هادیهای تک مفتولی مسی و آلومینیمی
در مقایسه با هادیهای تابیده ، همه هادیهای تک مفتولی به جهت داشتن قطر خارجی کمتر و سطح صاف مزیت زیادی دارند . قطر خارجی کمتر به معنای مصرف مواد عایقی کمتر در هر رشته است و در حالت کابلهای چند رشته نتیجه به صورت قطر تابیده کمتر روی رشته های تابیده عایقدار خواهد بود و نهایتاً مصرف روکش ، بدینگ ، زره و سایر مواد محافظ کاهش خواهد یافت .
صاف بودن سطح هادی به معنای تنش الکتریکی کمتر است . از طرفی ، هادیهای تک مفتولی در حین نصب انعطافپذیری کمتری دارند و خصوصاً در صورتی که سطح مقطع هادی بیش از 16 میلیمتر مربع باشد هادی سخت تر میشود . مطابق استانداردهای ملی اکثر کشورها و نیز استاندارد بین المللی به کارگیری هادیهای تک مفتولی تا 16 میلیمتر مربع مجاز است ولی عملاً به دلیل انعطافپذیری کم ، هادیهای تک مفتولی بیش از 6 میلیمتر مربع به ندرت به کار می روند .
در استاندارد IEC 60228 مشخصات فنی برای هادیهای تک مفتولی مسی تا 150 میلیمتر مربع ارائه شده است ولی این مقاطع بالا فقط برای کاربردهای خاص در نظر گرفته شده اند .
این وضعیت در مورد هادیهای آلومینیمی به کار رفته در توزیع برق کاملاً متفاوت است . مزیت اقتصادی زیادی در به کارگیری هادیهای دارای حداکثر فشردگی حاصل خواهد شد ، زیرا کابل به سرعت قابل استفاده بوده و در هنگام لحیم کاری و مفصل بندی در مقایسه با هادیهای تک مفتولی کاراتر و کار با آن آسانتر خواهد بود .
هادیهای تک مفتولی
واضح است که سفتی هادیهای تک مفتولی زیاد است ولی این موضوع برای هادیهای عایق شده کاغذی تا مقطع 150 میلیمتر مربع و هادیهای عایق شده پلاستیکی تا مقطع 240 میلیمتر مربع اهمیتی ندارد .
هادیهای تک مفتولی آلومینیمی ، برای کابلهای تا مقطع 300 میلیمتر مربع تک رشته به صورت گرد و برای کابلهای چند رشته می تواند به صورت شکلدار نیز باشد.
در مورد هادیهای تک رشته گرد ، با استفاده از چهار هادی تک مفتولی سکتور که هر یک از آنها 4/1 سطح مقطع مورد نظر را دارند و تابیدن آنها به هم به صورتی که تشکیل یک هادی گرد را بدهند ، می توان به مشکل سفتی هادی غلبه کرد .
مطابق استاندارد IEC 60228 بین مقاطع 300 تا 1200 میلیمتر مربع شش سایز هادی وجود دارد که عبارتند از 400 ، 500 ، 630 ، 800 ، 1000 و 1200 میلیمتر مربع .
به کارگیری هادیهای تک مفتولی ، اغلب به صورت سکتور ، به طور گسترده ای در انگلستان برای کابلهای 1000/600 ولت با عایق کاغذی و عایق پلیمری رایج است ولی چنین کاربردی در سایر نقاط دنیا کمتر است .
به دلیل صرفه جویی اقتصادی ، شعاع رئوس هادیهای سکتور در مورد کابلهای ولتاژ ضعیف بسیار کوچک است ، در عوض در زمینه کابلهای ولتاژ متوسط تا 15 کیلو ولت با عایق XLPE ، استانداردهای آلمانی شعاعهای رئوس بزرگتری را ملزم می کنند که این امر دارای دلایل فنی است .
شکل هادی بسیار مهم است ، زیرا پرسها و اتصالات مورد نظر برای نصب فشرده مستلزم جفت و جور شدن کامل روی هادی بوده و موضوع روز استاندارد سازی در این زمینه است .
موارد دیگری نیز وجود دارد که یکی از آنها انتخاب جایگزین و نحوه قرارگیری مناسب در هنگام نصب کابل در پروژه های بزرگ است .
در کاربردهای صنعتی ، کاربران بیشماری به کارگیری کابلهای با هادی آلومینیمی تک رشته با عایق PVC را ترجیح می دهند .
در پی تجربه موفق در سیستمهای تامین انرژی برق در انگلستان ، همانند به کارگیری کابلهای آلومینیمی دارای هادیهای آلومینیمی تک رشته و همچنین تابیده منظم ، این موضوع در کل اروپا تعمیم یافت و امروزه استفاده از کابلهای با هادی آلومینیمی در آمریکا و سایر نقاط دنیا توسعه یافته است . بهبود روشهای اتصالات فشاری به جای لحیم کاری به گسترش چنین کاربردی کمک قابل توجهی نموده است . اما در کاربردهای صنعتی ، در صورتی که مسئله تفاوت قیمت مس و آلومینیم خیلی زیاد نباشد از آلومینیم کمتر استفاده می شود .
پیش از اینکه از مبحث هادیهای تک مفتولی خارج شویم ، به برخی از جنبه های تئوریک پارامترهای ابعادی و الکتریکی آنها می پردازیم .
ابتدا لازم است تمایز آشکاری بین ” سطح مقطع نامی ” و سطح مقطع الکتریکی واقعی ” قائل شویم . سطح مقطع نامی هادی مقداری است که به عنوان مرجع تشخیص هادیهای با سطح مقطع گوناگون از یکدیگر به کار می رود و موضوعیت دیگری ندارد .
از طرفی سطح مقطع واقعی هادی ( A r ) ، سطح مقطع الکتریکی است که از طریق مشخصات فنی و استانداردها تعیین می شود و بر مبنای رابطه زیر به واحد طول هادی بر می گردد .
که در آن :
A r= سطح مقطع واقعی ( سطح مقطع الکتریکی ) به mm2
R= مقاومت اهمی در 20 درجه سلسیوس که در استاندارد تعیین می شود . به / kmΩ
ρ= مقاومت ویژه مواد هادی به mm2 / km Ω
وزن واحد طول ( l =1 ) هر هادی Wc مساوی حجم ضرب در وزن مخصوص است :
که در آن :
A r= سطح مقطع واقعی ( سطح مقطع الکتریکی ) به mm2
= مقاومت ویژه مواد هادی به gr / cm3
رابطه فوق فقط در مورد کابلهای تک رشته کاربرد دارد و در حالت کابلهای چند رشته باید ضریب افزایش طول در اثر تاب را که حاصلضرب ضریب افزایش طول در اثر تابیدن هادیها Ks ( حدود 2 در صد ) و ضریب افزایش طول در اثر تابیدن رشته های عایقدار Ka ( حدود 1 در صد )است در نظر بگیریم .
در نتیجه وزن هادیهای چند رشته به صورت زیر خواهد بود :
مثال : مقاومت تعیین شده در استاندارد برای سیم 4×2 NYY-O کلاس 1 مقدار 4.61 است . قطر هر رشته مفتول باید چقدر باشد تا پاسخگوی الزام استاندارد باشد؟
چون در این کابل فقط سیمهای عایق شده به هم تابیده شده اند ، در نتیجه فقط ضریب افزایش طول 1.01 در رابطه مقاومت منظور می شود :
در عمل قطر هادی را به دلیل احتمال خلوص کمتر و کاهش قطر آن در مراحل تولید حدود 1 تا 2 درصد بیشتر در نظر میگیرند .
بدون دیدگاه