کابل برق افشان چیست؟ ️️⚡️

کابل برق افشان چیست؟

در حوزه مهندسی برق، نمی توان اهمیت کابل های برق را نادیده گرفت. این کابل ها به عنوان خطوط حیاتی سیستم های الکتریکی عمل می کنند و نیرو را از منبع به مقصد منتقل می کنند. در میان انواع مختلف کابل های برق، کابل های برق افشان به عنوان یک جزء حیاتی در کاربردهای متعدد برجسته می شوند. این مقاله به پیچیدگی‌های کابل‌های برق افشان می‌پردازد، ساختار، مزایا، کاربردها و پیشرفت‌های تکنولوژیکی که تکامل آنها را شکل داده است را بررسی می‌کند.

کابل برق افشان، کابلی است که برای حمل جریان الکتریکی، معمولاً برای تامین برق، طراحی شده است، که به جای یک هادی جامد، چندین سیم مجزای کوچکتر در داخل روکش کابل دارد. ساختار افشان باعث می شود که کابل انعطاف پذیرتر باشد و در عین حال برق را به طور موثر هدایت کند.

ساختار کابل افشان

یک کابل برق رشته دار شامل تعدادی سیم مجزای کوچکتر به نام رشته است که در داخل یک ژاکت عایق قرار گرفته اند. ژاکت رشته ها را در کنار هم نگه می دارد و از کابل محافظت می کند. رایج ترین مواد مورد استفاده برای رشته ها مس و آلومینیوم هستند، در حالی که مواد رایج ژاکت شامل PVC، پلی اتیلن متقاطع و لاستیک است.

رشته ها از سیم گیج کوچک ساخته شده اند که اغلب از 16 AWG تا 24 AWG متغیر است. گیج به قطر هر رشته اشاره دارد و عدد بالاتر نشان دهنده قطر کمتر سیم است. استفاده از بسیاری از رشته های کوچک باعث می شود که کابل در مقایسه با یک سیم جامد بزرگ با همان قطر کلی راحت تر خم شود.

تعداد رشته های کابل بسته به اندازه و کاربرد آن می تواند بسیار متفاوت باشد. برخی از کابل ها ممکن است حاوی چند رشته بزرگتر باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است صدها رشته بسیار ظریف داشته باشند. کابل‌ها را می‌توان بر اساس تعداد رشته‌هایی که شامل ۷ رشته، ۱۹ رشته و ۳۷ رشته است طبقه‌بندی کرد. به طور کلی، رشته های بیشتر باعث افزایش انعطاف پذیری می شوند.

علاوه بر رشته های رسانا، ممکن است اجزای دیگری نیز در داخل کابل برق افشان وجود داشته باشد. بسیاری از انواع شامل یک سیم زمین اضافی برای ایمنی هستند. و کابل های در نظر گرفته شده برای برق سه فاز شامل سه گروه رشته برای هر یک از سه فاز خواهد بود.

کابل های برق افشان: رونمایی از ساختار

کابل‌های برق افشان نوع خاصی از کابل‌های الکتریکی هستند که با چندین رشته رسانا به هم پیچیده یا بافته شده مشخص می‌شوند. این طراحی انعطاف‌پذیری را به کابل می‌دهد و آن را نسبت به کابل‌های هسته جامد تطبیق‌پذیرتر و بادوام‌تر می‌کند. هادی های داخل کابل برق افشان به دلیل رسانایی عالی و چکش خواری معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته شده اند.

1. مواد هادی: مس در مقابل آلومینیوم

• هادی های مسی: مس که به دلیل رسانایی الکتریکی بالا شهرت دارد، انتخابی ارجح برای کابل های برق افشان است. این انتقال انرژی کارآمد را تضمین می کند و در برابر خوردگی مقاوم است و در نتیجه طول عمر کابل را افزایش می دهد.
• هادی های آلومینیومی: آلومینیوم، اگرچه رسانایی کمتری نسبت به مس دارد، اغلب به دلیل ماهیت سبک وزن و مقرون به صرفه بودن آن انتخاب می شود. کابل های برق افشان با هادی های آلومینیومی کاربردهایی پیدا می کنند که ملاحظات وزن و بودجه نقش مهمی ایفا می کنند.

