سیم و کابل یکی از مهم‌ترین تجهیزات در صنعت برق هستند. این تجهیزات وظیفه انتقال جریان برق از نقطه‌ای به نقطه دیگر را بر عهده دارند. بدون سیم و کابل بسیاری از صنایع و حتی زندگی روزمره انسان مختل می‌شود. هادی مهم‌ترین بخش در ساختار یک سیم برق به حساب می‌آید. همان‌گونه که از نام هادی مشخص است، وظیفه آن هدایت جریان الکتریکی است. سیم و کابل ابهر در این مقاله به ارائه اطلاعات تکمیلی در رابطه با هادی های مورد استفاده در سیم برق می‌پردازد. پس در ادامه مقاله با ما همراه باشید.

هادی الکتریکی چیست و چه کاربردی دارد؟

هادی به موادی اطلاق می‌شود که رسانای خوبی برای عبور جریان الکتریکی هستند و یا توانایی عبور حرارت از خود را داشته باشند. هادی الکتریکی، پایه اصلی سازوکار سیم و کابل است؛ به ‌طوری‌ که صنعت برق بدون هادی‌های الکتریکی از دور خارج می‌شود و عملا دیگر هیچ‌گونه فعالیتی در این صنعت انجام نخواهد شد. در یک رسانای الکتریکی، زمانی که اختلاف پتانسیل روی آن‌ها اعمال می‌شود، بارهای الکتریکی از اتمی به اتم دیگر حرکت می‌کنند.

با وجود الکترون‌های آزاد در سراسر ساختار فلزات، این مواد، توانایی انتقال جریان الکتریکی را کسب می‌کنند؛ با این ‌حال، همه فلزات رسانای خوبی نیستند و میزان رسانایی در فلزات مختلف فرق می‌کند. در میان این مواد، فلز مس به دلیل رسانایی بالا و دیگر ویژگی‌های مطلوب، به ‌طور گسترده در صنعت سیم و کابل به کار گرفته می‌شود. برخی فلزات حتی رسانایی بیشتری از مس دارند؛ اما به دلایل مختلف، کمتر به عنوان هادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آن جمله می‌توان به فلز نقره اشاره کرد که رسانایی بالایی دارد ولی بسیار گران است و به جهت استفاده در سیم و کابل مقرون‌به‌صرفه نیست. از رساناهای الکتریکی به شکل سیم نیز استفاده می‌شود.

انواع هادی الکتریکی

هادی سیم و کابل‌ها را می‌توان با فلزات جامد گوناگونی نظیر مس، آلومینیوم، نقره و انواع آلیاژها ساخت. با این ‌حال، بهترین گزینه برای انتقال جریان الکتریکی، هادی‌های مسی و آلومینیومی هستند که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را در صنعت دارند. هادی مسی رسانایی بالاتر و هزینه‌ای سنگین‌تر در قیاس با هادی آلومینیومی دارد؛ در صورتی ‌که هادی آلومینیومی وزنی سبک‌تر دارد و ارزان‌تر است. در اینجا انواع هادی‌های الکتریکی را بر اساس نوع کاربرد آن‌ها طبقه‌بندی و مورد بررسی قرار می‌دهیم.

هادی‌های خطوط انتقال

شاخصه مهم در هادی‌های مورد استفاده در خطوط انتقال، وزن کم آن‌ها است. از همین رو است که معمولا از هادی‌های آلومینیومی بدین منظور استفاده می‌شود؛ زیرا همان‌طور که قبلا گفتیم، آلومینیوم فلزی سبک است. از هادی‌های مسی به‌ندرت در خطوط انتقال استفاده می‌شود؛ چراکه فلز مس وزن بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد. گفتنی است هادی‌های مسی مقاومت الکتریکی پایینی را فراهم می‌کنند. به ‌طور کلی هادی‌های خطوط انتقال را می‌توان در دو دسته زیر قرار داد:

هادی تکی: هر فاز با یک هادی تشکیل می‌شود.
هادی چندتایی: هر فاز با چند هادی تشکیل می‌شود.

هادی AAC

هادی‌های تمام آلومینیومی از رشته‌های مفتولی آلومینیومی به‌هم‌تابیده، ساخته می‌شوند. آلومینیوم مورد استفاده در این هادی ها از درصد خلوص بالایی برخوردار است. این هادی ها به صورت لایه‌لایه ساخته می‌شوند؛ آنچنان‌ که به هر لایه که روی لایه قبلی قرار می‌گیرد، 6 عدد رشته مفتولی اضافه می‌شود. هادی تمام آلومینیوم AAC، علاوه بر وزن کم و قیمت پایین‌تر نسبت به هادی‌های مسی، در مقابل خوردگی نیز مقاومت بالایی دارد. با توجه به همین ویژگی‌ها است که از این هادی در سیم‌کشی بسیاری از صنایع و همچنین در حوزه خطوط انتقال استفاده می‌شود.

هادی AAAC

هادی‌های AAAC ساختاری مشابه با هادی‌های سری AAC دارند؛ با این تفاوت که در این نوع هادی‌ها از دو عنصر منیزیم و سیلیسیم برای افزایش استحکام در مقابل خوردگی استفاده می‌شود. همین موضوع باعث بالا رفتن تنوع عملکردی این محصول شده است. با توجه به مقاومت بالای هادی AAAC، در خطوط انتقال مناطق ساحلی که نیاز به کابل‌های بسیار مقاوم دارند، از این هادی استفاده می‌شود.

هادی آلومینیومی ACSR

هادی‌های آلومینیومی ACSR از دو بخش تشکیل شده‌اند. بخش مرکزی شامل رشته یا رشته‌های مفتولی فولادی است. قسمت پیرامونی بخش مرکزی نیز با رشته‌های مفتول آلومینیومی و با هدف افزایش مقاومت مکانیکی هادی ساخته می‌شود. از این نوع هادی در خطوط انتقال هوایی با فاصله زیاد دکل‌ها و همچنین در شرایط آب و هوایی سخت استفاده می‌شود. این هادی به‌خوبی می‌تواند در شرایط سخت آب و هوایی از عهده کار برآید و وظیفه خود را بدون اختلال انجام دهد.

هادی SLAC

هادی SLAC الگوی ساختاری یکسانی با هادی ACSR دارد؛ با این تفاوت که هادی‌های SLAC با استفاده از رشته‌هایی با مقاطعی غیر دایره‌ای ساخته می‌شوند. این هادی‌ها در مقایسه با هادی‌های ACSR با مقاطع تقریبا یکسان، مقاومت الکتریکی کم‌تری دارند. مقاومت کمتر در این نوع هادی‌ها با هدف کم‌تر شدن تلفات الکتریکی در خطوط انتقال هوایی ایجاد می‌شود.

هادی TACSR

در ساختار این نوع هادی از زیرکونیوم، با هدف افزایش مقاومت حرارتی هادی استفاده می‌شود. این محصول از درجه مقاومت بالاتری در مقایسه با هادی ACSR برخوردار است؛ به‌طوری‌که این هادی تا دمای 150 درجه سانتی‌گراد را متحمل می‌شود؛ آنچنان‌ که در این دما نیز هیچ اختلالی در عملکرد کابل به وجود نمی‌آید. این ویژگی در محیط‌های با حرارت بالا در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است.

هادی فولادی با روکش آلومینیومی

مرکز این نوع هادی از جنس فولاد است. در ساختار این محصول از یک پوشش آلومینیومی بر روی مرکز فولادی استفاده می‌شود. این پوشش آلومینیومی وظیفه محافظت از مرکز فولادی را بر عهده دارد و از خوردگی یا ساییدگی بخش مرکزی جلوگیری می‌کند. از این نوع هادی در خطوط هوایی انتقال به عنوان سیم دارای محافظ استفاده می‌شود.

مشخصات فنی هادی‌های خطوط انتقال بر اساس استانداردهای DIN و BSTN

همچون هر محصول دیگری برای هادی‌های الکتریکی نیز استانداردهایی وجود دارد که تولیدکنندگان بر اساس آن‌ها محصولات خود را می‌سازند. استانداردهای DIN و BSTN دو استاندارد معروف و معتبر هستند که در سراسر جهان مورداستفاده قرار می‌گیرند. در اینجا قصد داریم مشخصات فنی هادی‌های هوایی تمام آلومینیومی را بر اساس استانداردهای DIN48201 و BSTN50182 بیان کنیم.

مشخصات فنی هادی‌های هوایی تمام آلومینیومی بر اساس استاندارد DIN48201

مقاومت الکتریکی (Ω/km)	نیروی کششی محاسباتی (Kgf)	وزن (Kg/km)	سطح مقطع (mm2)	قطر بیرونی (mm)	قطر رشته آلومینیوم (mm)	تعداد رشته آلومینیومی	کد یا نام
2.09127	453	43	15.89	5.1	1.70	7	16
1.37047	651	66	24.24	6.3	2.10	7	25
0.96700	979	94	34.36	7.5	2.50	7	35
0.67153	1409	135	49.48	9.0	3.00	7	50
0.69063	1377	133	48.35	9.0	1.80	19	50.1
0.50740	1875	181	65.81	10.5	2.10	19	70
0.35802	2657	236	93.26	12.5	2.50	19	95
0.28541	3333	322	116.99	14	2.80	19	120
0.22742	4191	405	147.11	15.8	2.25	37	150
0.18421	5174	500	181.62	17.5	2.50	37	185
0.13835	6909	670	242.53	20.3	2.25	61	240
0.11206	8530	827	299.42	22.5	2.50	61	300
0.08386	11398	1105	400.13	26.0	2.89	61	400
0.06713	14238	1381	499.82	29.1	3.23	61	500
0.05369	17838	1733	626.18	32.6	2.96	91	625
0.04192	22848	2226	802.06	36.9	3.35	91	800
0.03367	28477	2767	999.68	41.1	3.74	91	1000

مشخصات فنی هادی‌های هوایی تمام آلومینیومی بر اساس استاندارد BSTN50182

مقاومت الکتریکی (Ω/km)	استحکام کششی (KN)	وزن متریک (Kg/km)	قطر هادی (mm)	قطر سیم (mm)	تعداد رشته	سطح مقطع (mm2)	کد
1.7480	5.55	51.4	5.55	1.85	7	18.8	BOX
1.3828	7.02	64.9	6.24	2.08	7	23.8	ACACIA
1.0926	8.88	82.2	7.02	2.34	7	30.1	ALMOND
0.9273	10.46	96.8	7.62	2.54	7	35.5	CEDAR
0.7797	12.44	115.2	8.31	2.77	7	42.2	BEODAR
0.6875	14.11	130.6	8.85	2.95	7	47.8	FIR
0.5494	17.66	163.4	9.90	3.30	7	59.9	HAZEL
0.4591	21.14	195.6	10.8	3.61	7	71.6	PINE
0.3913	24.79	229.5	11.7	3.91	7	84.1	HOLLY
0.3665	26.47	245.0	12.1	4.04	7	89.7	WILLOW
0.2767	35.07	324.5	14.0	4.65	7	118.9	OAK
0.2192	44.52	414.3	15.9	3.18	19	150.9	MULBERRY
0.1830	53.31	496.1	17.4	3.48	19	180.7	ASH
0.1568	62.24	579.2	18.8	3.76	19	211.0	ELM
0.1387	70.61	659.4	20.1	2.87	37	239.4	POPLAR
0.1095	89.40	835.2	22.6	3.23	37	303.2	SYCAMORE
0.0917	106.82	997.5	24.7	3.53	37	362.1	UPAS
0.0693	141.31	1 319.6	28.4	4.06	37	479.0	YEW
0.666	146.93	1 372.1	29.0	4.14	37	498.1	TOTARA
0.0567	173.13	1 622.0	31.5	3.50	61	586.9	RUBUS
0.0505	194.53	1 822.5	33.4	3.71	61	659.4	SORBUS
0.0406	242.24	2 269.4	37.3	4.14	61	821.1	ARAUCARIA
0.0334	293.88	2 753.2	41.0	4.56	61	996.2	REDWOOD

انواع هادی‌های مورداستفاده در سیم برق

مواد اولیه بسیاری برای انتقال انرژی الکتریکی استفاده می‌شوند؛ اما بیشتر هادی‌ها تنها از چند ماده اولیه ساخته شده‌اند که عبارتند از مس، فولاد با روکش مس، آلومینیوم و آلیاژهای قوی. برای کاربردهای غیرمعمول، هادی‌هایی از جنس نیکل خالص، نقره خالص، آلومینیوم به همراه مس و آلیاژها و ترکیبات دیگر فلزی نیز ساخته می‌شوند. این فلزات اغلب با روکش پلاستیکی، پلی‌اتیلن، آزبست، ترموپلاستیک یا مواد کامبره‌ ‌لاک‌ دار به عنوان عایق پوشانده می‌شوند؛ این مواد دارای تحرک بسیار پایین الکترون هستند و در واقع تعداد الکترون‌های آزاد در آن‌ها کم است یا اصلا وجود ندارد. فلزات رسانا از میزان رسانایی یکسانی برخوردار نیستند و همه‌ عایق‌ها نیز به یک اندازه در برابر حرکت الکترون مقاوم نخواهند بود. علاوه بر این، برخی از مواد در شرایط مختلف، دچار تغییراتی در خواص الکتریکی خود می‌شوند. در ادامه چند مورد از رایج‌ترین هادی‌های مورد استفاده در سیم برق را که سبب هدایت الکتریکی می‌شوند، بررسی خواهیم کرد.

مسی

مس پرکاربردترین ماده‌ رسانا و از رایج‌ترین هادی‌های مورد استفاده در سیم برق است. از جمله خواص فیزیکی مس می‌توان به رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، شکل‌پذیری و قابلیت لحیم پذیری زیاد، نقطه‌ی ذوب بالا و مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و سایش اشاره کرد که آن را به یکی از بهترین هادی‌های مورد استفاده در سیم برق تبدیل می‌کند.

فولادی با روکش مس

فولاد با روکش مس، رسانایی بالای مس را با مقاومت فولاد ترکیب می‌کند. در حال حاضر سه نوع از این ماده تولید می‌شوند که اساسا در روش تولید فلز کامپوزیت متفاوت هستند. در یک نوع، جوش مذاب به ‌طور دائم دو جزء را به هم متصل می‌کند. در روش دیگر، یک لایه مس روی یک میله فولادی آبکاری می‌شود و در سومین روش، مس و فولاد به‌طور متالورژیک به یکدیگر پیوند می‌خورند. در هادی مس فولادی (SCC)، یک یا دو لایه رشته‌ مسی، یک رسانای مس فولادی را احاطه کرده و بدین ترتیب هسته‌ فولادی، مقاومت کششی را به هادی اضافه می‌کند.

آلیاژهای با مقاومت بالا

اگرچه این مواد گران‌تر از سیم‌های فولادی با روکش مس هستند؛ اما قدرت و انعطاف‌پذیری بیشتری را با افزایش اندک مقاومت DC ارائه می‌دهند. در این آلیاژها معمولا مس کادمیوم-کروم، مس کادمیوم، مس کروم و زیرکونیوم مورداستفاده قرار می‌گیرند. این نوع هادی نیز جزء هادی‌های پرکاربرد در صنعت محسوب و در محیط‌های کاری مختلف استفاده می‌شود.

فولاد ضدزنگ

فولاد ضدزنگ برای سیم‌ها و کابل‌های سربی پزشکی استفاده می‌شود. فولاد ضدزنگ در مقایسه با مس رسانایی ضعیفی دارد. از همین رو ممکن است برای بهبود رسانایی آن از طلا استفاده شود؛ بدین ترتیب که از طلا به عنوان روکش فولاد استفاده می‌کنند. این نوع هادی در صنعت پزشکی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آلومینیومی

آلومینیوم از جمله فلزات پرمصرف برای ساخت هادی الکتریکی است. این فلز اگرچه به اندازه مس رسانای خوبی نیست؛ اما برای کاربردهایی مانند کابل‌های توزیع قدرت بزرگ که از روی ستون‌های برق عبور می‌کنند، بسیار مناسب است؛ زیرا ضمن فراهم کردن رسانایی لازم، وزن کمی هم دارد. کابل‌های مسی برای چنین کاربردی بسیار سنگین هستند. آلومینیوم همچنین با خواص منحصربه‌فرد خود در ساخت ترانزیستورها و دیودها نیز به کار می‌رود.

همان‌گونه که قبلا بیان شد، با وجود این‌که نقره رسانای بهتری از مس است؛ اما به دلیل گران بودن، تنها در موارد بسیار خاص مورداستفاده قرار می‌گیرد. در نظر داشته باشید که هادی‌های مورداستفاده در سیم‌های برق با توجه به موارد مختلف از جمله قطر سیم، کاربرد و میزان دما و رطوبت محیط کاری مورد نظر، متنوع هستند.

جمع‌بندی

با توجه به موارد ذکرشده، هادی‌های الکتریکی یا هادی‌های مورد استفاده در سیم برق از فلزاتی مانند مس و آلومینیوم تولید می‌شوند. اغلب سیم‌ها از مس ساخته می‌شوند؛ زیرا این فلز، الکتریسیته را به‌خوبی هدایت می‌کند و در عین ‌حال، انعطاف‌پذیری بالایی دارد و مقاومت بسیار کمی را نیز ایجاد می‌کند. به‌ طور کلی سیم‌های انعطاف‌پذیر و دارای سطح مقطع مدور از فلزات و آلیاژهای مختلف چون آهن، فولاد، برنج، برنز، مس، آلومینیوم، روی، طلا، نقره و پلاتین ساخته می‌شوند.

شرکت سیم و کابل ابهر با استفاده از پیشرفته‌ترین دستگاه‌ها و تجهیزات و به‌روزترین متدهای تولید به ساخت هادی‌های آلومینیومی خطوط انتقال می‌پردازد و یکی از برترین برندها در کشور در زمینه تولید هادی‌های خطوط انتقال به ‌حساب می‌آید. برای خرید از محصولات باکیفیت کابل ابهر می‌توانید به صورت اینترنتی و یا از طریق نمایندگی‌های فروش این شرکت در سراسر کشور اقدام نمایید. در پایان، امیدواریم اطلاعات ارائه‌شده در این مقاله برای شما مفید واقع شده باشند.

Admin Arianabhar

می 16, 2022