سیم و کابل یکی از ملزومات اصلی برقکشی در ساختمان به حساب میآید. در حقیقت داشتن کلید و پریزی که سیم و کابل به آن متصل نشده باشد، هیچ فایده ای ندارد. استفاده از سیم و کابل غیر استاندارد ممکن است باعث حریق و آتش سوزی شود. بنابراین انتخاب سیم و کابل مناسب یکی از مهم ترین مسائل برای جلوگیری از حریق و خطرات احتمالی است.
به طور کلی سیم و کابل ها از دو قسمتهادی و عایق تشکیل شده اند. بخشهادی یا رسانا، همان رشتههای مسی هستند. این رشتهها انعطاف پذیرند و از آلومینیوم و آلیاژهای مخصوصی ساخته میشود. بخشهادی سیمها به دو صورت تک رشته ای و چند رشته ای تولید میشوند.
قسمت عایق سیم و کابل هم در واقع غلافی است که روی سیم و کابل را میپوشاند. عایق سیم و کابل معمولاً از جنس پلاستیک پی وی سی است. عایقهای دیگر سیم و کابل ممکن است از جنس کاغذ یا ترکیبات شیمیایی دیگر باشد که البته کاربردهای خاص خود را دارند و به کار سیمکشی ساختمان نمی ایند.
سیم و کابل از هر قطر یا جنسی که باشند، در چند نوع خلاصه میشوند. سیم مفتولی، سیم نیمه افشان، کابل افشان.
سیم و کابل های مفتولی از مس نرم ساخته میشوند و بیشتر در تابلوهای برق و تاسیساتی استفاده میشوند. ولتاژ اسمی سیم مفتولی ٧٥٠ تا ٤٥٠ ولت است. سیم نیمه افشان کاربرد و ولتاژی شبیه سیم مفتولی دارد. با این تفاوت که انعطاف بیشتری نسبت به آن دارد. سیم کشی ساختمانها معمولاً از این سیم استفاده میکنند. کابل افشان انعطاف بهتری دارند و در نقاط خشک و نمناک مصرف دارند. اگر نیاز به انعطاف پذیری بیشتر و خواص مکانیکی متوسط باشد از سیم و کابل افشان استفاده میکنند.
کابل زمینی برای کابل کشی در زیر زمین، در اب و کانالها و محلهایی که امکان ضربه مکانیکی نباشد با ولتاژ اسمی ٦٠٠ تا ١٠٠٠ ولت و کابلهای هوایی با ولتاژ اسمی ١ تا ٣٦ کیلو ولت استفاده میشوند.
سیم و کابل هادیهای برق و الکتریسیته هستند که برای انتقال جریان الکتریکی بین دو محل متفاوت و ارتباط بین دستگاههای الکتریکی استفاده میشوند. به طور کلی سیم و کابل از قسمتهای زیر تشکیل میشوند.
ü هادی سیم و کابل که از جنس مس، آلومینیوم و یا مس قلع اندود است.
ü عایق سیم و کابل
ü حافظ سیم و کابل
ü زره فلزی سیم و کابل
ü روکش جدا کننده سیم و کابل
ü پوشش میانی سیم و کابل
ü روکش نهایی سیم و کابل
با این که سیم و کابل ساختمان مشابهی دارند و از نظر تعریف بخشهای مختلف بین سیم و کابل تفاوتی وجود ندارد، اما نمی توان هر دوی آنها را با هم بررسی کرد. شکل و شمایل سیم و کابل به هم شبیه است. حتی دسته بندی سیم و کابل هم مشابه هم دیگر است، اما ما سیم و کابل را به طور جداگانه بررسی میکنیم.
سیمها به سه دسته تقسیم میشوند:
ü سیم مفتولی یا سیم خشک
ü سیم نیمه افشان
ü سیم افشان
سیم مفتولی یک سیم تک رشته است و برای فرم کاری داخل تابلوهای برق استفاده میشود.هادی این سیم و کابل ها مس استانداد شده با پوششی از ماده پی وی سی است. انعطاف پذیری سیم مفتولی از دو سیم دیگر کمتر است. استفاده از سیم مفتولی در داخل دیوار به طور مستقیم مجاز نیست. این سیم دارای ولتاژ نامی ٤٥٠/٧٥٠ ولت را دارد.
