تحقیق مقاله کابل

کابل ها هادی های عایق شده هستند که عایق آنها از مواد لاستیکی یا پلاستیکی ساخته می شوند امروزه با پیشرفت تکنولوژی ساخت کابل ها، استفاده از آنها در شبکه توزیع بسیار زیاد شده است و جزء مهمترین تجهیزات محل انرژی در شبکه توزیع در حساب می آیند. عناصر سازنده کابل ها عبارتند از: هادی و عایق.

هادی:

بین فلزات هادی که در صنعت کابل سازی استفاده می شوند. مس بهتر از همه، جریان برق را هدایت می کند. و دارای استحکام مکانیکی خوبی است و در مقابل تأثیرات جوی پایدار می باشد. به خوبی می‌توان آن را بدهد شکلی در آمدن پس از مس، آلومینیوم بیشترین کاربرد را دارد ولی ضریب هدایت آن از مس کمتر است و در عوض دارای وزن کمتر نیز می باشد. برای آنکه سیم آلومینیومی از نظر مقاومت الکتریکی معادل سیم می باشد. باید مقطع آن 6/1 برابر مقطع سیم می باشد. در این صورت وزن آن فقط نصف وزن سیم مسی است.

در هنگام اتصال سیم آلومینیومی به دستگاه هایی که پیچ اتصال آنها از برنج یا مس است در صورتی که رطوبت اثر کند در نتیجه عبور جریان، آلومینیومی به تدریج خورده می شود. بدین جهت باید سیم آلومینیومی را قبل از اتصال، کاملاً صیقلی کرد و روی آن بر چرب نمود (گریس یا وازلین)

عایق‌ ها:

در طول دهه های اخیر مواد عایقی بیشتر ؟؟ زیادی کرده اند تا جایی که خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی کابل ها را برای اهداف خاص عبور بخشیده اند و این در استفاده از کابل ها، برای شرایط خاص و موقعیتهای سخت آسان کرده است، بطور کلی عایق کابلها به سه دسته: 1- پروتودور 2- پروتوتن 3- لاستیک .

پروتودور:

PVC یا پلی وینیل کلراید از مهمترین مواد مورد استفاده در ساختار عایق و پوشش کابل ها است. برای افزایش استقامت مکانیکی، حرارتی و همچنین بهبود خاصیت شکنندگی PVC در دماهای پایین به آن مواد افزودنی اضافه می کنند PVC تولید شده برای عایق کابل ها به پروتودر معروف است و مزایای کابلهای PVC

* قدرت دی الکتریک و مقاومت عایقی بالا حتی برای کابل های مورد استفاده در آب.

* استقامت DC بالا

* قدرت کششی بالا

* مقاومت بالا در مقابل سایش

* استقامت در مقابل فشار و دمای زیاد

* عدم حساسیت نسبت به تأثیرات جوی و شیمیایی و اسیدها و بازهای رقیق.

پروتوتن:

کابل هایی که از عایق پلی اتیلن (PE) ساخته می شوند تحت عنوان پروتوتن نامگذاری می گردند. محدوده دمای مورد استفاده برای کابل‌های پروتوتن محدود کم است. دلیل استفاده از این عایق در قسمت کابل خاصیت دی الکتریک (عایق) بالای آن می باشد.

برای کاهش اشتعال پذیری این نوع عایق، از مواد ضد اشتعال پروتودور در خارج پوشش آن استفاده می گردد.

لاستیک:

اکثر تجهیزات پیشرفته از PVC یا PE برای عایق استفاده می کنند اما لاستیک هنوز جایگاه خود را حفظ کرده است. لاستیک ها دارای قابلیت انعطاف پذیری زیادی حتی در محدوده و پس از دما هستند لاستیکها به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند لاستیک طبیعی از شیره برخی درختان به دست می آید اما لاستیک مصنوعی از ترکیب پلیمرها و مواد آلی ایجاد می گردد انتخاب صحیح نوع لاستیک مصنوعی قبلی از نیازهای مربوطه از جمله قابلیت اشتعال پایین، قدرت کشش، مقاومت در مقابل نفت و روغن. اثرات جوی و عدم تأثیر نسبت به لایه اُزن را تأمین می کند. این کابلها امروزه بدلیل مصارف خاص (کشتی سازی) تولید می باشد.

ساختمان کابل ها

کابل ها بر اساس نوع کاربردی که دارند بسیار متنوع هستند و به شکل های گوناگونی در بازار یافت می شوند. ساختمان و اجزای تشکیل دهنده کابل های مخابراتی کاملاً با کابل های مورد استفاده در صنعت برق فشار قوی و فشار ضعیف تفاوت دارند. اما به طور کلی کابل ها همواره از دو قسمت اصلی هادی و عایق تشکیل شده اند. تفاوت کابل ها ناشی از نوع کاربرد آنهاست یعنی نوع کاربردشان موجب می شود که جنس، شکل، سطح مقطع و تعداد هادی ها و عایق‌ها با یکدیگر تفاوت داشته باشند. این تفاوت ها موجب تقسیم بندی کابل ها می گردد.

بیش از 90%  کابلهای جریان زیاد دارای عایقی از کاغذ آغشته به روغن می باشند. بدین معنی که سیم ها با نوارهای کاغذی باندپیچی شده و سپس به نوعی از روغن معدنی غلیظ آغشته می شوند. که این کابل ها برای ولتاژهای 1 تا 60 هزار ولت ساخته و نرم شده اند.

سیم کابل از مس یا آلومینیوم است و می تواند یک لا یا چند لا (طنابی) باشد. سیم های چند لا نرم تر است و قابلیت انحنای آلفا نیز نسبت به کابل با سیم یک لا بیشتر است.

برای جلوگیری از نفوذ رطوبت بداخل کابل، سیم عایق شده با یک غلاف فلزی پوشانده می شود و بهمین جهت دو انتهای کابل نیز با سه کابل مخصوص بسته می شود. غلاف کابل امروزه بیشتر از سرب است که دارای مقدار کمی مس و یا برای محلهای مخصوص مقدار کمی آنتیمون و روی مخلوط دارد.

این اضافات باعث می شود که سرب قدری سخت تر شده و پایداری و استقامت آن در مقابل خوردگی بیشتر شود. در بعضی از کابلها بجای سرب از غلاف آلومینیومی بدون درز استفاده می شود.

این کابلهای با غلاف آلومینیومی بخوبی کابلها سربی خم نمی شوند و انعطاف پذیر نیستند ولی در عوض به مراتب سبکتر از کابلهای سربی هستند.

غلاف کابل علاوه بر اینکه تحت تأثیر عوامل شیمیایی قرار می گیرد. بعلت جریانهای که از زمین عبور می کند. تحت تأثیر عوامل الکترولیتی نیز واقع می شود. لذا باید کابل از نظر الکتریکی نیز عایق شود. به همین جهت غلاف سربی توسط کاغذ قیر اندود شده باشد از مس شود و روی آن را با موادی شبیه قیر و گونی می پوشانند.

کابلهای که بطور آزاد در زیرزمین کشیده می شوند. همگی تحت تأثیر نیروی مکانیکی سطحی نیز قرار می گیرند که باعث فرورفتگی‌هایی در کابل می شود و در نتیجه استقامت الکتریکی کابل در این نقاط تنزل می کند.

لذا اینگونه کابل ها که باید فشارهای خارجی را نیز تحمل کنند. شامل زرهی از تسمه های فولادی می شوند و بهمین جهت بنام کابلهای زرهی معروف هستند. زره فولادی نیز برای جلوگیری از زنگ زدگی و خورندگی با قشری از قیرو گونی و یا مواد مصنوعی PVC در پوشانده می شود.

کابلهایی که تحت کشش زیاد نیز قرار می گیرد (مثل کابلهایی که در معادن زیرزمینی در کاربرد می شوند و یا کابلهایی که از رودخانه و یا دریاچه می گذرند، با زره فولادی از تسمه های باریک، مفتول هادی گرد و یا پروفیل پوشانده می شوند.

کابلها دارای سطح مقطع گرد و صنعتی هستند کابلها با دسته سیم‌های مثلثی دارای قطر کمتری نسبت به کابلهای با رشته سیم دایره‌ای شکل هستند بهمین جهت سبکتر و قابلیت انحنای آنها تیز بیشتر است ولی به خاطر اینکه حوزه الکتریکی اطراف آن غیریکنواخت است نمی توان در اختلاف سطح های زیاد نیز از آن استفاده کرد. بهمین جهت فقط در کابلهای تا ولتاژ KV10 از مقطع مثلثی (سکتوری) استفاده می شود.

در داخل کابلهای PVC در مقداری پودر PVC قرار می دهند. خاصیت این  پودر این است که در حالت عادی موجب خنک شدن کابل و در هنگام آتش سوزی از شعله ور شدن کابل جلوگیری می کند.

برای جلوگیری از اشتباه و جهت تشخیص سیم های کابل از یکدیگر، عایق سیم های هادی در رنگ های مختلف انتخاب می کنند رنگ بندی عایق سیم ها بر اساس استاندارد VDE آنان در جدول زیر نشان داده شده است.

عوامل موثر طرز شناسایی کابل

برای معرفی و شناسایی کابل از ظروف لاتین استفاده می شود و هر ضرف مشخصاً به خصوص در کابل PVC است.

به تعدادی از آنها اشاره می کنیم.

N : کابل با سیم مسی

NA : کابل با سیم آلومینیومی

Y : عایق PVC یا پروتودور، (اولین Y در ردیف علامت گذاری)

2y : عایق PE  (اولین 2y در ردیف علامت گذاری)

C : غلاف مسی بعنوان سیم صفر و یا محافظ.