مقالات

اسکرین کابل چیست؟ استاندراد ساختار، زخامت و لایه های کابل شبکه به ترتیب

اسکرین کابل چیست؟ استاندراد ساختار، زخامت و لایه های کابل شبکه به ترتیب

یکی از بزرگترین و پرکاربردترین کابل ها در صنعت برق و الکترونیک اسکرین کابل ها هستند که دارای ساختارهای متعددی هستند. از این رو از قابلیت ها مقاومت بالایی در برابر نویز پذیری از امواج درونزا و برونزا، تداخلات و تاثیر پذیری از کابل های کنار خود و یا منابع تولید امواج الکترو مغناطیس دارند. این مقاله را تا پایان مطالعه کنید تا شناخت کاملی در مورد لایه های مختلف کابل ها و ساختار و استانداردهای آن ها بدست آورید.

استانداردهای کابل سازی

استانداردهای کابل سازی

استانداردهای کابل سازی

در صنعت کابل سازی استانداردهای متفاوتی وجود دارد که تولیدکنندگان کابل براساس نیاز مشتری و طبق آن استانداردها کابل ها را طراحی و تولید می کنند. بنابراین برای تمام شرکت های کابل سازی نمی توان یک استاندارد یکسان در نظر گرفت. معمولا روی لایه نهایی کابل ها این استانداردها درج می شوند که برخی از آن ها به شرح زیر هستند:

  1. استاندارد IEC
  2. استاندارد VDE
  3. استاندارد BS
  4. استاندارد ASTM
  5. استاندارد ISIRI

نکته: استاندارد ISIRI ، استاندارد ملی ایران است که موارد آن معمولا از روی استاندارد های بالا تهیه شده است.

مشخصات لایه های کابل های تولیدی

مشخصات لایه های کابل های تولیدی

مشخصات لایه های کابل های تولیدی

لایه های کابل در تمام کابل به یک شکل و ترتیب نیستند؛ زیرا این لایه ها می توانند بر اساس مواردی مانند نوع کاربرد، نیاز مشتری و سطح ولتاژ تغییر کنند. فقط لایه های خاصی از کابل و بعضی پارامترهای دیگر مانند پرکننده ها یا فیلر (FILLER) و لایه زیرین یا بدینگ (BEDDING) جزء مشخصات فنی کابل به شمار می روند و موارد دیگر تنها در ساخت کابل استفاده شده و از مشخصات کابل ها محسوب نمی شوند. ساختار کابل های کنترلی و ابزار دقیقی نسبت به کابل های قدرت ساختار ساده تری دارند.

اجزا و لایه های تشکیل دهنده کابل

اجزا و لایه های تشکیل دهنده کابل

اجزا و لایه های تشکیل دهنده کابل

به طور کلی قسمت های مختلف یک کابل قدرت و انواع کابل های کنترلی و اسکرین کابل از داخلی ترین سطح تا خارجی ترین سطح به صورت زیر دسته بندی می شوند:

  1. هادی کابل (Conductor)
  2. اسکرین هادی (Conductor Screen)
  3. عایق (Insulation)
  4. اسکرین عایق (Insulation Screen)
  5. پرکننده یا فیلر (Filler)
  6. نوار نیمه‌هادی کاغذی
  7. شیت هادی یا شیلد (غلاف یا سپر رسانا) (Conductor Sheath or Shield)
  8. لایه زیرین یا غلاف داخلی (Bedding or Inner Sheath)
  9. آرمور یا زره (Armour)
  10. شیت (غلاف) بیرونی یا ژاکت (Inner Sheath or Jacket)

لایه اول : هادی (Conductor)

هادی کابل در ساختار کابل اصلی ترین قسمت بوده و وظیفه هدایت جریان الکتریکی است. جنس این هادی معمولا از مس یا آلومینیوم تابیده شده ( Stranded ) است به اختصار CU و AL نامیده می شوند. هر متر مس نسبت به آلومینیوم وزن بیشتری داشته و هدایت الکتریکی بالاتری نیز دارد. جهت عبور مقدار جریان مساوی از کابل مسی و آلومینیومی باید سطح مقطع کابل آلومینیوم حدود 6/1 برابر بیشتر از کابل مسی باشد؛ از این رو برای عبور یک جریان ثابت قیمت کابل آلومینیومی نسبت به کابل مسی کاهش می یابد.