2. تکنیک های کابل افشان

فرآیند رشته کردن شامل در هم تنیدگی چند سیم گیج کوچک برای تشکیل یک هادی واحد است. تکنیک‌های رشته‌بندی مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام بر انعطاف‌پذیری و عملکرد کلی کابل تأثیر می‌گذارند.

• رشته‌بندی منظم: در این تکنیک معمولی، سیم‌ها در یک الگوی یکنواخت قرار می‌گیرند و تعادلی بین انعطاف‌پذیری و استحکام ارائه می‌دهند.
• رشته فشرده: سیم ها محکم بسته بندی شده اند تا ظرفیت انتقال جریان کابل را افزایش دهند و در عین حال انعطاف پذیری را حفظ کنند. این تکنیک در کابل های انتقال فشار قوی رایج است.
• افشان قطعه‌ای: هادی به بخش‌هایی تقسیم می‌شود که هر کدام مجموعه‌ای از رشته‌های خاص خود را دارند. این رویکرد انعطاف پذیری را افزایش می دهد و کابل را برای کاربردهای پویا مناسب می کند.

مزایای ساختار کابل افشان

طراحی افشان که در بسیاری از کابل‌های برق استفاده می‌شود، در مقایسه با استفاده از یک هادی جامد، چندین مزیت مهم را به همراه دارد:

• انعطاف پذیری و شعاع خمش – چندین رشته کوچک می توانند راحت تر از یک سیم جامد بزرگ خم شوند و خم شوند. این باعث می‌شود کابل‌های افشان نصب و مسیریابی از طریق سیستم‌ها آسان‌تر شوند. هادی های جامد در صورت خم شدن مکرر مستعد شکستگی هستند.
• مقاومت در برابر لرزش – کابل های افشان می توانند ارتعاشات را بسیار بهتر از هادی های جامد تحمل کنند. رشته های جداگانه می توانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند تا ارتعاش را جذب کنند. این باعث می شود کابل های افشان برای کاربردهایی مانند ژنراتورها و موتورها مناسب باشند.
• کمتر مستعد خمیدگی – خم شدن و پیچش مکرر کابل می تواند منجر به سخت شدن کار و شکست زودرس یک هادی جامد شود. انعطاف پذیری رشته های جداگانه در یک کابل افشان مشکلات خمیدگی را تا حد زیادی کاهش می دهد.
• القایی پایین – اندوکتانس الکتریکی باعث تلفات و کاهش راندمان انتقال نیرو می شود. اندوکتانس یک کابل افشان کمتر از یک هادی جامد معادل است و باعث بهبود کارایی می شود.
• ظرفیت جریان بالاتر – برای یک قطر کابل مشخص، یک کابل افشان اغلب می تواند جریان بیشتری نسبت به یک کابل هادی جامد داشته باشد. افزایش مساحت سطح رشته های چندگانه باعث جریان بیشتر جریان می شود.
• اتلاف رسانایی کمتر – کابل های افشان رسانایی خود را بهتر تحت نیروهای فشاری و خمشی حفظ می کنند. رشته ها برای حفظ رسانایی به جای ایجاد نقاط تنش تغییر می کنند.
• افزونگی و تحمل خطا – در صورت خرابی رشته، کابل های برق افشان اغلب می توانند به کار خود ادامه دهند. افزونگی ارائه شده توسط رشته های متعدد به تحمل خطای کابل کمک می کند و خطر خرابی کامل را در کاربردهای حیاتی به حداقل می رساند.

