هادیهای مسی و آلومینیمی گرد فشرده

 

فشرده کردن یک هادی استرند شده به معنای کاهش سطح مقطع آن و دستیابی به سطح مقطع جدید و با فشردگی بیشتر است که قطر خارجی آن نیز در مقایسه با هادی استرند شده معادل آن کمتر می شود ولی مقاومت اهمی آن باید در حدود تعیین شده در استاندارد باشد که با هادی استرند شده تفاوتی نمی کند .

فشرده کردن در اثر اعمال فشار به هادی تابیده توسط یک قالب کمپکت کننده یا از طریق به کارگیری غلتکهای نورد در حین فرایند استرند کردن حاصل می شود . میزان فشردگی قابل دستیابی به خواص فیزیکی و مکانیکی مواد مصرفی در هادی بستگی دارد .

در کابلهای ولتاژ ضعیف هادیهای کابل به خاطر کاهش هزینه در اثر کاهش وزن مواد عایق و همچنین مواد محافظ ( بدینگ ، فیلر ، حفاظ فلزی ، زره و روکش ) و در کابلهای ولتاژ متوسط و بالا به دلایل فنی ، فشرده می شوند .

• مقدار مواد عایق به دو دلیل زیر کاهش می یابد :

1. با حداقل شدن فضای خالی بین رشته ها در پیرامون هادی
2. با کاهش قطر خارجی هادیهای فشرده شده

• مقادیر همگی مواد مصرفی در کابل مانند بدینگ ، فیلر ، حفاظ فلزی ، زره و روکش کاهش می یابد ، چون قطر کابل تابیده که مستقیماً به قطر روی عایق بستگی دارد ، به دلیل فشردگی هادی کاهش پیدا می کند .
• در اثر فشرده کردن هادیهای کابل ، سطح بیرونی آنها تا حدودی صاف می شود و در نتیجه از تنش الکتریکی آن کاسته می شود . این موضوع خصوصاً در مورد کابلهای فشار متوسط و فشار قوی اهمیت بیشتری دارد .

دو واژه برای فشرده کردن هادی وجود دارد .

• COMPRESS کردن : که با کاهش 3 تا 5 درصد در قطر هادی نسبت به هادی استرند شده همراه است .
• COMPACT کردن : که باعث کاهش 8 تا 11 درصد در قطر هادی نسبت به هادی استرند شده می شود .

برای درک بهتر مکانیسم فشرده کردن در بخشهای زیر تعاریف مختلف فشردگی در هادی ارائه می شود :

1. یکی از معیارهای فشردگی نسبت بین وزن هادی فشرده W_r و وزن هادی تک مفتولی با قطر یکسان W_s است که با K_f نشان داده می شود :

در رابطه فوق چون وزن با سطح مقطع رابطه مستقیم دارد ، نسبت وزن برابر با نسبت سطح مقطع خواهد بود . سطح مقطع  و  به صورت زیر محاسبه می شوند :

W_r= وزن واقعی هادی فشرده

W_s= وزن هادی تک مفتولی با قطر برابر با هادی غیر فشرده

A_r= سطح مقطع واقعی هادی ( بر اساس مقاومت اهمی )

A_s= سطح مقطع هادی تک مفتولی با قطر برابر با هادی غیر فشرده

d= قطر هر یک از مفتولهای هادی

d_c= قطر خارجی هادی استرند شده

n= تعداد مفتولهای هادی تابیده

 

نسبت K_f  را ” ضریب پرکنندگی هادیهای فشرده ” یا ” میزان فشردگی ” می نامند . این ضریب برای هادیهای فشرده گرد آلومینیمی و مسی بین 0.88 و 0.9 و در مورد هادیهای فشرده سکتور آلومینیمی و مسی بین 0.9 و 0.92 است .

مثال : هادی  35 × 1 دارای 7 رشته به قطر هر رشته 2.6 از قالب کمپکت به قطر 6.5 عبورکرده شده است ، با چه ضریب پرکنندگی فشرده شده است ؟

2. تعریف دیگری که میزان فشردگی هادیهای مسی و آلومینیمی را بیان می کند ، نسبت بین سطح مقطع نهایی A_f و سطح مقطع اولیه A_i است که رابطه زیر آن را نشان می دهد :

این نسبت به ” ضریب فشردگی ” مشهور است . در مورد هادیهای فشرده گرد آلومینیمی و مسی بین 0.88 و 0.9 است که مقدار آن به خواص مکانیکی و فیزیکی مواد هادی بستگی دارد .

در هنگام فشرده کردن هادیها باید مراقب باشیم که از ضریب فشردگی قابل تحمل هادی تجاوز نکنیم چون خطر پارگی ناگهانی هادی در حین فشرده کردن وجود دارد که این امر به دلیل افزایش نیروی کشش هادی و در نتیجه افزایش تنش کششی در اثر تجاوز از حد تنش تسلیم مواد هادی صورت می گیرد .

برای پیدا کردن قطر اولیه هر مفتول در هادی d استرند شده گرد فشرده یا هادی سکتور ، از رابطه زیر استفاده می کنیم :

مثال : سطح مقطع واقعی سیم 35 حدود 33.8 است . اگر ضریب فشردگی 0.9 باشد ، قطر هر مفتول پیش از کمپکت کردن چقدر باید باشد ؟

برای پیدا کردن قطر خارجی هادی فشرده d_c (که مساوی قطر قالب کمپکت است ) ، با دانستن سطح مقطع واقعی و ضریب پرکنندگی خواهیم داشت :

مثال : سطح مقطع واقعی سیم 35 حدود 33.8 است . اگر ضریب پرکنندگی 0.9 باشد ، قطر قالب کمپکت چقدر باید باشد ؟

3. تعریف دیگر از کاهش قطر هادی کمپکت شده نسبت به قطر هادی استرند شده ناشی می شود و به صورت زیر بیان می شود :

مثال : سیم 35 پیش از کمپکت کردن دارای 7 رشته به قطر 2.58  است . اگر قطر قالب کمپکت 7 در نظر گرفته شود چند در صدکاهش قطر پیدا کرده است ؟

هادیهای مسی را می توان با قالبهای زیر فشرده کرد :

• قالبهای فولادی سخت
• قالبهای تنگستن کارباید

در صورت به کارگیری قالبهای فولادی سخت عمر مفید آن بسیار کوتاه خواهد بود ، زیرا در طول زمان کارکرد ، سایش آنها بسیار سریع اتفاق می افتد و بنابر این لازم است آنها را مکرراً عوض کرد ، چون با افزایش قطر قالب و خروج آن از حد مجاز هزینه مواد مصرفی از هزینه تهیه قالب بیشتر می شود و تعویض قالب در این صورت منطقی خواهد بود .
قالبهای تنگستن کارباید گران ترند ، ولی زمان کارکرد آنها بسیار طولانی تر است به گونه ای که هزینه سرمایه گذاری آنها از نظر اقتصادی توجیه پذیر است . این قالبها ، هادیهای گرد مناسبی را بدون هر گونه دو پهنی ارائه می کنند و سطح هادی بسیار تمیز و درخشان است .
فرایند فشرده کردن هادیهای آلومینیومی مسایل جدی را به همراه دارد ، چون در سطح خارجی هادی فشرده به خاطر وجود ذرات ریز آلومینیوم در اثر اصطکاک بیش از حد بین سطوح قالبهای کمپکت و مفتولهای آلومینیم خراشهایی به وجود می آید . در گذشته این مشکل را با استفاده از دو روش زیر برطرف می کردند.

• با به کارگیری روغن روانکاری در ورودی هادی در قالبهای کمپکت . این روش را فقط در مورد کابلهای با عایق کاغذی اشباع شده می توان به کار برد و در سایر کابلها ( کابلهای با عایق pvc و xlpe ) از این روش نمی توان استفاده کرد زیرا وجود روغن در سطح هادیهای فشرده و لایه های نیمه هادی باعث تخلیه جزئی بین هادیها و حفاظ خارجی آن می شود .
• با جایگزینی قالب کمپکت کلی نهایی با دو سری قالب دو تکه که با زاویه 90 درجه نسبت به هم قرار می گیرند تا از ایجاد دو خط مورب مقابل هم در طول سطح خارجی هادی فشرده جلوگیری کند اما این روش گرد بودن کامل هادی را تضمین نمی کند و دو پهنی در هادی به وجود می آید که گاهی از حد مجاز 1 % تعیین شده تجاوز می کند .

اخیراً با به کارگیری روش جدیدی از فشرده کردن هادیهای تابیده بر عیوب گفته شده غلبه می کنند ، که این روش شامل به کارگیری غلتکهای متعدد در آخرین قفس ماشین استرندر ( کلاً شامل 4 جفت غلتک ) به این صورت است که چهار جفت غلتک فشرده کننده به صورت یک در میان با زاویه 90 درجه نسبت به هم به کار می روند و این غلتکها به صورت قدرتمند هادی را به گونه ای تحت فشار قرار می دهند که شکل بیضی گون – گرد – بیضی گون – گرد متوالیاً به دست آید . در نتیجه کاربرد این روش هادی فشرده گرد بسیار مناسبی با سطح صاف و براق ، بدون خراشهای خطی طولی در آن خواهیم داشت .