوانید:نکات خرید محافظ برق:محافظی برای ایمنی دستگاه های الکتریک

-انواع کابل برق و کاربرد آن بر اساس نوع هادی

کابل های برق را می توان بر اساس نوع و ساختار هادی آنها نیز دسته بندی کرد که به شرح زیر هستند:

1. نوع هادی: شایع ترین هادی ها در صنعت کابل برق، مس و آلومینیم با خلوص زیاد هستند (بالای ۹۹ درصد) که به صورت آنیل شده و یا آنیل نشده از آنها استفاده می شود (آنیل به عملیات حرارتی گفته می شود که باعث تبلور مجدد بلورهای فلز می شود). این عملیات باعث منعطف و نرم شدن سیم هادی می شود که در جریان عملیات مکانیکی کشش و نورد سخت و شکننده شده اند.
2. ساختار هادی: از نظر ساختار هادی می توان کابل برق را به سه دسته مختلف تقسیم کرد که تقریبا مشابه با تقسیم بندی بر اساس تعداد رشته ها است.

• هادی مفتولی که از یک مفتول مجرد با سطح مقطع دایره یا اشکال دیگر تشکیل می شود و به عنوان هادی کلاس یک شناخته می شود.
• هادی استرند شده که آن را کلاس دو می نامند و از تابیدن چند مفتول ساده حول یکدیگر به دست می آیند. در این هادی بعضی از رشته ها می توانند تاب نداشته باشند؛ مانند ۷ رشته مرکزی در هادی ۳۷ یا ۶۱ رشته. تعداد رشته های تشکیل دهنده ی هادی استرند شده معمولا ۷، ۱۹، ۳۷، ۶۱، ۹۱ رشته می باشد.
• هادی افشان که با نام کلاس پنج شناخته می شود و از چندین رشته سیم نازک آنیل شده که به طور نامنظم به هم تابیده (بانچ شده) تشکیل می شود و برای تولید سیم های عایق شده منعطف و یا کابل های منعطف به کار می رود.

-انواع کابل برق از نظر کاربرد

نوع دیگری از تقسیم بندی انواع کابل برق و کاربرد آن را می توان بر اساس نقطه نظر کارکرد آنها انجام داد. بر این اساس کابل های برق را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد.

1. کابل غیر مسلح: این نو از کابل های برقی فاقد ساختمان مقاومتی در برابر عوامل خارجی است و فقط از نظر جریان الکتریکی عایق شده اند.
2. کابل مسلح: کابل مسلح به نوعی از کابل های برق گفته می شود که برای تحمل ضربه ها، فشار، نفوذ رطوبت و مقاومت در برابر عوامل خارجی طراحی شده اند و برای این منظور از نوارهایی از فولاد و غلاف¬ های سربی در آنها استفاده می شود.

البته بر اساس نوع کاری که کابل های برق انجام می دهند می توان تقسیم بندی دیگری برای انواع کابل برق و کاربرد آن انجام داده که به شرح زیر خواهند بود:

• کابل برق با هدف انتقال قدرت که به صورت زمینی یا هوایی استفاده می شوند و شامل سه نوع کابل فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی هستند.
• کابل برق با هدف انتقال سیگنال که برحسب نوع سیگنال، کابل های کنترل، ابزار دقیق و انتقال داده ها دسته بندی می شوند.
• کابل برق با هدف تأمین روشنایی و راه اندازی وسایل برقی در ساختمان ها که در زیر یا روی سطح نصب می شوند و از نوع کابل های سبک هستند. این نوع کابل ها در تابلوهای توزیع، سیم کشی داخلی تجهیزات و وسایل برقی کوچک با تنش مکانیکی کم به کار می روند.

-انواع کابل برق و کاربرد آن از نظر جنس عایق

نوع دیگری از تقسیم بندی کابل برق و کاربرد آن را می توان به نوع و جنس عایق های به کار رفته در آن تعمیم داد. ویژگی هایی مانند سختی، نرمی، دانسیته، مقاومت در برابر اشاعه شعله، دمای نقطه کار محیط، کم دود بودن، کم یا زیاد بودن ضریب دی الکتریک، مقاوم بودن در برابر ساییدگی، روغن و دیگر مواد شیمیایی و فقدان هالوژن می تواند در نوع تعین نوع عایق کابل برق موثر باشد. هر کدام از عایق های کابل برق می توانند چندین ویژگی از ویژگی های نامبرده را همزمان داشته باشند. انواع کابل برق و کاربرد آن از نظر نوع عایق به بیش از ۱۰ نوع تقسیم می شوند که مهم ترین آنها به شرح زیر است:

کابل برق با عایق پلی اتیلن

همانگونه که گفته شد به این نوع کابل PEX یا XLPE گفته می شود که توسط شبکه ای شدن ساختار خطی پلی اتیلن ساخته می شود. این ساختار شبکه ای از اتصال کربن های زنجیر اصلی پلی اتیلن ایجاد می شود و این اتصالات باعث می شود حرکت زنجیره ها نسبت به هم محدود شود و این گونه در برابر گرما، سرما و دیگر انرژی ها مقاوم خواهند بود و تغییری نخواهند داشت. این عایق بهترین عملکرد را در دمای اتاق و بالاتر دارد بنابراین برای ساختمان سازی استفاده های فراوانی دارد و برای کابل های ضد آتش، کابل دریایی و هوایی می تواند مفید باشد.

کابل برق با عایق الاستومری

کابل های الاستومری برای استفاده در محیط هایی با دمای بالا و یا موقعیت هایی که دما به وسیله نیروی دیگری افزایش می یابد مناسب هستند. این نوع از کابل ها می توانند در شرایط طولانی مدت دمای ۹۰ درجه بالای صفر را تحمل کنند اما در شرایط کوتاه مدت می توانند حتی تا ۲۵۰ درجه دما را تحمل کنند. در صورتی که روکش الاستومری توسط اکستروژن بر روی کابل اعمال شود، لازم است که این روکش ۲ یا چند لایه باشد تا بتواند سطح ولتاژ ۱۱۰۰ ولتی را تحمل کند.

کابل برق با عایق رابری

کابل های رابری برای استفاده در تجهیزاتی مانند ترانس های برقی و ژنراتورها  استفاده می شوند. این کابل ها برای استفاده طولانی مدت در شرایط عادی و همچنین اطمینان از امنیت بالا در ایستگاه های تولید نیرو از اهمیت بالایی برخوردارند.

کابل برق با عایق PVC

این نوع کابل که به دلیل قیمت مناسب و مقاومت بالا در محیط های شیمیایی، استفاده های زیادی دارد به اختصار PVC نامیده می شود. این کابل ها به صورت کلی برای لوازم خانگی، سیم کشی منازل، روشنایی و دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به آنکه در عایق این کابل از مواد نرم کننده استفاده می شود دارای استحکام کششی بالا، انعطاف پذیری مناسب و سهولت اتصال مناسبی هستند. با توجه به نحوه تولید کابل PVC می توانند کاربردهای گسترده ای داشته باشد.

-انواع کابل برق و کاربرد آن بر اساس تعداد رشته ها

تعداد رشته های کابل یکی دیگر از فاکتورهای طبقه بندی آن است. انواع کابل برق و کاربرد آن بر اساس تعداد رشته ها را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد.

• کابل های ۱ تا ۵ رشته ای که معمولا کابل های فشار ضعیف (LV) هستند.
• کابل های ۱ تا ۳ رشته ای که کابل های فشار متوسط (MV) هستند.
• کابل های ۱ تا ۳ رشته که کابل فشار قوی (HV) هستند.
• کابل های کنترل و ابزار دقیق که تعداد رشته های کابل کنترل معمولاً از ۳ رشته تا ۶۱ رشته می باشد و در موارد خاص از تعداد رشته های بالاتر نیز استفاده می شود.

نکاتی که در هنگام انتخاب کابل باید رعایت کرد

هر کابل برق با توجه به نوع آن و سطح مقطع معینی که دارد قادر به انتقال جریان مشخصی است که اگر از آن حد بیشتر شود، باعث کوتاه شدن عمر و یا سوختن کابل برق و بروز حوادث ناخوشایند خواهد شد؛ بنابراین در انتخاب انواع کابل برق و کاربرد آن باید موارد زیر را مد نظر قرار داد:

• باید به حداکثر جریان عبوری از کابل برق توجه شود.
• باید به میزان افت ولتاژ دقت کرد و نباید از حد مجاز تجاوز کند.
• درباره سطح مقطع انتخاب شده از نظر افت توان، محاسبات اقتصادی صورت گیرد.
• به نوع هادی و عایق کابل توجه شود و با توجه به محیطی که استفاده می شود انتخاب شود.