کابل برق افشان

موارد استفاده از کابل برق افشان

به دلیل مزایای ساخت و ساز، کابل افشان بسیار رایج برای انتقال و توزیع برق استفاده می شود:

• سیم کشی خانگی – سیم کشی مسی افشان در سراسر منازل، ادارات و ساختمان ها برای روشنایی و مدارهای مخزن استفاده می شود. انعطاف پذیری امکان نصب آسان را فراهم می کند.
• توزیع برق – کابل های آلومینیومی افشان توسط تاسیسات برق در خطوط برق هوایی و زیرزمینی برای انتقال برق از ژنراتورها به پست ها استفاده می شود.
• کابل های برق قابل حمل – سیم های افشان وسایل و دستگاه ها را به پریزها متصل می کنند. منعطف تر از سیم جامد هستند، رشته های افشان در حین استفاده خم می شوند.
• سیم پیچی موتور و ژنراتور – برای سیم پیچی آرمیچرها و روتورهای الکتروموتورها و ژنراتورها از هادی های افشان استفاده می شود. آنها می توانند با چرخش روتور خم شوند.
• اتصالات باتری – کابل های افشان، باتری ها را در سیستم های برق پشتیبان به هم متصل می کنند. مقاومت خمش در بسیاری از تاسیسات مهم است.
• کابل های جوشکاری – انعطاف پذیری کابل های افشان باعث می شود که کابل های جوشکاری بین جوشکار و قطعه کار جابجا و هدایت شوند. تعداد سیم های افشان بالا، آمپر جوش را کنترل می کند.
• کاربردهای خودرو – وسایل نقلیه از کابل های افشان برای کابل های باتری برای کاهش خرابی و خمیدگی استفاده می کنند. سیم‌های بلندگوی افشان و سیم‌های برق نیز لرزش و خمش را تحمل می‌کنند.
• خطوط تغذیه کننده زیرزمینی – خطوط طولانی برق که زیرزمین و پست های تغذیه هستند، اغلب با کابل افشان با ولتاژ بالا و انعطاف پذیر ساخته می شوند.
• کابل‌های زیردریایی – کابل‌های مورد استفاده برای انتقال نیروی زیر آب برای حداکثر انعطاف‌پذیری در هنگام نصب و انعطاف‌پذیری در برابر فشار آب هستند.
• سیم‌کشی هواپیما – سیم‌های افشان که در هواپیما استفاده می‌شوند به سیم‌ها اجازه می‌دهند تا از فضاهای تنگ عبور کنند و در طول پرواز در برابر لرزش مقاومت کنند.
• ماشین آلات صنعتی و رباتیک – کابل های افشان که روی ربات های متحرک و اجزای دستگاه CNC استفاده می شود باید در حین حرکت قطعات خم شوند. در محیط‌های صنعتی، ماشین‌آلات و سیستم‌های روباتیک اغلب به کابل‌های برق نیاز دارند که بتوانند حرکت و خمش مداوم را تحمل کنند. کابل‌های برق افشان، با انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر خمش بیش از حد، برای این کاربردهای دینامیکی مناسب هستند و انتقال برق قابل اعتماد را تضمین می‌کنند.

سیستم های انرژی های تجدیدپذیر

بخش انرژی‌های تجدیدپذیر، از جمله انرژی خورشیدی و بادی، برای انتقال برق از منبع به شبکه، به کابل‌های برق افشان متکی است. انعطاف پذیری این کابل ها نصب آسان در محیط های چالش برانگیز مانند مزارع بادی یا آرایه های خورشیدی را تسهیل می کند.

ساخت و ساز و زیرساخت

در پروژه‌های ساختمانی و توسعه زیرساخت‌ها، جایی که کابل‌های برق ممکن است نیاز به عبور از ساختارهای پیچیده و فضاهای تنگ داشته باشند، کابل‌های افشان ترجیح داده می‌شوند. انعطاف پذیری آنها نصب را ساده می کند و پیچیدگی کلی سیستم های سیم کشی را کاهش می دهد.

هوافضا و دفاع

کاربردهای هوافضا و دفاعی به مواد سبک وزن و در عین حال بادوام نیاز دارند. کابل‌های برق افشان، به‌ویژه آن‌هایی که دارای هادی‌های آلومینیومی هستند، در هواپیما و تجهیزات نظامی کاربرد دارند و نیازهای وزن و عملکرد سخت‌گیرانه را برآورده می‌کنند.

شبکه های توزیع نیروی برق

کابل‌های برق افشان، ستون فقرات شبکه‌های توزیع برق، هم در بالا و هم زیر زمین را تشکیل می‌دهند. توانایی آنها در حمل جریان های بالا، همراه با انعطاف پذیری و تحمل خطا، جریان مطمئن و کارآمد برق را به خانه ها، مشاغل و صنایع تضمین می کند.

کابل های رسانا در مقابل کابل های جامد

در حالی که کابل‌های افشان مزایایی برای انتقال نیرو دارند، کابل‌های هادی جامد هنوز برای برخی کاربردها جایگاهی دارند:

• هادی های جامد مقاومت کمتری دارند و اجازه می دهند جریان بیشتری برای قطر معین جریان یابد.
• هادی های جامد کمتر مستعد نشت سیگنال برای انتقال حساس صدا و RF هستند.
• سیم جامد دمای بسیار بالا را بهتر تحمل می کند. افشان نقطه ذوب کمتری دارد.
• ساخت سیم جامد ارزان تر از کابل افشان معادل است.

برای اکثر نیازهای انتقال نیرو، انعطاف پذیری و دوام کابل افشان آن را به انتخاب بهتری تبدیل می کند. مزایا بیشتر از معایب برنامه های سیم کشی عمومی است.

انواع منحصر به فرد کابل های برق افشان

در حالی که رشته مسی استاندارد رایج ترین است، مواد و سازه های دیگر می توانند مزایای ویژه ای را ارائه دهند:

• آلومینیوم – وزن کمتر از مس برای خطوط انتقال هوایی، اما رسانایی کمتر.
• فولاد – در مواقعی که به استحکام اضافی نیاز است استفاده می شود. معمولاً برای مقاومت در برابر خوردگی با روکش نیکل.
• دو فلزی – ترکیب هسته فولادی برای استحکام با رشته های مسی خارجی برای حداکثر رسانایی.
• بند ناف انعطاف پذیر – بسیار انعطاف پذیر برای استفاده قابل حمل، با عایق لاستیکی ظریف و پرکننده پنبه ای بین رشته ها.
• کابل زرهی – سیم پیچ فولادی یا آلومینیومی اضافه شده، حفاظت مکانیکی را برای کابل ها در معرض آسیب ایجاد می کند.
• درجه حرارت بالا – کابل های تخصصی با ژاکت های تقویت شده و عایق های با دمای بالا. برای موتور، کوره های پخت استفاده می شود.
• دارای محافظ EMI – دارای فویل آلومینیومی اضافی و محافظ بافته شده برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی. برای مدارهای حساس / نویز استفاده می شود.
• زیردریایی – کابل های افشان ضد آب و با کشش بالا برای استفاده در اعماق اقیانوس با تحمل فشار بسیار زیاد.
• سربار – کابل های افشان با پشتیبانی استحکام کششی تقویت شده بین قطب های برق و برج ها.

گزینه‌های متنوع برای مواد ژاکت، تعداد رشته‌ها/سنج و ساختار کلی، انعطاف‌پذیری کابل افشان را برای طیف گسترده‌ای از نیازهای انتقال نیرو نشان می‌دهد.

سیم سنج مورد استفاده در کابل های افشان

گیج سیم های منفرد مورد استفاده در کابل های افشان بر خواص و کاربردهای مناسب کابل تأثیر می گذارد. برخی از سنج های رایج عبارتند از:

• 16 AWG – برای سیم کشی سبک در خانه ها، لوازم خانگی، الکترونیک استفاده می شود. انعطاف پذیری خوبی را فراهم می کند.
• 12 AWG – گیج سنگین تر، برای مدارهای خانگی 20 آمپر استفاده می شود. افت ولتاژ کمتری را فراهم می کند.
• 10 AWG – برای مدارهای 30 آمپر، ساب پنل ها، اتصالات RV استفاده می شود. برای کابل کشی طولانی تر خوب است.
• 6 AWG – برای سرویس 60+ آمپر، خشک کن برقی، ساب پنل استفاده می شود. تجمع گرما را کاهش می دهد.
• 1 AWG – کابل های بسیار ضخیم برای سرویس 100-200 آمپر. مورد استفاده در پانل های اصلی، موتورهای بزرگ.

روش های خاتمه سیم های افشان

تکنیک های مختلفی برای اتصال کابل های سیم افشان به دستگاه های الکتریکی و پایانه ها استفاده می شود:

• لحیم کاری – رشته ها به یکدیگر لحیم شده و به صورت یک توده جامد و سپس به ترمینال لحیم می شوند. یک مفصل محکم را فراهم می کند.
• پایانه های گیره – برای برقراری اتصال، پیچ ها روی سیم افشان بسته می شوند. رایج در بردهای مدار و سیم کشی خانگی.
• پایانه های چین دار – یک آستین فلزی که روی رشته ها فشرده شده است، یک پایه محکم برای قرار دادن در پایانه ها تشکیل می دهد. به طور گسترده در سیم کشی خودرو استفاده می شود.
• مهره های سیم – یک “مهره” پلاستیکی روی سیم های افشان می پیچد تا آنها را در کنار هم نگه دارد. سریع و ساده برای اتصال سیم های خانگی.
• جوشکاری/پیوند گرمازا – رشته ها را می توان برای اتصال دائمی جامد به هم و به تیغه ها جوش داد. برای پایانه های کابلی بزرگ استفاده می شود.

برای جلوگیری از ساییدگی و از بین رفتن ناحیه تماس در هنگام اتصال به تجهیزات، خاتمه صحیح رشته مهم است. روش انتخاب شده به کاربرد خاص بستگی دارد.

تست و عیب یابی کابل های افشان

تشخیص مشکلات کابل کشی افشان شامل چندین مرحله است:

• بازرسی بصری – برای آسیب به عایق، سیم های خراشیده، خوردگی، علائم گرمای بیش از حد بررسی کنید.
• پیوستگی – از یک مولتی متر برای بررسی تداوم بین انتهای کابل ها استفاده کنید. رشته های شکسته یا اتصالات از دست رفته را بررسی می کند.
• مقاومت عایق – جریان نشتی از طریق عایق را با مگاهم متر اندازه گیری می کند. نفوذ رطوبت یا آسیب را تشخیص می دهد.
• تست بار – جریان بار نامی را از کابل عبور دهید، افت ولتاژ بیش از حد را بررسی کنید. تأیید می کند که آیا سیم سنج کافی است یا خیر.
• تست گواهینامه – مجموعه کاملی از تست های الکتریکی را برای تایید عملکرد کامل تاسیسات جدید انجام می دهد.

پیروی از روش‌های عیب‌یابی ساختاریافته و آزمایش، اطمینان حاصل می‌کند که مشکلات کابل افشان را می‌توان شناسایی و اصلاح کرد.

پیشرفت های تکنولوژیکی شکل دادن به کابل های برق افشان

با پیشرفت تکنولوژی، نوآوری در طراحی و ساخت کابل برق نیز افزایش می یابد. چندین روند فناوری به طور قابل توجهی بر تکامل کابل های برق افشان تأثیر گذاشته است.

1. مواد با دمای بالا

پیشرفت در مواد عایق امکان توسعه کابل های برق افشان را فراهم می کند که قادر به تحمل دمای بالاتر هستند. این امر به ویژه در کاربردهایی که دمای بالا رایج است، مانند فرآیندهای صنعتی یا تولید برق بسیار مهم است.

2. راه حل های کابل کشی هوشمند

ادغام فناوری های هوشمند در کابل های برق در حال افزایش است. کابل‌های برق افشان مجهز به حسگرها و قابلیت‌های مانیتورینگ، جمع‌آوری داده‌ها را در زمان واقعی امکان‌پذیر می‌کنند، تعمیر و نگهداری پیش‌بینی را تسهیل می‌کنند و قابلیت اطمینان کلی سیستم را افزایش می‌دهند.

3. مواد سازگار با محیط زیست

تاکید روزافزون بر پایداری منجر به توسعه کابل های برق افشان با استفاده از مواد سازگار با محیط زیست شده است. فلزات بازیافتی و مواد عایق سازگار با محیط زیست به کاهش اثرات زیست محیطی تولید کابل کمک می کنند.

4. فناوری نانو در طراحی کابل

نانوتکنولوژی مرزهای جدیدی را در طراحی کابل باز کرده است. ترکیب نانومواد در کابل‌های برق افشان، خواص مکانیکی و الکتریکی آن‌ها را افزایش می‌دهد و راه را برای انتقال انرژی کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر هموار می‌کند.

نتیجه

کابل های برق افشان مزایای منحصر به فردی از جمله انعطاف پذیری، مقاومت در برابر لرزش و دوام را در مقایسه با طرح های هادی جامد ارائه می دهند. کابل‌های افشان که از سیم‌های کوچک زیادی که در داخل یک ژاکت عایق قرار گرفته‌اند، ساخته شده‌اند، می‌توانند جریان را به طور موثر حمل کنند و در عین حال در برابر خم شدن و حرکت مکرر مقاومت کنند. این باعث می شود کابل های افشان برای اکثر نیازهای سیم کشی الکتریکی از سیم کشی ساختمان گرفته تا خطوط برق هوایی ایده آل باشد. بهبود مستمر در فناوری کابل های افشان و مقرون به صرفه بودن این اطمینان را می دهد که آنها جزء اصلی سیستم های قدرت و توزیع انرژی باقی خواهند ماند.

سوالات متداول

1. کابل های برق افشان چیست؟

کابل‌های برق افشان، کابل‌های الکتریکی هستند که با چندین رشته رسانا به هم پیچیده شده‌اند. این طراحی انعطاف پذیری و دوام را افزایش می دهد و آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند.

2. چرا کابل های برق افشان را نسبت به کابل های هسته جامد انتخاب کنید؟

کابل‌های افشان انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر خستگی و افزایش ظرفیت انتقال جریان را در مقایسه با کابل‌های هسته جامد ارائه می‌دهند. این ویژگی ها آنها را برای کاربردهایی که نیاز به حرکت پویا یا فضاهای تنگ دارند ایده آل می کند.

3. چه موادی معمولا در کابل های برق افشان استفاده می شود؟

مس و آلومینیوم مواد اولیه برای هادی ها در کابل های برق افشان هستند. مس رسانایی و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد، در حالی که آلومینیوم یک جایگزین سبک وزن و مقرون به صرفه است.

4. در کدام صنایع کابل های برق افشان به طور گسترده استفاده می شود؟

کابل‌های برق افشان به دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان، کاربردهای گسترده‌ای در صنایعی مانند ماشین‌آلات صنعتی، سیستم‌های انرژی‌های تجدیدپذیر، ساخت‌وساز، هوافضا، دفاع و شبکه‌های توزیع برق پیدا می‌کنند.

5. پیشرفت های فناوری چگونه بر کابل های برق افشان تأثیر می گذارد؟

پیشرفت‌های فناوری نوآوری‌هایی مانند مواد با دمای بالا، راه‌حل‌های کابل‌کشی هوشمند، مواد سازگار با محیط‌زیست و فناوری نانو را معرفی می‌کنند و عملکرد، پایداری و عملکرد کابل‌های برق افشان را افزایش می‌دهند.