مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل یکی از مهمترین فاکتورهاست که با آن میتوان کیفیت، ایمنی و راندمان عملکرد سیم و کابل را اندازه گرفت. البته اغلب ما وقتی قصد خرید سیم و کابل داریم، به اولین چیزی که توجه میکنیم، ضخامت، ظاهر و در بهترین حالت سطح مقطع آن است و متأسفانه به مهمترین فاکتور یعنی مقاومت هادی درون سیم توجهی چندانی نداریم. دلیل این بیتوجهی هم چیزی نیست، جزء ناآگاهی!
در این مطلب سعی میکنیم با زبانی ساده و کاربردی به بررسی مفهوم مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل بپردازیم و به این مسئله اشاره میکنیم که چرا توجه به مقاومت هادی سیم و کابل در هنگام خرید مهم است و خودتان چطور میتوانید آن را بسنجید. پس تا انتهای آن همراه ما باشید.
منظور از مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل چیست؟
منظور از مقاومت الکتریکی یعنی میزان مقاومت سیم و کابل در برابر جریان برق. به عبارتی دیگر وقتی جریان الکتریسیته وارد سیم و کابل میشود، الکترونها برای اینکه بتوانند عبور کنند با میزان سختی مواجه میشوند که به آن مقاومت الکتریکی میگویند و واحد آن «اهم» با نماد Ω است.
سیمهای هادی همچون مس و آلومینیوم هم با اینکه عایق هستند باز هم مقاومت کوچکی دارند که روی جریان، گرما و بازده تأثیر میگذارد.
براساس قانون (Ohm’s law) بین ولتاژ (V)، جریان (I) و مقاومت (R) قانون زیر وجود دارد:
V = I × R
چه رابطهای بین طول و ضخامت سیم با مقاومت آن وجود دارد؟
مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل به طول و ضخامت آنها بستگی دارد. یعنی هرچه سیم و کابل طول بلندتری داشتهباشند و ضخامتشان کمتر باشد، مقاومت الکتریکی آنها بیشتر خواهد شد.
وقتی طول سیم بلندتر است، الکترونهایی که جریان را حمل میکنند، باید طول مسیر بیشتری را طی بکنند و در این مسیر طولانی احتمال برخورد با اتمها و یونهای فلزی بیشتری وجود دارد و همین امر موجب میشود تا مقاومت الکتریکی آنها افزایش یابد.
از سوی دیگر هرچه سطح مقطع سیم بزرگتر و ضخیمتر باشد، فضای عبور الکترونها وسیعتر است و در نتیجه جریان الکتریکی با مقاومت کمتری عبور میکند. پس اگر سیم یا کابل شما طولی کوتاه و سطح مقطع پهنتری داشتهباشد، مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل کمتر خواهد شد.
جنس هادی چقدر مهم است؟ منظور از مقاومت ویژه چیست؟
جنس هادی از جمله مهمترین معیارها برای انتخاب سیم و کابل است. حتی به جرأت میتوان گفت: میزان اهمیتش از ضخامت یا قیمت هم بیشتر است. «مقاومت ویژه» عددی است که تعیین میکند آن ماده چقدر در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت میکند. هرچه این عدد پایینتر باشد، یعنی جریان راحتتر از سیم عبور میکند و در نتیجه سیم رسانایی بهتری دارد.
از جمله هادیهای بسیار مناسب، فلز مس است که رسانایی بسیار خوبی دارد و مقاومت ویژهاش هم بسیار پایین است. به دلیل همین قابلیتهاست که در مقایسه با آلومینیوم، هادی مطلوبتری به حساب میآید.
اما؛ آلومینیوم مقاومت ویژه بالاتری دارد؛ بنابراین برای رسانایی مشابه مس، باید سطح مقطع بزرگتری داشته باشد. به همین دلیل است که کابلهای آلومینیومی معمولاً ضخیمتر دیده میشوند.
چگونه مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل را طبق استاندارد اندازه بگیریم؟
استاندارد BS EN 60228 و ISIRI 3084 روش و شرایط مشخصی برای اندازهگیری مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل تعریف کردهاست. کافی است، مقاومت هادی (DC) را بررسی کرده و سیمها را براساس موارد زیر به دستههای مختلف تقسیم کنید:
نوع هادی
- ساده،
- مفتولی
- رشتهای
کلاسبندی براساس درجه انعطاف
- مفتولی: کلاس 1
- نیمهافشان: کلاس 2
- افشان: کلاس 5
- بسیار انعطافپذیر: کلاس 6
این استاندارد برای هادیهایی با جنس مس ساده یا قلع-اندود، آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم و با اشکال گرد یا شکلدهیشده کاربرد دارد.
مقطع اسمی سیم/کابل، یعنی سطح مقطع استاندارد از ۰.۵ تا ۲٬۵۰۰ میلیمتر مربع در نظر گرفته میشود و مقاومت بر حسب «اهم بر کیلومتر (Ω/km) گزارش میگردد.
چگونه مقاومت الکتریکی هادی را اندازهگیری و نتیجه را تصحیح کنیم؟
2 دستگاه برای سنجش مقاومت الکتریکی هادی سیم یا کابل وجود دارد که، عبارتاند از:
- پل کلوین (Kelvin Bridge)
دستگاه پل کلوین بسیار مناسب سیم و کابلهایی است که مقاومت پایینی دارند و در آن از روش «چهار ترمینالی» (Kelvin sensing) استفاده میشود تا اشتباه ناشی از مقاومت سیمهای اتصال و تماسها حذف شود.
- پل ویتستون (Wheatstone Bridge).
در هر دوی این دستگاهها جریان از هادی عبور میکند و با اندازهگیری ولتاژ افتشدهی آن مقاومت سیم و کابل محاسبه میشود.
برای اندازهگیری میزان مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل ابتدا آن را در محیط آزمایشگاهی به مدت 16 ساعت قرار دهید تا دمای هادی ثابت شود. سپس میزان مقاومت آن را با دستگاههای اشاره شده اندازهگیری کنید. مقاومت خامی که به دست میآورید را با یک فرمول تصحیح دما به مقدار معادلش در دمای استاندارد 20 درجه تبدیل کنید. عدد به دست آمده را با جدول استاندارد مقایسه کنید. اگر مقاومت هادی به دست آمده، بیشتر از حد مجاز باشد، 2 دلیل وجود دارد:
- سطح مقطع کمتر از حالت طبیعی و نرمال است.
- جنس هادی یا فرایند تولیدش در حالت استاندارد نبودهاست.
و اما سخن آخر
همانطور که در این مطلب متوجه شدید، هرچه مقاومت هادی در سیم یا کابل کمتر باشد، اتلاف انرژی کمتری سیم و کابل خواهد داشت و در نتیجه گرمای کمتری تولید میکند و ایمنی آن افزایش پیدا میکند.
اگر به هر دلیلی قصد خرید سیم و کابل دارید، حتما در کنار بررسی قیمت، سطح مقطع، جنس هادی را هم بررسی کنید. درک مقاومت الکتریکی هادی سیم و کابل کمکتان میکند تا کار نصب را اصولیتر و حرفهایتر انجام دهید. اگر شما هم به دنبال خرید سیم و کابل هستید، پیشنهاد میکنیم، حتما سری به سایت سیمند کابل بزنید و محصولات متنوع این شرکت باسابقه را بررسی کنید.
