کابل

امروزه در صنعت برق، بخش عظیمی از توزیع انرژی اکتریکی، به ویژه در فشار ضعیف، به وسیله کابل ها صو.رت می گیرد. البته برای انتقال الکتریکی فشار متوسط و قوی نیز در برخی موارد از کابل های مخصوص استفاده می شود. 

کاربرد کابل ها در تاسیسات الکتریکی بسیار وسیع و دارای اهمیت زیادی است. کارخانجات کابل سازی کابل ها را در اندازه ها و کاربرد های گوناگون و با ساختمان های داخلی متفاوت تولید می کنند.
شکل زیر نمونه هایی از این کابل ها را نشان می دهد. البته علاوه بر بخش تولید، استفاده از کابل نیز نیازمند مهارت تخصص کافی است و اتصال های مختلف در کابل کشی فشار ضعیف و فشار قوی نیاز به مهارت و رعایت اصول فنی دارد.

تعریف کابل

اصولا هر نوع هادی، 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 در روی سطح سیم نسبت به زمین دارای ولتاژ فازی است، (کابل) نامیده می شود.

ساختمان کابل ها

به طور کلی کابل ها همواره از دو قسمت اصلی هادی و عایق تشکیل شده اند. تفاوت کابل ها ناشی از کاربرد آن هاست. یعنی نوع کارشان موجب می شود که جنس، شکل، سطح مقطع، و تعداد هادی ها و عایق ها با یکدیگر تفاوت داشته باشند.
این تفاوت ها موجب تقسیم بندی کابل ها می گردد. ساختمان و اجزای تشکیل دهنده ی کابل های مخابراتی کاملا با کابل های مورد استفاده در صنعت برق فشار قوی و فشار ضعیف تفاوت دارند.

1. هادی کابل ها

2. هادی ها از سیم های مسی تقریبا خالص و دارای انعطاف قابل قبول یا از آلمینیوم و آلیاژهای مخصوص ساخته می شوند. 
3. سطح مقطع هادی ها، با توجه به مقدار جریان عبوری و نوع کاربرد، در اندازه های گوناگون و شکل های متفاوت درست می شود. هادی های کابل را از دیدگاه های مختلف می توان تقسیم بندی نمود. در این جا کابل ها را از نظر سطح مقطع هادی و تعداد رشته  به صورت زیر مورد بررسی قرار می دهیم:
4.  
5. 1. 
   2.  
   3.  
      1. الف- هادی ها از نظر تعداد رشته به دو شکل تک رشته (مفتولی) و چند رشته (افشان) مطابق شکل وجود دارند. برای مشخص کردن هادی های تک رشته از حرف اختصاری (e) و کابل های چند رشته ای از حرف اختصاری (m) استفاده می شود. 

1. 1.  
   2.  
   3.  
      1.  
      2. ب- هادی ها از نظر شکل سطح مقطع نیز به دو شکل گرد و مثلثی (سکتور) مطابق شکل وجود دارند. برای مشخص کردن هادی های گرد از حروف اختصاری (r) و کابل های مثلثی از حرف اختصاری (s) استفاده می شود. 

1.  

2. عایق کابل ها

3. با توجه به این که کابل ها در زیرزمین و یا روی تجهیزات فلزی نصب می شوند، نباید هیچ گونه اتصال الکتریکی بین هادی و زمین برقرار گردد. به عبارت دیگر، باید ولتاز روی بدنه عایق نسبت به زمین صفر باشد. برای عایق کردن کابل های الکتریکی، بسته به نوع مصرف و ولتاژ روی هادی کابل، از مواد مختلفی به عنوان عایق استفاده می شود، آن ها به شرح زیر اند: 
4. کاغذهای  آغشته به روغن مخصوص
5. مواد پلاستیکی
6. مواد پی وی سی (pvc) ، که به نام پروتودور معروف است.
7. مواد عایق از جنس پلی اتیلن، که به نام XLPE  معروف است.
8.  
9. شکل زیر یک نوع کابل با عایق (pvc) را نشان می دهد. برای جلوگیری از اشتباه و جهت تشخیص سیم های کابل از یکدیگر، عایق سیم هادی را در رنگ های مختلف انتخاب می کنند.

1.  
2. در جدول زیر رنگ بندی عایق سیم ها بر اساس استاندارد VDE 0271 آلمان و 1-607 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران نشان داده شده اند.

​

1. غلاف کابل

2. در برخی کابل ها از لایه و لایه هایی در روی کابل استفاده می شود که می توانند عایق کابل را در مقابل انواع نیروهای مکانیکی محافظت کنند و همچنین از نفوذ رطوبت به داخل کابل جلوگیری نمایند. اصطلاحا به این محافظ (غلاف کابل) یا (زره) می گویند. 
3. در ساده ترین حالت، مطابق شکل روبرو کابل دارای یک غلاف از مواد پی وی سی است که کابل را در مقابل عوامل بیرونی، از جمله نفوذ رطوبت محافظت می کند.

1. حال اگر کابل در جاهایی مورد استفاده قرار گیرد که نیروهای دیگری، مانند نیروهای مکانیکی به آن وارد می شود ضرورت دارد، با استفاده از زره فولادی و یا زره آلومینیومی که در تمام طول کابل به صورت مفتول و یا ورق تعبیه می گردد، محافظت مکانیکی شود. به عنوان مثال می توان از کابل کشی برای توزیع انرژی الکتریکی در شهرها، که به صورت دفنی در خاک و در زیر معابر و خیابان ها اجرا می شود، نام برد. کابل های فوق حتما به غلاف (زره) فولاد گالوانیزه و یا آلومینیومی مجهز هستند. 
2. کابل ها را از نظر کاربرد به دو دسته ی کابل های  مسلح و کابل های غیر مسلح می توان تقسیم نمود. کابل های مسلح که برای تحمل ضربه ها، فشار،نفوذ رطوبت و سایر عوامل دارای محافظ اند و کابل های غیر مسلح که فاقد محافظ اند. شکل زیر چند نمونه کابل مسلح است.

عوامل موثر در انتخاب نوع کابل ها

بطور کلی برای انتخاب یک کابل باید به موارد زیر توجه کرد:
1-    جریان مورد نیاز بار و میزان تحمل کابل در برابر جریان عبوری
2-    ولتاژنامی (ولتاژ نامی مورد استفاده با ولتاژنامی قابل تحمل کابل برابر یا کم تر باشد )
3-    افت ولتاژمجاز
4-    حفاظت مدار
5-    بار اتصال کوتاه مجاز
6-    شرایط محیطی( دمای محیط، میزان فشار و کشش وارد بر کابل، رطوبت محیط و اثرات خوردگی محل نصب کابل)

از بین عوامل فوق جهت تعیین سطح مقطع کابل باید به جریان مورد نیاز مصرف کننده و میزان تحمل کابل در برابر عبور جریان و افت ولتاژ مجاز، توجه خاص داشته باشیم.

1. جریان مجاز

2. جریان مجاز عبوری از کابل ها به گونه ای تعیین می شود که در هر نقطه از کابل، حرارت تولید شده در هادی های آن به خوبی به محیط اطراف منتقل شود؛ به طوری که درجه ی حرارت عایق در سطح هادی کابل های پی وی سی از 70 درجه سانتیگراد بیش تر نشود. میزان تحمل جریان کابل به شرایط محیطی آن، که در هوای آزاد و یا محیطی بسته باشد، بستگی دارد. هر چه میزان جریان عبوری از کابل بیشتر باشد، حرارت ایجاد شده در فضای اطراف آن زیادتر خواهد بود و باید در نحوه ی قرار گرفتن کابل ها در کنار هم به آن توجه کرد.
3.  
4. جدول زیر قابلیت بار مجاز سیم های مسی عایق دار و سطح مقطع های مربوط را نشان می دهد. 
5.  

1. افت ولتاژ در کابل

2. در انتخاب کابل، علاوه بر جریان مجازی عبوری، طول کابل که متناسب با افت ولتاژاست نیز عامل تعیین کننده ای به شمار می آید. در مصرف کننده های موتوری سه فازه افت ولتاژ نباید از 3 درصد ولتاژ نامی تجاوز کند. یعنی در شبکه ی ایران حداکثر افت ولتاژ مجاز برابر خواهد شد با :
3. V=%∆V*V=%3*380=11/4V∆
4.  

5. محاسبه سطح مقطع کابل ها: 

6. با توجه به تعداد مصرف کننده ها و نوع آن ها، می توانیم از تابلو اصلی، چندین انشعاب یا مسیر مجزا در نظر بگیریم و سر راه هر یک فیوز مناسبی قرار دهیم. لذا، برای هر مسیر و با توجه به توان مصرفی آن مسیر، می توانیم سطح مقطع کابل مورد نظر را محاسبه کنیم. گفتنی است در انتخاب سطح مقطع استاندارد، همیشه باید مقطعی را انتخاب کنیم که از مقدار محاسبه شده بیشتر یا مساوی با آن باشد.
7.  

8. برای مصارف تک فازه: 

9. 
10.  

11. برای مصرف کننده های سه فازه:

12. 
13. 
    که در فرمول فوق:
14. 
    A = سطح مقطع کابل بر حسب میلی متر مربع 
15. 
    I = جریان مصرف کننده ]بر حسب آمپر[ (جریان خط در مصرف کننده های سه فاز)
16. 
    L = طول کابل ( بر حسب متر )
17. 
    VL = ولتاژ خط ( بر حسب ولت )
18. 
    %∆V = درصد افت ولتاژ
19.  
20. K = قابلیت هدایت مخصوص کابل بر حسب [m/Ωmm2]

سیم های برق

عمده ترین انواع سیم های عایق دار مورد استفاده در تاسیسات برقی و کارهای ساختمانی را می توان برابر استاندارد (VDE) به سه دسته کلی زیر تقسیم نمود.

1. سیم مفتولی

2. هادی سیم مفتولی از مس استاندارد شده با پوششی از ماده ی پی.وی.سی است. ولتاژ اسمی سیم، 750/450 ولت است و برای جریان های مختلف، با سطح مقطع های 5/1 تا 240 میلی متر مربع ، ساخته می شود.
3. برای مصرف در تابلوهای برق و تاسیساتی که به طور ثابت نصب می شوند در نقاط خشک در داخل لوله، روی دیوار، داخل دیوار و خارج از آن با استفاده از مقره به کار می رود.
4. استفاده از سیم مفتولی در داخل دیوار، به طور مستقیم ، مجاز نیست.
5.  
6.  
7.  
8. 

9.  

10. سیم نیمه افشان

11. ساختمان سیم نیمه افشان مشابه سیم مفتولی است. ولتاژ اسمی سیم نیمه افشان 750/450 ولت است و زمینه های کاربردی آن مشابه سیم مفتولی است. فقط در مواردی که نیاز به انعطاف بیش تری نسبت به سیم های مفتولی است، از سیم نیمه افشان استفاده می شود.
12.  
13.  
14. 

15.  

16. سیم افشان

17. ساختمان سیم افشان مانند سیم مفتولی و سیم نیمه افشان است. ولتاژ اسمی سیم افشان 500/300 ولت است. قابلیت انعطاف این سیم نسبت به سیم نیمه افشان بیش تر است.

نحوه استخراج اطلاعات از روی کابل ها

بر روی بدنه ی کابل ها از یک سری حروف، که نشان دهنده ی نوع عایق به کار رفته در کابل است و هم چنین یک سری اعداد، که نشان دهنده تعداد رشته و سطح مقطع هر رشته است ( به همراه حروف اختصاری تعداد رشته و سطح مقطع، در کنار ولتاژ قابل تحمل عایق کابل) استفاده می شود. از این اطلاعات برای تشخیص زمینه ی کاربرد کابل ها می توان استفاده کرد.
با توجه به توضیحات فوق، ساختار کلی نوشتن اطلاعات روی کابل ها را به صورت زیر، می توان بیان کرد:

برای بیان جنس هادی و عایق به کار رفته در کابل ها و هم چنین برای توضیحات بیشتر، از حروف اختصاری استفاده می شود. در جدول زیر به چند نمونه آن ها اشاره شده است.

مثال 1: کابل های زمینی(NYY)
این نوع کابل های برق، برای کابل کشی در زیر زمین، در آب، در کانال و محل هایی که احتمال ضربه ی مکانیکی نباشد، با ولتاژ اسمی کابل 600/1000 ولت مورد استفاده قرار می گیرد. ساختمان این نوع کابل ها از رشته های هادی مسی نرم شده ، که به وسیله ی پی.وی.سی عایق و غلاف می شوند، تشکیل شده است. مقطع هادی این نوع کابل ها گرد و یا سه گوش است. سیم های عایق شده، پس از تابیدن برای گرد شدن مقطع در داخل ماده پر کننده، قرار می گیرند. به دور کابل های دارای هادی سه گوش، نوار پلاستیکی پیچیده می شود. شکل روبرو، یک نوع از این کابل ها را نشان می دهد.

مثال 2 : کابل NKBA 3*35 sm 6/10KV
برای ولتاژ 6/10KV با غلاف سربی، پوشش حفاظتی داخلی، نوار حفاظتی فولادی، و غلاف خارجی پروتودور به رنگ مشکی و برای ولتاژهای بالاتر به رنگ قرمز است. در ولتاژ پایین برای نصب داخل ساختمان ها و در کانال هایی که، در برابر آتش  سوزی و سائیدگی حفاظت لازم دارند، به کار برده می شوند. هم چنین برای دفن کردن در زمینی، که در آن مواد شیمیایی یا الکترو لیتی وجود دارد، مورد استفاده قرار می گیرد.

 لوازم و تجهیزات کابل کشی

برای اجرای عملیات مختلف بر روی کابل ها به لوازم و تجهیزاتی نیاز است که در زیر به شرح آن ها می پردازیم:

1. قیچی کابل بری

2. برای بریدن کابل ها و هادی های مسی و آلمینیومی با قطر کم از قیچی کابل بری دستی، و برای قطرهای بیشتر، از قیچی های هیدرولیکی، پنوماتیکی و الکترومکانیکی استفاده می شود. در شکل زیر نمونه هایی از قیچی کابل بری دستی نشان داده شده است.
3. 

4. کابلشو

5. برای اتصالات جدا شدنی سیم ها، از فیش یا کابلشو مخصوص استفاده می شود. کابلشوها، با توجه به سطح مقطع سیم، در اندازه های مختلف ساخته می شود و با لحیم کاری یا توسط دستگاه پرس کابلشو مخصوص، به هادی محکم می شوند.
   -کابلشو ها را در انواع مختلف پرسی، لحیمی، پیچی و منگنه می سازند. برای به دست آوردن اتصال صددرصد و قابل اطمینان، اغلب کابلشو ها را به هادی های کابل، لحیم یا پرس می کنند.
6. 

1. پرس کابلشو

2. برای پرس کابلشوها (سر سیم های فلزی) به سر هادی ها از پرس دستی استفاده می شود. شکل زیر ، نمونه ای از پرس دستی را نشان می دهد. با استفاده از این پرس ها همانطور که در شکل قبل مشاهده می کنید کابلشو به سر کابل پرس می شود.
3. 
4.  

5. هویه دستی چکشی، سر پیک گاز، چراغ کوره ای

6. جهت لحیم کاری کابلشوها از هویه دستی چکشی، پیک گاز و یا چراغ کوره ای استفاده می شود.
7. 
8. 
    

9. وسیله روکش برداری کابل

10. این وسیله دارای دستگیره ای است که یک تیغه برش ویک غلتک روی آن قرار دارد. هنگام روکش برداری کابل، غلتک در پشت کابل قرار می گیرد، و با کشیدن آن روی کابل عایق روی آن برداشته می شود. فاصله ی بین غلتک و تیغه قابل تنظیم است. بنابراین، امکان لخت کردن همه گونه کابلی (با ضخامت عایق های مختلف ) وجود دارد.
     
11. 
12.  

1. قیچی کابل بری هیدرولیکی

2. قیچی کابل بری هیدرولیکی دستی، که قابل تنظیم برای قطرهای مختلف از کابل هایی با هادی مسی و آلومینیومی است و بیش تر برای کابل های با قطر زیاد، که نمی توان با قیچی های کابل بر ساده برش داد، کاربرد دارد.

1. بست کابل

2. در کابل کشی های روی دیوار از بست کابل استفاده می شود. برای انتخاب بست های مختلف لازم است نکات زیر رعایت شود.
   1. ​
   2. اندازه قطر خارجی کابل ها
   3. نوع کابل کشی با توجه به عوامل مکانیکی، حرارتی و شیمیایی اثرگذار روی کابل
   4. نوع کابل کشی از نظر قابل دید (روی دیوار) و یا غیر قابل دید (زیر سقف کاذب)بودن
   5. امکان بستن ساده ی کابل
   6. قیمت مناسب نصب
   7.  
3. بست ها توسط میخ های فولادی یا پیچ به روی دیوار نصب می شوند و سپس کابل روی آن ها بسته می شود. انواع بست ها در شکل زیر نشان داده شده است.

منبع : کتاب نصب و راه اندازی سیستم های کنترلی مکاترونیک - پدید آورنده : سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی