کابل فشار ضعیف چیست ؟

معرفی کابل فشار ضعیف

کابل فشار ضعیف یک کابل الکتریکی است که با ولتاژ تا 1000 ولت جریان متناوب (AC) یا 1500 ولت جریان مستقیم (DC) کار می کند. معمولاً برای مدارهای توزیع برق و کنترل در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می شود. کابل های فشار ضعیف اتصال بین ترانسفورماتورها، تابلو برق، تابلوهای توزیع، موتورها، روشنایی، لوازم خانگی و غیره را فراهم می کنند.

کابل های فشار ضعیف دارای هادی های مسی یا آلومینیومی هستند که توسط موادی مانند PVC، XLPE و غیره عایق شده اند. بر اساس تعداد هادی ها، کابل های فشار ضعیف به انواع تک هسته ای و چند هسته ای طبقه بندی می شوند. کابل های تک هسته ای یک هادی دارند در حالی که کابل های چند هسته ای دو یا چند هادی دارند. کابل های فشار ضعیف طبق استانداردهای تعیین شده برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد طراحی شده اند.

مشخصات کابل فشار ضعیف

مشخصات کلیدی کابل فشار ضعیف عبارتند از:

• ولتاژ نامی – حداکثر ولتاژ AC یا DC که یک کابل می تواند در طول کارکرد عادی تحمل کند. رتبه بندی ولتاژ پایین متداول عبارتند از 300/500 ولت، 600/1000 ولت و غیره.
• اندازه هادی – سطح مقطع هسته رسانا. اندازه های متداول 1.5، 2.5، 4، 6، 10، 16 میلی متر مربع و غیره است. ظرفیت حمل فعلی را تعیین می کند.
• نوع و ضخامت عایق – PVC، XLPE و غیره. ضخامت عایق بستگی به ولتاژ نامی دارد.
• تعداد و اندازه هسته ها – تک هسته ای یا چند هسته ای با 2، 3، 4 یا بیشتر هسته ها. اندازه هسته ظرفیت فعلی را تعیین می کند.
• ساخت کابل – بدون زره یا زره پوش با سیم یا نوار فولادی. زره پوش محافظت مکانیکی را فراهم می کند.
• مواد غلاف بیرونی – PVC، XLPE و غیره مقاوم در برابر آسیب های محیطی.
• خاصیت ضد شعله
• استانداردهای قابل اجرا

هادی های مسی و آلومینیومی در کابل های فشار ضعیف

هسته هدایت کابل های فشار ضعیف از مس یا آلومینیوم ساخته شده است.

مس رسانایی الکتریکی بالایی دارد و برای اکثر کاربردهای ولتاژ پایین انتخاب ارجح است. این دارای مقاومت کمتری است که اجازه می دهد ظرفیت جریان بالاتر برای اندازه هسته یکسان باشد. مس به راحتی خورده نمی شود.

رسانایی آلومینیوم حدود 60 درصد مس است. برای ظرفیت فعلی یکسان، هسته های آلومینیومی باید از نظر اندازه بزرگتر باشند. آلومینیوم از نظر وزن سبکتر و قیمت کمتری نسبت به مس دارد. به دلیل صرفه جویی در هزینه، استفاده بیشتری را در مدارهای تغذیه کننده ولتاژ پایین بزرگ پیدا می کند. برای جلوگیری از مشکلات اکسیداسیون، انتهای مناسب با آلومینیوم مورد نیاز است.

مزایا و معایب نسبی بین دو ماده رسانا در طول طراحی سیستم های ولتاژ پایین ارزیابی می شود.

نوع ماده عایق در کابل های فشار ضعیف

عایق در کابل های فشار ضعیف نیاز به ایجاد ایزوله الکتریکی طولانی مدت بین هادی های برق و همچنین جداسازی از زمین دارد. باید ولتاژ سیستم و همچنین گذرا را تحمل کند. مواد عایق رایج مورد استفاده عبارتند از:

PVC – پلی وینیل کلراید رایج ترین عایق در کابل های فشار ضعیف است. خواص الکتریکی خوبی دارد و در برابر سایش و رطوبت مقاوم است. کابل های عایق پی وی سی انعطاف پذیر بوده و به راحتی نصب می شوند. محدودیت مقاومت حرارتی کمتر است.

XLPE – پلی اتیلن متقاطع دارای خواص الکتریکی عالی و پایداری حرارتی بالا است. مقاومت شیمیایی و رطوبت خوبی دارد. کابل های عایق XLPE می توانند در دماهای بالاتر در مقایسه با PVC کار کنند. این در حال تبدیل شدن به انتخاب ارجح برای عایق ولتاژ پایین است.

EPR – لاستیک اتیلن پروپیلن دارای خاصیت ارتجاعی، مقاومت در برابر ازن و UV است. اتلاف حرارت و قدرت دی الکتریک خوبی دارد. EPR عایق عالی برای کابل های فشار ضعیف انعطاف پذیر فراهم می کند.

FEP – اتیلن پروپیلن فلوئوردار یک ترکیب خاص است که برای عایق کاری در کابل هایی که به عملکرد دمای بالا نیاز دارند استفاده می شود.

نوع و ضخامت عایق به ولتاژ نامی، دما و سایر شرایط سرویس بستگی دارد. عایق بندی مناسب برای عملکرد ایمن کابل فشار پایین بسیار مهم است.

پرکننده مناسب در کابل فشار پایین

در کابل های فشار ضعیف چند هسته‌ای، به دلایل زیر به یک ماده پرکننده غیر رطوبت‌سنجی بین هسته‌های هادی عایق‌شده نیاز است:

• فضای intercore را اشغال می کند و شکل گرد را به کابل می دهد.
• از فضاهای خالی که ممکن است منجر به نفوذ رطوبت و خرابی الکتریکی شود اجتناب می کند.
• پشتیبانی بستر برای هسته های عایق شده را فراهم می کند و از آسیب جلوگیری می کند.
• افزایش اتلاف گرما از هسته کابل به غلاف.
• با کاهش خود القایی تلفات مس را کاهش می دهد.

پرکننده های مناسب مورد استفاده شامل نخ پلی پروپیلن، نوار پلی استر، لاستیک ولکان نشده و غیره است. مواد پرکننده باید با ترکیب عایق سازگار باشد. طراحی و کاربرد مناسب پرکننده، عمر طولانی کابل های فشار ضعیف چند هسته ای را تضمین می کند.

انواع کابل های فشار ضعیف

کابل های فشار ضعیف بر اساس ویژگی ها و کاربردهای ساختمانی در انواع مختلفی تولید می شوند:

• تک هسته – در جاهایی که نیاز به هسته های قدرت جداگانه است استفاده می شود. مثال ها – کابل های فیدر، قطرات بالای سر.
• چند هسته – کابل هایی با 2 تا 5 هادی عایق. مورد استفاده در توزیع برق، تابلوهای کنترل و غیره
• کابل های مسطح – هسته های عایق بندی شده موازی در یک صفحه. مورد استفاده در اتوماسیون، ابزار دقیق.
• کابل های انعطاف پذیر – دارای هسته های ریز رشته ای برای عملکرد و استفاده انعطاف پذیر در تجهیزات متحرک.
• کابل های زره دار – زره فولادی گالوانیزه سیم یا نوار برای حفاظت مکانیکی. در جاهایی که کابل ها مستعد آسیب فیزیکی هستند استفاده می شود.
• کابل های بافته شده – برای اتصالات برق انعطاف پذیر به تجهیزات متحرک مانند موتورها.
• کابل های محافظ – دارای نوار مسی یا محافظ سیم برای به حداقل رساندن تداخل الکترومغناطیسی. در مدارهای الکترونیکی حساس استفاده می شود.
• کابل های مقاوم در برابر آتش – دارای عایق و غلاف مقاوم در برابر آتش برای ایمنی در مناطق خطر آتش سوزی.
• کابل های شناور – دارای عایق ضد آب برای کاربردهای زیر آب.
• کابل های خورشیدی – برای اتصال پنل های خورشیدی به اینورترها، جعبه های اتصال و غیره.
• کابل های جوشکاری – طراحی شده برای انعطاف پذیری بالا و ظرفیت جریان مورد نیاز در تجهیزات جوشکاری.

بسیاری از انواع کابل های فشار ضعیف با هدف ویژه دیگر وجود دارد که مطابق با نیازهای مختلف نصب و راه اندازی است.

استانداردهای کابل های فشار ضعیف

کابل های فشار ضعیف مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی طراحی، تولید و آزمایش می شوند که کیفیت، ایمنی و قابلیت اطمینان را تضمین می کند.

برخی از استانداردهای اصلی عبارتند از:

• IEC 60502 – استاندارد بین المللی برای کابل های برق با عایق اکسترود شده.
• BS 5467 – مشخصات استاندارد بریتانیا برای کابل های عایق PVC.
• UL 44 – استاندارد آزمایشگاه های Underwriters برای الزامات ایمنی در سیم ها و کابل های عایق حرارتی.
• CSA C22.2 No.131 – استاندارد کانادا برای کابل های برق و کنترل عایق بندی شده از ترموپلاستیک.
• AS/NZS 5000.1 – استاندارد استرالیا/نیوزیلند که کابل های عایق PVC را پوشش می دهد.

استانداردها پارامترهایی مانند درجه بندی ولتاژ، اندازه هادی، ضخامت عایق، خواص مواد، روش های آزمایش و غیره را برای انواع مختلف کابل های فشار ضعیف تعریف می کنند. انطباق عملکرد را مطابق با شرایط خدمات مشخص شده تضمین می کند.

استفاده از کابل فشار ضعیف

کابل های فشار ضعیف انواع نیازهای انتقال و کنترل برق را در اماکن مسکونی، تجاری و صنعتی تامین می کنند. کاربردهای معمولی عبارتند از:

• توزیع برق از ترانسفورماتورها به تابلوهای توزیع.
• مدارهای نهایی از تابلوهای توزیع تا وسایلی مانند چراغ ها، فن ها، سوکت ها، کلیدها.
• موتورهای تغذیه، پمپ ها، ماشین آلات، تابلوهای کنترل.
• اتصال اینورترها، باتری ها، پنل های خورشیدی در سیستم های PV.
• کنترل سیم کشی بین سنسورهای ورودی، PLC ها، محرک ها در سیستم های اتوماسیون.
• کابل کشی ابزار دقیق متر، فرستنده، آنالایزر.
• سیم کشی داخلی لوازم، تجهیزات.
• انتقال نیرو و داده در رایانه ها، دستگاه ها.
• کابل کشی تخصصی برای تجهیزاتی مانند روبات ها، چاپگرها، الکترونیک پزشکی و غیره

کابل کشی ولتاژ پایین قابل اطمینان عملکرد کارآمد، بدون اختلال و ایمن تاسیسات الکتریکی را تضمین می کند.

تفاوت بین کابل فشار ضعیف و کابل فشار قوی

تفاوت های اصلی بین کابل های فشار پایین و فشار قوی عبارتند از:

• رتبه بندی ولتاژ – کابل های فشار ضعیف تا 1000 ولت AC و 1500 ولت DC رتبه بندی می شوند. کابل های فشار قوی در ولتاژهای بالای 1000 ولت کار می کنند.
• اندازه هادی – کابل های فشار ضعیف معمولاً از هادی های کوچکتر از 1.5 میلی متر مربع تا 400 میلی متر مربع استفاده می کنند. کابل های قدرت به هادی های بزرگتر 300 تا 3000 میلی متر مربع نیاز دارند.
• عایق – عایق نازک تر PVC، XLPE در ولتاژ پایین استفاده می شود. عایق ضخیم EPR، HEPR، کاغذ و غیره برای ولتاژ بالا مورد نیاز است.
• محافظت – محافظ نیمه هادی اضافی ممکن است در کابل های قدرت استفاده شود.
• تخمگذار – کابل کشی با ولتاژ پایین آسان تر است، به فاصله / تفکیک زیادی نیاز ندارد. کابل های فشار قوی نیاز به سینی های مناسب و فاصله گرفتن از سرویس های دیگر دارند.
• اتصال – کابل های فشار ضعیف به سادگی توسط کانکتورها متصل می شوند. اتصال ولتاژ بالا به کیت ها/روش های پیچیده نیاز دارد.
• تست – کابل های فشار ضعیف تحت آزمایش روتین قرار می گیرند. کابل های قدرت نیاز به تست کارخانه و محل دقیق دارند.

سیم برق ساختمان

نوع ساختار کابل فشار ضعیف و فشار قوی

کابل‌های فشار ضعیف و فشار قوی ساختار متفاوتی دارند تا متناسب با ولتاژ و نیازهای کاربردی خود باشند:

کابل فشار ضعیف

• 1 یا چند هسته هادی عایق بندی شده در کنار هم
• مواد پرکننده اختیاری
• غلاف داخلی در برخی از کابل ها
• زره فلزی یا غیر فلزی در برخی از کابل ها
• غلاف بیرونی برای محافظت کلی

کابل ولتاژ بالا

• هسته هادی تک یا 3 عایق
• سپر نیمه هادی روی عایق
• نوار فلزی یا محافظ سیم بر اساس سطح ولتاژ
• پرکننده بین هسته ها برای شکل
• غلاف داخلی برای محافظت در برابر رطوبت
• زره فلزی برای استحکام مکانیکی
• غلاف بیرونی برای حفاظت از محیط زیست

این سازه عایق الکتریکی لازم و همچنین حفاظت فیزیکی را فراهم می کند. در ساخت کابل های فشار قوی از لایه ها و مواد تخصصی بیشتری استفاده می شود.

نوع عایق مورد استفاده در کابل های فشار ضعیف

کابل های فشار ضعیف از انواع مختلفی از مواد عایق استفاده می کنند:

• PVC – پلی وینیل کلراید رایج ترین عایق برای ولتاژ پایین است. عایق الکتریکی خوبی تا دمای 70 درجه سانتیگراد دارد.
• XLPE – پلی اتیلن متقاطع دارای استحکام دی الکتریک بالا و مقاومت حرارتی تا 90 درجه سانتیگراد است. تا حد زیادی جایگزین پی وی سی شده است.
• EPR – لاستیک اتیلن پروپیلن خاصیت ارتجاعی بالایی دارد و برای کابل های انعطاف پذیر استفاده می شود.
• FEP – اتیلن پروپیلن فلوئوردار می تواند در دماهای بالا تا 155 درجه سانتیگراد کار کند.

مواد عایق بر اساس ولتاژ نامی، دمای عملیاتی، خمش، رطوبت و مقاومت شیمیایی مورد نیاز انتخاب می شوند. نوع و ضخامت عایق مناسب، قابلیت اطمینان طولانی مدت کابل های فشار ضعیف را تضمین می کند.

میزان ضخامت کابل های فشار ضعیف

ضخامت عایق در کابل های فشار ضعیف به ولتاژ نامی و استانداردهای قابل اجرا بستگی دارد. معمولا:

• کابل های تا 300 ولت دارای عایق پی وی سی تا ضخامت 0.6 میلی متر هستند
• کابل های 600-1000 ولت دارای عایق XLPE با ضخامت 0.8 تا 1.2 میلی متر هستند.
• کابل های کنترل تا 300 ولت دارای عایق پی وی سی به ضخامت 0.3 تا 0.6 میلی متر هستند.

ضخامت عایق برای کابل های چند هسته ای و درجه حرارت بالا افزایش می یابد. استانداردهایی مانند IEC 60502 و BS 5467 حداقل ضخامت عایق را برای درجه بندی های مختلف ولتاژ مشخص می کنند.

ضخامت کافی عایق از خرابی دی الکتریک در شرایط عملکرد عادی و اضافه ولتاژهای گذرا جلوگیری می کند. این کارکرد مطمئن و ایمن کابل های فشار ضعیف را تضمین می کند.

وزن کابل های فشار ضعیف

وزن کابل های فشار ضعیف به موارد زیر بستگی دارد:

• نوع ماده رسانا – مس سبکتر از آلومینیوم است
• اندازه هادی – وزن با سطح مقطع بزرگتر افزایش می یابد
• نوع عایق – XLPE سبکتر از PVC است
• تک هسته ای در مقابل چند هسته ای
• نوع زره – زره سیم فولادی از زره نواری سنگین تر است
• مواد غلاف بیرونی – PVC سنگین تر از PE است

وزن معمولی در هر کیلومتر برای کابل های معمولی ولتاژ پایین:

• 2 هسته، 1.5 میلی متر مربع، مس، عایق پی وی سی – 140 کیلوگرم در کیلومتر
• 4 هسته، 6 میلی متر مربع، مس، عایق پی وی سی – 350 کیلوگرم در کیلومتر
• 3 هسته، 50 میلی متر مربع، آلومینیوم، عایق XLPE، زره پوش – 950 کیلوگرم بر کیلومتر

وزن کابل یک پارامتر مهم در هنگام جابجایی و نصب در محل است. کابل های سنگین تر به تلاش بیشتری در کشیدن، گذاشتن و آویزان کردن نیاز دارند.

افزایش میدان مغناطیسی کابل های فشار قوی

میدان مغناطیسی اطراف کابل های فشار قوی را می توان با موارد زیر افزایش داد:

• افزایش جریان بار – جریان بیشتر باعث تولید میدان مغناطیسی بزرگتر می شود.
• نزدیک کردن هادی ها – کاهش فاصله بین هادی ها باعث افزایش کوپلینگ متقابل می شود.
• هندسه کابل متراکم – آرایش هادی تخت یا فشرده تمرکز میدان بیشتری را ایجاد می کند.
• از بین بردن سپرهای فلزی – غلاف فلزی، زره، پوشش لوله می تواند میدان مغناطیسی خارجی را کاهش دهد.
• استفاده از طراحی 3 هسته ای – میدان خارجی بالاتری نسبت به تک هسته ای تولید می کند.

با این حال، افزایش میدان مغناطیسی می تواند سایر خدمات مجاور را تحت تاثیر قرار دهد. محدودیت ها توسط استانداردها و طراحی محتاطانه اعمال می شود. تکنیک های کاهش شامل مسیریابی مناسب کابل، استفاده از سپرهای مغناطیسی، لغو عملیات میدان مغناطیسی فعال است. میدان مغناطیسی کابل های فشار قوی باید به درستی مدیریت شود.

نتیجه

کابل های فشار پایین برای شبکه‌های الکتریکی مدرن ضروری هستند که برق را به طور ایمن و کارآمد برای خانه‌ها، مجتمع‌های تجاری و واحدهای صنعتی تامین کنند. فناوری عایق، مواد رسانا، استانداردهای ساخت و ساز در طول سال ها به طرز فوق العاده ای تکامل یافته اند. کابل های مقاوم در برابر آتش، سازگار با محیط زیست همراه با لوازم جانبی پایان سریع، راه حل های کابل کشی کامل، انعطاف پذیر و ایمن را ارائه می دهند. ادامه تحقیقات برای افزایش عملکرد کابل از نظر فشردگی، قابلیت اطمینان و ظرفیت تحویل انرژی، آینده ای هیجان انگیز را برای فناوری کابل کشی ولتاژ پایین نوید می دهد.

سوالات متداول

1. هدف اصلی کابل های فشار ضعیف چیست؟

کابل های فشار پایین برای انتقال توان الکتریکی و سیگنال‌ها در سطوح ولتاژ پایین‌تر از همتایان ولتاژ بالا خود طراحی شده‌اند و عملکرد ایمن و کارآمد سیستم‌های الکتریکی را تضمین می‌کنند.

2. چگونه بین هادی های مسی و آلومینیومی در کابل های فشار ضعیف انتخاب کنم؟

انتخاب بین هادی های مسی و آلومینیومی به عواملی مانند رسانایی، هزینه و وزن بستگی دارد. مس رسانایی بالایی دارد اما ممکن است سنگین‌تر و گران‌تر از آلومینیوم باشد که سبک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

3. مواد عایق رایج مورد استفاده در کابل های فشار ضعیف چیست؟

مواد عایق رایج در کابل های فشار پایین عبارتند از PVC (پلی وینیل کلراید) و XLPE (پلی اتیلن متقاطع). این مواد عایق برای جلوگیری از نشت الکتریکی و تضمین ایمنی هستند.

4. آیا انواع مختلفی از کابل های فشار ضعیف برای کاربردهای خاص وجود دارد؟

بله، کابل های فشار پایین انواع مختلفی دارند، از جمله کابل‌های برق، کابل‌های کنترل و کابل‌های ارتباطی که هر کدام برای کاربردها و صنایع خاصی طراحی شده‌اند.

5. کابل های فشار ضعیف چه تفاوتی با کابل های فشار قوی دارند؟

کابل های فشار پایین در سطوح ولتاژ پایین تر کار می کنند و برای کاربردهای متفاوتی نسبت به کابل های قدرت طراحی شده اند. تفاوت ها شامل الزامات عایق، ترکیب ساختاری و ملاحظات مربوط به انتقال انرژی الکتریکی است.