این سیم دارای ولتاژ نامی ٤٥٠/٧٥٠ ولت را دارد. کاربرد سیم و کابل نیمه افشان برای مواردی است که نیاز به انعطاف بیشتری نسبت به سیمهای مفتولی است. مانند سیم مفتولی عایق از آن پی وی سی است.
ساختمان این سیم هم شبیه سیمهای دیگر است. از دو قسمتهادی و عایق از جنس پی وی سی ساخته شده است. سیمهای افشان از تعداد زیادی رشتههای نازک مسی تشکیل شده است. انعطاف پذیری این سیم و کابل از مفتولی وافشان بالاتر است. ولتاژ نامی این سیم ٣٠٠/٥٠٠ ولت است.
سیمها دسته بندیهای دیگری هم دارد. که این دسته بندیها را میتوانید در جدول زیر ببینید:
موارد مصرف | حروف مشخصه |
سیم تک لا با روکش پلاستیک برای سیم کشی ساختمان | NYA |
سیم افشان با روکش پلاستیک برای سیم کشی ساختمان | NYAF |
سیم مخصوص با روکش پلاستیک برای سیم کشی ساختمان | NSYA |
سیم مقاوم در مقابل رطوبت | NYM |
سیم با روکش پلاستیک مخصوص برای روشنایی و لوازم خانگی | NYZ |
سیم برای مصرف لوستر و چراغها | NYFA |
سیم دو رشته ای برای مصرف روشنایی(دولا) | NYFAZ |
سیم مکالمه و خبری | Y |
سیم کواکسیال | T |
١. سیم (NYA):
از این سیم برای نصب بدون حرکت در محلهای خشک و در داخل لوله ی پی وی سی و فولادی استفاده میشود. این سیم، مسی نرم با روکش پلاستیکی دارد. استفاده از این سیم و کابل در زیر گچ مجاز نیست.
٢. سیم (NYAF):
این سیم هم برای نصب بدون حرکت در محلهای خشک و در داخل لوله ی پی وی سی یا فولاد کاربرد دارد. ساختمان این سیم به شکل رشتههای نازک سیم مسی به هم تایبده شده یا روکش پلاستیک است. استفاده از این سیم هم در زیر گچ مجاز نیست.
٣. سیم (NYM):
مورد کاربرد این سیم در نصب ثابت در محلهای خشک یا مرطوب یا زیر گچ بدون لوله یا روی مقره ( مثلا کولر) است. سیمهای مسی یک لایه با عایق پی وی سی ، که چند نمونه ی آن با هم در یک کلاف روکش پی وی سی شده است.
٤. سیم (NYFA):
برای نصب ثابت در داخل لوله ی پی وی سی و فولادی استفاده میشود. برای اشیای قابل حمل استفاده نمیشود. این سیم و کابل به شکل سیمهای نازک مسی به هم تابیده با مواد پی وی سی عایق شده است.
٥. سیم (NYAFZ):
برای مصرف روشنایی و نصب ثابت کاربرد دارد. برای وسایل قابل حمل مجاز نیست. داخل آن سیمهای نازک مسی پس از این که به هم تابیده شده است که به طور موازی با هم عایق بندی میشوند.
٦. سیم (Y):
در نصب ثابت در داخل لوله ی پی وی سی و فولادی برای مصرف زنگ اخبار، تلفن و سایر دستگاههای علامت دهنده استفاده میشود.
ساختمان: سیم و کابل روکش شده با مواد پی وی سی و دو یا سه و یا چهار رشته ی به هم تابیده و تک رشته اغلب تک رشتهها در رنگهای استاندارد و در کلافهای صدمتری در بازار موجود است.
٧. کابل کواکسیال:
برای سیمهای آنتن تلوزیون و رابط دستگاههای صوتی و تصویری کاربرد دارد. در ساختمان آن یک کابل دو سیمه است که از یک رشته سیم داخلی(در مرکز کابل) یا عایق مخصوص (معمولا پی وی سی) و یک سیم خارجی (بافته شده برروی عایق سیم مرکزی) وجود دارد. بدین ترتیب سیم داخل در مقابل پارازیتهای خارجی محافظت میشود.
به طور کلی به هر نوعهادی که بتواند جریان برق را از داخل خود عبور دهد و توسط موادی از محیط اطراف خود عایق شده باشد، به طوری که ولتاژ روی سطح عایق نسبت به زمین برابر صفر و بر روی سطح سیم و کابل نسبت به زمین دارای ولتاژ فازی باشد، کابل گفته میشود.
ساختمان و اجزای تشکیل دهنده کابلهای مخابراتی کاملا با کابلهای مورد استفاده در صنعت برق فشار قوی و فشار ضعیف تفاوت دارند اما به طور کلی سیم و کابل همواره از دو قسمت اصلیهادی و عایق تشکیل شده اند. تفاوت کابلها ناشی از کاربرد آنهاست یعنی نوع کارشان موجب میشود که جنس، شکل، سطح مقطع و تعدادهادیها و عایقها با یکدیگر تفاوت داشته باشند این تفاوتها موجب تقسیم بندی کابلها میشود.
هادی از سیم و کابل مسی تقریبا خالص و دارای انعطار قابل قبول و یا از آلومنیوم و یا آلیاژهای مخصوص ساخته میشود. سطح مقطعهادیها ، با توجه به مقدار جریان عبوری و نوع کاربرد در اندازههای گوناگون و شکلهای متفاوتی درست میشوند.هادیهای کابل را از دیدگاههای مختلف میتوان تقسیم بندی نمود در این جا کابلها را از نظر سطح مقطعهادی، تعداد رشته و هم چنین از نظر کاربرد به صورت زیر مورد بررسی قرار میدهیم.
١. هادیها از نظر تعداد رشته به دو شکل تک رشته (مفتولی) و چند رشته (افشان) وجود دارند. برای مشخص کردنهادیهای تک رشته از حرف اختصاری (e) و کابلهای چند رشته از حرف اختصاری (m) استفاده میشود.
٢. هادیها از نظر شکل سطح مقطع نیز به دو شکل گرد و مثلثی (سکتور) وجود دارند.برای مشخص کردنهادیهای گرد از حرف اختصاری (r) و سیم و کابل مثلثی از حرف اختصاری (s) استفاده میشود.
٣. کابلها را از نظر کاربرد به دو دسته ی کابلهای مسلح که برای تحمل ضربهها، فشار ، نفوذ رطوبت و سایر عوامل دارای محافظند و دیگر کابلهای غیر مسلح که فاقد محافظند تقسیم میکنند.
سیم و کابل از نظر ساختاری بسیار به یکدیگر شبیه هستند. تفاوت در اجزای سیم و کابل است که باعث تفاوت بین آنها میشود. کیفیت هر کدام از این اجزا در کیفیت و کاربرد سیم و کابل تاثیر دارند. نمی شود تصور کرد که یک سیم چند رشته ای معمولی توان تحمل الکتریسیته ولتاژ بالا را داشته باشد. زیرا در کسری از ثانیه، رشتههای مسی سیم، ذوب میشوند و برای همیشه بلا استفاده میشوند. تولید اجزای سیم و کابل شکلهای مختلفی دارد که در زیر میخوانیم.
سیم و کابل دارای یک بخش اصلی به نام "هادی" هستند که وظیفه اصلی انتقال جریان الکتریسیته بر عهده این قسمت است. با توجه به میزان ولتاژ عبوری، ضخامتهادی سیم و کابل کم و زیاد میشود.هادیها معمولاً از رشتههای مسی باریک تشکیل شده اند. این رشتههای مسی انعطاف بیشتری دارند. انعطاف سیم و کابل باعث میشود که میزان استفاده از انها در مکانهای مختلف افزایش پیدا کند. ضخامت کلی رشتههای مسی در سیم و کابل به سطح مقطع سیم و کابل معروف است.
جنسهادی سیم و کابل از سیم و آلومینیوم است. هیچ سیم و کابل مشخصی را نمی توان پیدا کرد که به طور کامل از مس یا به طور کامل از آلومینیوم ساخته شده باشد. مس بیشرین وظیفه رسانایی و انتقال برق را دارد، اما به دلیل این که در ولتاژهای بالا ممکن است ذوب شود، مقداری آلومینوم به آن اضافه میشود. آلومینیوم موجود درهادی سیم و کابل خاصیت رسانایی دارد و مقاومت خیلی زیادی در مقابل عبور جریان الکتریسیته از خود نشان نمی دهد.
شکل سطح مقطع این رشتههای مسی در سیم و کابل نیز متفاوت است. سطح مقطع دایره ای و سطح مقطع مثلثی. هر کدام از این سطح مقطعها میتوانند تک رشته یا چند رشته ای باشند که با علامتهای اختصاری مخصوص به خود نمایش داده میشوند.
مهم ترین بخش سیم و کابل بعد ازهادیها، عایق آنها است. عایق، وظیفه جلوگیری از اتلاف برق در سیم و کابل را به عهده دارد. همچنین به دلیل این که معمولاً سیم و کابل ممکن است در برابر شرایط جوی، تغییرات اب و هوا یا حتی برخورد با موجودات زنده، ایجاد خطر کنند، روی سیم و کابل یک غلاف پلاستیکی از جنسPVC کشیده میشود. این غلاف PVC (پلی ونیل کلراید) با توجه به کارکرد سیم و کابل، دارای رنگ مشخصی نیز هست. اکثر سیم و کابلها میتوانند رنگ سیاه داشته باشند. رنگهای دیگری نیز مانند سبز، قرمز، زرد، آبی روشن و قهوه ای نیز در بین انواع سیم و کابل دیده میشود که برای توضیح تعداد سیمهای درون کابل استفاده میشوند.
درجه حرارت در هیچ کدام از انواع سیم و کابل نباید به بیشتر از ٧٠ درجه سانتی گراد برسد. از انجا که دمای هوا در هیچ کجای دنیا به نزدیک ٧٠ درجه سانتی گراد هم نخواهد رسید، بنابراین دمای ایده آل برای عایق کردن سیم و کابل است.
در بین سیم و کابل، کابلها به خاطر حضور در طبیعت و مواجهه بیشتر با تغییرات محیطی و ضربات فیزیکی، احتیاج دارند به وسیله چند غلاف از جنس فلزاتی مانند مس و سرب و فولاد، به علاوه مواد پلاستیکی از جنس PVC و دیگر انواع کارآمد پوشانده شوند. به طوری که دمای سطح بیرونی کابل را کنترل کنند.
برای سیم و کابل هایی که در زیر زمین قرار میگیرند، تمهیدات بیشتری نیز فکر میشود. مثلاً این نوع کابلها را روی بستری از ماسه نرم قرار میدهند و بعد روی آن را با یک لایه از آجر، میپوشانند. این کار باعث میشود که کمترین میزان گرما در سطح کابل هرگز به ٧٠ درجه سانتی گراد نرسد.
سیم و کابل نیز مانند بقیه اشیای دنیا، در طول زمان دچار افت کیفیت و کارآیی میشوند. اما نکته ای که افت کارآیی سیم و کابل را مهم میکند، انتقال الکتریسیته است. در صورت قطع برق به دلیل خرابی یا قطع سیم و کابل، ممکن است مدت زمان زیادی لازم باشد تا مشکل اصلی پیدا شود. پیدا کردن مکانی که در آن سیم و کابل ذوب شده اند و باعث قطع برق شدند، فرصت زیادی از مهندسان میگیرد. بنابراین مهندسان تلاش کرده اند که تمام این مشکلات سیم و کابل را در طول فعالیتهای ساخت و ساز خود در نظر بگیرند. لوله خرطومیهایی که در دل ساختمان کار شده اند به دلیل همین موضوع هستند که در صورت ایجاد اشکال در مجرای انتقال برق سیم و کابل بتوان به راحتی آنها را تعویض کرد.
دلایل مختلفی وجود دارد که سیم و کابل را به صورت رشتههای بسیار نازک مس تولید میکنند. مگر نمی شود مس را به صورت مفتول و با ضخامت دلخواه تولید کرد؟ چنین کاری امکان پذیر است، اما گرایش بازار به این نوع سیم و کابلهای رشته ای است. دلیل اصلی تمایل خریداران به سیم و کابلهایی که از رشتههای نازک مس، یا ترکیب مس و آلومینوم تشکیل شده است، انعطاف پذیری آن است. در خیلی از مکانها نیاز است که سیم و کابل از مسیرهای سختی عبور کنند یا از پیچ و خمهایی عبور کنند که دسترسی انسان به آنها امکان پذیر نیست. در نتیجه بهتر است ضخامت رشتههای سیم و کابل به همین اندازه فعلی باشند تا دست طراحان سیم کشی بازتر باشد.
در مورد سیم و کابل هم همان قانون شلنگ آب صدق میکند. هر چه قدر که قطر شلنگ آب بیشتر باشد، میزان آب عبوری از شلنگ نیز بیشتر است. البته این مثال خیلی هم دقیق نیست. زیرا با افزایش فشار آب در شلنگ، میزان آب عبوری در ثانیه از شلنگ بیشتر میشود، بدون آن که آسیبی به آن برسد. اما با افزایش میزان برق عبوری از سیم و کابل با ضخامت پایین، امکان ذوب شدن سیم و تمام شدن تحمل سیم و کابل وجود دارد.
ضخامت سیم و کابل را با ضخامت مقطع سیمها اندازه میگیرند. یعنی ضخامت سیمهایی که داخل عایقهای سیم و کابل قرار گرفتهاند. به عنوان مثال، یک سیم بدون عایق، ضخامت بیشتری از سیمی به همان قطر دارد که بخش اعظم این قطر را عایق سیم تشکیل داده است.
در مورد تاثیر رسانایی مس در سیم و کابل صحبتهای زیادی شده است. اما مس نیز یک رسانای ١٠٠ درصد نیست و در مقابل عبور برق از خود، مقاومت نشان میدهد. آلومینیوم هم درصد پایینی از مقاومت در برابر جریان برق را در خود دارد. به نظر میرسد با گذشت زمان، رسانایی سیم و کابل افزایش پیدا کند. اما درست برعکس، با گذشت زمان مقاومت رشتههایهادی سیم و کابل بیشتر و بیشتر میشود. بنابراین سیم و کابلهایی که مدتهای زیادی در یک خانه کار کرده اند، با گذشت زمان، ذوب میشوند. زیرا مقاومت آنها به حدی شده است که همین جریان برق عبوری عادی که سابق بر این به راحتی انتقال میداده اند، الان به یک سد محکم برخورد کرده است.
هر چه قدر طول سیم و کابل مسی بیشتر باشد، مقاومت سیم و کابل در برابر جریان برق نیز بیشتر میشود. بنابراین اگر در یک فاصله مکانی کوتاه از پریز برق قرار دارید، لازم نیست از سیم و کابل طولانی برای این انتقال استفاده کنید. هر چه قدر تلاش کنید که طول کمتری از سیم و کابل را برای انتقال الکتریسیته استفاده کنید، نتیجه بهتر و مطلوب تری خواهید گرفت. معمولاً سیم سیارهای بزرگ، دارای یک مخزن هستند که سیمها در آن جمع میشوند. سیمها در هنگام عبور جریان برق از خود، کمی اتلاف انرژی دارند که کنار هم قرار گرفتن آنها، باعث افزایش این اتلاف انرژی نیز میشود.
سیم و کابل با وجد ساختار یکسانی که دارند، تفاوتهای زیادی در کارکرد، نوع استفاده و مکانهای مورد استفاده دارند. استفاده ای که از سیم و کابل در صنعت میشود، از مکانهای در دسترس مانند دیوار خانهها، تابلوهای برق و دستگاههای الکترونیکی تا مکانهایی که به راحتی قابل دسترس نیستند و سیم و کابل در آنها باید کارآیی لازم را داشته باشند. مکانهایی مانند پایه ساختمان، لولههای متصل کننده در مجتمعهای عظیم مانند فرودگاهها، ترمینالها و استادیومهای ورزشی. در تمام این اماکن از دو نوع مختلفسیم و کابل استفاده میشوند.
درست است که در نگاه اول، ساختار اصلی سیم و کابل یکسان به نظر میرسند. اما در همین ساختار به ظاهر مشابه، سیم و کابل تفاوتهای چشمگیری در درصد مس، لایههای عایق مس و انعطاف پذیری دارند.
در نگاه اول، وظیفه سیم و کابل انتقال برق در ولتاژهای متفاوت است. در ولتاژهای پایین، با توجه به این که عمده وظیفه شامل انتقال برق میباشد، لازم نیست که درصد را پایین بیاوریم. زیرا مس یکی از بهترینهادیهای الکتریسیته در جهان است و ترکیب مس با هیچ آلیاژ یا فلز دیگری، چنین کارکردی نخواهد داشت. در نتیجه درصد مس در سیم ٩٩ درصد است.
کابلها، به خاطر حجم بالاتر انتقال الکتریسیته ای که دارند، با یک خطر عمده مواجهند: خطر ذوب شدن! این خطر ذوب شدن در ولتاژهای میانه هم میتواند اثر گذار باشد. بنابراین برای کاهش احتمال ذوب شدن مس درون کابل، درصدی از آلومینوم نیز به ساختار بخشهادی کابل اضافه میشود. آلومینیومهادی خیلی قدرتمندی نیست، اما به دلیل این که نقطه ذوب بالایی دارد، در مناطق گرم و ولتاژهای بالا، به راحتی جلوی ذوب شدن سیم را میگیرند.
نکته ای که کاملاً در مورد سیم و کابل مشخص است، تفاوت ضخامت آنهاست. اما نکته جالب در مورد ساختار سیم و کابل این است که کابلها نیز از ترکیب چند سیم با یکدیگر تولید میشوند. در حقیقت با نبود سیم، کابلی هم وجود نخواهد داشت. کابل از ترکیب دو سیم فاز و نول تشکیل میشود. بعضی از کابلها، دارای یک سیم ارت نیز هستند که صرفاً وظیفه خارج کردن الکتریسیته ساکن و جلوگیری از اتصالی کردن سیمها با یکدیگر را دارد.
سیمها نیز دارای ضخامتهای متفاوتی هستند. سیمهای تک رشته ای یا مفتولی، ضخامت کمتری دارند، اما به علت این که در سیمهای مفتولی عایقی ضخیمی وجود ندارد، در کارهایی که تغییرات آب و هوایی و جوی در روی این سیمها تاثیرگذار باشد، از سیم تک رشته ای استفاده نمی شود.
به نظر میرسد که در بین سیم و کابل سیمها دارای انعطاف بیشتری هستند. این فرضیه تا زمانی درست است که نمی دانیم کابلها، ترکیب چند سیم با یکدیگر هستند. چیزی که کابلها را زمخت و غیر قابل انعطاف نشان میدهد، قطر و ضخامت آنها است.
در خانواده سیمها، سیمهای چند رشته ای هر چه قدر هم که ضخیم باشند، از سیم و کابل های مفتولی انعطاف بیشتری دارند و در مواردی که نیاز به لحیم کاری است، از سیمهای چند رشته ای استفاده میشود. مانند مدارهای الکتریکی و کابلهای برق. سیمهای تک رشته ای ضخامت بیشتری از رشتههای سیم چند رشته ای دارند و به همین دلیل ساده، انعطاف پذیرتر هستند.
این موضوع در مورد کابلها هم صادق است. هر چه قدر هم که سیم و کابل ضخیم تر باشد، اگر عایق کابل محکم و غیر قابل انعطاف نباشد، کابل نیز انعطاف پذیر خواهد بود. کابلهایی که قرار است در زیر زمین و مکانهایی مانند لولههای شهری و ... استفاده شوند، دلیلی برای زمختی و سفتی ندارند. اما کابلهایی که روی تیرهای چراغ برق قرار میگیرند، باید به قدری محکم باشند که خستگی ناشی از تحمل وزنشان، کمتر آنها را آسیب پذیر نماید.