لایه دوم : اسکرین هادی (Conductor Screen)

لایه دوم یا اسکرین هادی که یک نوار نیمه رسانا است جهت کاهش تنش های الکترواستاتیک در کابل های MV و HV و حفظ یک میدان الکتریکی یکنواخت به کار می رود. این لایه در ساختار کابل های فشار ضعیف معمولا استفاده نمی شود. این لایه روی لایه هادی قرار می گیرد که باعث از بین رفتن فضاهای خالی بین کابل و عایق شده و در نتیجه بین هادی و عایق یک فضای مسطح و صاف ایجاد می کند. در این حالت میدان الکتریکی به صورت یکنواخت در می آید و مانع ایجاد جرقه های الکتریکی ناخواسته می شود.

لایه سوم : عایق (Insulation)

معمولا این لایه در ساختار کابل های فشار ضعیف دومین لایه بعد از لایه هادی است. برای ناحیه عایق کابل به منظور عدم انتقال جریان الکتریکی و نشتی کابل هادی و ایزوله شدن کابل معمولا از مواد عایقی مانند PVC و XLPE به کار می رود. در بین خریداران و تولیدکنندگان کابل به ویژه کابل های با ولتاژهای پایین استفاده از عایق PVC بسیار متداول است. همچنین برای ساخت کابل های فشار متوسط و قوی نیز عایق XLPE  به دلیل داشتن قدرت تحمل درجه حرارت های بالاتر، مقاومت عایقی بالاتر، تحمل بیشتر در برابر مواد شیمیایی و طول عمر بیشتر  مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل قیمت بیشتر XLPE نسبت به PVC و انعطاف پذیری کم آن در ساخت کابل های با ولتاژ پایین از محبوبیت کمی برخوردار است.

لایه چهارم : اسکرین عایق (Insulation Screen)

لایه اسکرین عایق جنسی از مواد نیمه رسانا دارد و عملکرد آن مانند لایه اسکرین هادی است. معمولا از این لایه در ساختار در ساختار کابل های ولتاژ متوسط MV و ولتاژ بالا HV استفاده می شود. اگر کابل ها دارای نوار نیمه هادی کاغذی باشند، اتصال شیلد و لایه اسکرین از طریق همین نوار نیمه هادی برقرار می شود و چنانچه کابل فاقد این نوار باشد شیلد و لایه اسکرین به طور مستقیم با هم در ارتباط هستند.

لایه پنجم : فیلر یا پرکننده (Filler)

فیلر یا پرکننده را نمی توان به عنوان لایه در ساختار کابل در نظر گرفت ولی چون بعد از لایه های زیرین قرار می گیرد در اینجا به عنوان لایه پنجم از آن یاد می کنیم. فیلرها معمولا مواد پلیمری نرمی هستند که فضای خالی بین رشته های سیم را پر می کنند تا پس از قرار گیری چند رشته از سیم ها در کنار هم، کابل های یک رشته یکنواخت شوند. همچنین برای اینکه مراحل اضافه کردن سایر لایه ها روی مجموعه هادی ها در کنار هم آسان تر انجام گیرد و یک لایه یکنواخت روی آن ها ایجاد شود از این مواد پرکننده استفاده می شود.

لایه ششم : نیمه‌ هادی کاغذی

لایه نیمه هادی کاغذی در ساختار کابل به شکل نوار و از جنس کاغذ موج دار یا الیاف بافته ساخته می شود. این لایه در ساختار کابل های فشار متوسط و فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از کاربردهای مهم لایه نیمه هادی کاغذی در زمان وقوع اتصال الکتریکی هادی های شیلد به لایه اسکرین عایق است.

هنگامی که اتصال کوتاه رخ می دهد از لایه شیلد جریان زیادی عبور می کند که افزایش دمای زیاد لایه شیلد را به دنبال دارد در نتیجه احتمال فرورفتگی شیلد در لایه نیمه‌ هادی وجود دارد. در این شرایط لایه ششم یا نوار نیمه هادی  روی لایه نیمه هادی قبل از خود به شکل مارپیچ قرار داده شده که از لایه اسکرین عایق را از تماس مستقیم با رشته های اسکرین محافظت کرده و از آسیب زدن سیم های شیلد به لایه اسکرین عایق جلوگیری می کند.

لایه هفتم : شیت هادی یا شیلد (غلاف)  (Conductor Sheath or Shield)

لایه هفتم یا شیت هادی به صورت یک نوار مسی یا آلیاژ سرب است که نقش سپر یا غلاف رسانا را دارد و کابل را در برابر امواج الکترومغناطیس کابل محافظت می کند. اسکرین فلزی یا (Metallic screen ) نام دیگر این لایه است که به عنوان مسیری جهت عبور جریان های خطا و نشتی در کابل در نظر گرفته می شود به همین دلیل این شیلد را در یک نقطه از دو سر کابل به زمین متصل می کنند. شیلدهای سربی نسبت به شیلدهای مسی سنگین تر هستند و اتصال آن ها به زمین سخت تر است ولی ظرفیت جریان خطای بالاتری را دارند.

لایه هشتم : لایه زیرین Bedding or Inner Sheath

لایه زیرین معمولا از مواد ترموپلاستیک یا ترموستینگ ها مانند PVC و CSP ساخته می شود که بستر مناسبی را روی لایه شیت هادی برای قرارگیری آرمور فراهم می کند؛ در مواردی لایه زیرین قبل از شیلد استفاده می شود. در شرایطی که لایه های قبل به محافظت بیشتری نیاز دارند ممکن است در ساختار کابل دو لایه بدینگ به کار رود. مثلا یک لایه جهت حفاظت در برابر آرمور و لایه دوم به منظور حفاظت در برابر شیلد قرار می گیرد. لایه زیرین وظیفه حفاظت از لایه زیر خود را در برابر خوردگی، آسیب های مکانیکی آرمور یا شیلد را بر عهده دارد.

لایه نهم : زره یا آرمور (Armour)

این لایه به منظور محافظت از قسمت های زیرین به هم پیوسته در کابل از عوامل مکانیکی کاربرد دارد. ممکن است در هنگام عملیات راه سازی، شهرسازی و عمرانی وسایلی چون بیل های مکانیکی و پیکور به کابل هایی که در زیر زمین قرار دارند برخورد کنند و به کابل آسیب بزنند بنابراین استفاده از کابل های زره دار سبب حفاظت بیشتر آن ها می شود. در برخی موارد که استفاده از آرمور از جنس استیل فولاد یا (steel) محدودیت داشته باشد می توان در ساختار کابل و حفاظت مکانیکی آن از فسفر، برنز و مس قلع اندود استفاده کرد.

لایه دهم : شیت بیرونی یا ژاکت (Outer Sheath or Jacket)

جنس این لایه به عنوان لایه نهایی کابل از ترکیبات PVC یا CSP ساخته شده و به منظور حفاظت کابل در برابر عوامل مکانیکی، در برابر آب و هوا (گرما، بارندگی) و خطرات شیمیایی و الکتریکی به کار می رود. معمولا جنس لایه زیرین ( Bedding ) و شیت بیرونی یا ژاکت در ساختار کابل یکسان هستند.

علت استفاده از شیلد در کابل های کنترل و ابزاردقیق چیست؟

علت استفاده از شیلد در کابل های کنترل و ابزاردقیق چیست؟

علت استفاده از شیلد در کابل های کنترل و ابزاردقیق چیست؟

کابل های کنترلی در حالت عادی تحمل جریانی در حد چند آمپر را دارند و  کاربرد آن برای نمایش و انتقال یک دیتا در نقطه ای دیگر است. از این رو اگر در جریان این کابل ها تغییراتی هر چند اندک ایجاد شود باعث اختلال در دیتای انتقالی آن ها می شود. برای حل این مشکل در ساختار این کابل ها لایه ای به اسم اسکرین کابل یا شیلد قرار می دهند تا کابل ها را صدمات احتمالی ناشی از میدان های مغناطیسی اطراف آن ها و جریان القایی در این کابل ها حفظ کند. به منظور انتقال جریان های به وجود آمده بر روی شیلد معمولا در ساختار این کابل ها و در دو نقطه ابتدایی و انتهایی آن ها شیلد به زمین متصل می شود.

جمع بندی
جمع بندی بحث اسکرین کابل چیست؟

جمع بندی بحث اسکرین کابل چیست؟

در این مقاله به طور مفصل به معرفی لایه های کابل شبکه و استانداردهای ساختار آن پرداختیم. هر تولید کننده استاندارد های خاصی را براساس کاربرد کابل و نیاز مشتری تولید می کند بنابراین استاندارد خاص و واحدی برای تولید کابل نمی توان عنوان کرد. تعداد لایه های ساختار کابل که در این مقاله بیان شد در تمام کابل ها به این صورت نیست و طبق کاربرد کابل، نوع آن و سطح ولتاژ جریان می تواند تعداد لایه ها متغییر باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *