تاریخچه کابل‌کشی آلومینیومی

یکی از پرکاربردترین کابل‌های برق که در کنار کابل‌های مسی به بازار عرضه می‌شود، کابل آلومینیوم است. کابل‌های آلومینیومی وظیفه انتقال جریال الکتریکی را برعهده دارند. در این راهنما قصد داریم با همه چیز درمورد کابل آلومینیوم آشنا شویم. یکی از نکات جالب توجه درمورد این کابل‌ها، میزان مقاومت الکتریکی آن‌ها می‌باشد؛ به طوری که هر اندازه مقاومت الکتریکی این نوع از کابل‌ها کم‌تر باشد، آن کابل از لحاظ عملکرد مناسب‌تر است.

نخستین کابل‌های آلومینیومی در اواخر قرن نوزدهم میلادی در ایالات متحده آمریکا ساخته شدند. در سال ۱۸۸۰ میلادی در ایالت شیکاگو، رئیس ایستگاه قطار متوجه شد که کلیه سیم‌های مسی در فضای باز به سرعت درحال آسیب دیدن و خراب شدن هستند.

او به این نتیجه رسید که این مشکل به دلیل خوردگی مس توسط دود لوکوموتیو رخ می‌دهد. البته دلیلی که وی تصمیم گرفت از آلومینیوم استفاده کند ناشناخته می‌باشد، اما در هر صورت یک سیم مسی چند صد متری با یک کابل آلومینیوم جایگزین گردید که هرساله با وجود گذر تعداد زیادی قطار، دوام خود را حفظ کرده است. می‌توان گفت این موضوع اولین کاربرد کابل‌های آلومینیومی محسوب می‌شود.

وزن نسبتاً کم کابل‌های آلومینیومی سبب کاهش بار در ستون‌های شبکه می‌شود و فاصله دهانه‌ها را بین آن‌ها بیشتر می‌کند؛ در نتیجه هزینه‌ها به همان نسبت کاهش یافته و مدت زمان ساخت نیز کوتاه‌تر می‌شود. زمانی که جریان از سیم‌های آلومینیومی عبور می‌کند، آن‌ها گرم شده و سطحشان نیز با یک اکسید پوشانده می‌شود. این دود به عنوان یک عایق بسیار عالی به منظور محافظت از کابل‌ها در برابر اثرات بیرونی عمل خواهد کرد.

کاربرد کابل آلومینیوم

به طور کل هادی‌های آلومینیومی و هادی‌های مسی دارای عملکرد مشابهی بوده و در خطوط انتقال و توزیع برق به‌کار گرفته می‌شوند. تجهیزات مذکور وظیفه انتقال جریان الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر را بر عهده دارند. از هر دو نوع کابل مسی و آلومینیومی می‌توان در خطوط برق‌رسانی استفاده نمود.

در حال حاضر کابل‌های آلومینیومی در مقایسه با کابل‌های مسی از قیمت ارزان‌تری برخوردار بوده و همین موضوع سبب استفاده گسترده از آن در مکان‌های مختلف شده است. از انواع مختلف کابل‌های آلومینیومی می‌توان در سیستم‌های توزیع برق ساختمان‌های مسکونی، خطوط انتقال نیرو، توزیع برق در خطوط محلی و همچنین سیم‌کشی در برخی از هواپیماها استفاده نمود.

انواع کابل آلومینیوم

کابل‌های آلومینیومی به طور کل به ۴ دسته اصلی زمینی، زره‌دار، خودنگهدار و هوایی تقسیم‌بندی می‌شوند که در ادامه به توضیح بیشتر درمورد هر کدام از آن‌ها خواهیم پرداخت:

کابل‌های آلومینیومی زمینی

این نوع از کابل‌ها نوعی کابل با هادی آلومینیومی می‌باشند که قابلیت تحمل ولتاژ ۰.۶ تا ۱ کیلو ولت را دارند. کابل‌های آلومینیومی زمینی می‌توانند در دو، سه یا چهار رشته تولید و عرضه شوند. البته کابل‌های آلومینیومی زمینی ۴ رشته به دو دسته دیگر نیز تقسیم‌بندی می‌شوند. در یک نوع از کابل‌های مذکور هر ۴ رشته مقطع یکسانی با یک‌دیگر داشته و در نوع بعدی، سه رشته سطح مقطع برابر دارند و رشته چهارم نول بوده و سطح مقطع کم‌تری دارد.

از کابل‌های زمینی آلومینیومی می‌توان در پروژه‌های توزیع، انتقال نیرو و برق انسانی با ولتاژ پایین استفاده نمود. لازم به ذکر است که ‌کابل‌های آلومینیومی ۱۶*۴ یکی از پرکاربردترین کابل‌هایی محسوب می‌شوند که در خطوط برق ضعیف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کابل آلومینیوم زره‌دار

کابل‌های زره‌دار نوعی از کابل‌های آلومینیومی به‌شمار می‌روند که به زره مجهر شده‌اند. کابل‌های مذکور به صورت دفنی در زیر زمین و بیرون از تأسیسات مورد استفاده قرار می‌گیرند. کابل‌های آلومینیومی برای استفاده در محیط‌هایی که امکان ضربه و وارد شدن فشار و آسیب‌های فیزیکی وجود دارد، گزینه بسیار مناسبی محسوب می‌شوند.

علت مقاومت کابل‌های مذکور وجود XLPE در ساختار آن‌ها می‌باشد؛ چرا که این نوع از عایق نسبت به PVC از مقامت بسیار بالاتری برخوردار است. هادی کابل‌های آلومینیومی از نوع زره‌دار در برابر مواد نفتی و شیمیایی، آتش و شعله، اشعه فرابنفش و… مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد.

کابل‌های آلومینیومی خودنگهدار

به کابل‌های آلومینیومی خودنگهدار اصطلاحاً ABC نیز گفته می‌شود. امروزه کابل‌های آلومینیومی خودنگهدار در بسیاری از سیستم‌های برق تک‌ فاز و سه فاز به‌کار گرفته می‌شوند. لازم به ذکر است که کابل‌های مذکور جریان برق را از پست‌های برق به مکان‌هایی ازجمله سیستم‌های خانگی، صنعتی، کشاورزی، تولیدی و… منتقل می‌کنند.

ناگفته نماند که تمامی رشته‌ سیم‌هایی که در کابل‌های آلومینیومی خودنگهدار مورد استفاده قرار می‌گیرند، با عایق پلی اتیلن و یا XPLE عایق شده‌اند و بعد از اکسترود شدن در دما و فشار بالای بخار آب کراسلینک خواهند شد. این موضوع سبب بهبود عملکرد کلی کابل‌ها شده و خاصیت‌های الکتریکی و مکانیکی آن‌ها را نیز بهتر می‌کند.

کابل آلومینیوم هوایی

این نوع از کابل‌ها در فضاهای خارجی مثل تیرهای برق، دکل‌ها و… به‌کار گرفته می‌شوند. لازم به ذکر است که کابل‌های آلومینیوم هوایی نیز به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند که به شرح زیر است:

کابل هوایی آلومینیومی ACC: کابل‌های مذکور دارای هادی آلومینیومی بوده و غالباً در ولتاژهای متوسط و یا کم مورد استفاده قرار می‌گیرند. آلومینیومی که در هادی این نوع از کابل‌ها قرار گرفته شده از نوع آنیل نشده می‌باشد. کابل‌های مذکور به صورت استاندارد و با طول‌های یکسان به هم‌دیگر تابیده شده‌اند تا تحمل نیروی کششی بالایی در حین نصب داشته باشند.

کابل هوایی آلومینیومی AAAC: هادی این نوع از کابل‌ها آلیاژ بوده و غالباً در مکان‎‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که ولتاژ متوسط و رو به بالا است.

کابل آلومینیوم هوایی ACSR: این نوع از کابل‌ها به طور معمول در سیستم‌هایی با ولتاژ بسیار قوی مورد استفاده قرار می‌گیرند. هادی آلومینیومی کابل‌های مذکور آنیل نشده می‌باشد. لازم به ذکر است که در این نوع از کابل‌ها یک نوع مهار فولادی به دور مفتول آلومینیومی که با طول معینی به هم‌دیگر تابید شده‌اند، به‌کار رفته است.

مزایای کابل آلومینیوم

همانطور که می‌دانیم، کابل‌ها مسئول انتقال جریان الکتریکی هستند. کلیه کابل‌های برق از یک نوع هادی، عایق و روکش تشکیل شده‌اند. در کابل‌های آلومینیوم، هادی از جنس فلز آلومینیوم می‌باشد. هدایت الکتریکی آلومینیوم در مقایسه با فلز مس کم‌تر بوده اما مقاومت آن بالاتر است. با این تفاسیر می‌توان گفت که با انتخاب صحیح کابل‌های آلومینیومی می‌توان کارایی و عملکرد آن را در شبکه برق بیشتر کرد. توصیه می‌شود پیش از خرید این نوع از کابل‌ها نکاتی مانند ظرفیت آمپری، سایز و سطح مقطع کابل، تعداد رشته‌ها( تک فاز یا سه فاز)، افت ولتاژ، اندازه تأسیسات برق و… را مورد توجه قرار دهید.

ویژگی‌های کابل آلومینیوم

کابل‌های آلومینیومی همانند کابل‌های مسی معمولی کار می‌کنند؛ اما یک مشکل عمده در این نوع از کابل‌ها وجود دارد که توجه به آن پیش از خرید بسیار حائز اهمیت است. مشکل اصلی کابل‌های آلومینیومی، اتصالات می‌باشد. زمانی که برق از کابل‌ها و کانکتورهای برق عبور می‌کند، سیم‌ها دچار انبساط شده و گرم می‌شوند. یکی از معایب این نوع از کابل‌ها این است که آن‌ها در مقایسه با مس سه برابر بیشتر منبسط می‌شوند.

به بیان دیگر، کابل آلومینیوم سرعت انبساط حرارتی بیشتری دارد. زمانی که برق قطع می‌شود، سیم‌ها و سایر اتصالات دچار انقباض شده و خنک می‌شوند. تمام انبساط و انقباض در نهایت شکافی را باز کرده و سیم‌ها را در معرض هوا قرار می‌دهند. اکسید شدن می‌تواند منجر به داغ‌تر شدن نقطه اتصال شود. به مرور زمان امکان شل شدن اتصال و خطر آتش‌سوزی وجود خواهد داشت. در ادامه با برخی از خصوصیات کابل‌های آلومینیومی آشنا خواهیم شد:

مقاومت الکتریکی بالاتر

آلومینیوم در برابر جریان الکتریکی مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد؛ بنابراین با در نظر گرفتن آمپر یکسان، هادی‌های آلومینیومی باید قطر بیشتری از هادی‌های مسی داشته باشند.

انعطاف‌پذیری کمتر

آلومینیوم در صورت قرار گرفتن در معرض خم شدن و موارد دیگر، راحت‌تر از مس که انعطاف‌پذیرتر است، سایش و تجزیه می‌شود. فرسودگی در طول زمان سبب می‌شود که سیم در داخل شکسته شده و به‌تدریج در برابر جریان الکتریکی مقاومت کند و سبب ایجاد گرمای بیش‌ازحدی شود.

خوردگی گالوانیکی

در مکانی که رطوبت وجود دارد، آلومینیوم دچار خوردگی گالوانیکی می‌شود.

اکسیداسیون

سطح خارجی سیم هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن، آسیب می‌بیند. این مهم به‌عنوان اکسیداسیون شناخته می‌شود. سیم آلومینیوم آسان‌تر از سیم مسی اکسید شده و ترکیبی که در اثر اکسیداسیون ایجاد شده (اکسید آلومینیوم) رسانایی کمتری در مقایسه با اکسید مس دارد. به مرور زمان، اکسیداسیون می‌تواند به اتصالات آسیب وارد کند و خطر آتش‌سوزی را نیز افزایش دهد.

چکش‌خواری بیشتر

آلومینیوم نرم و چکش‌خوار می‌باشد، بنابراین در برابر فشرده‌سازی بسیار حساس است. به‌عنوان‌مثال، اگر یک پیچ روی کابل آلومینیوم بیش‌ از اندازه سفت شود، سیم به تغییر شکل یا جریان ادامه می‌دهد. این موضوع می‌تواند یک اتصال شل ایجاد کند و میزان مقاومت الکتریکی را در آن نقطه افزایش دهد.

انبساط و انقباض حرارتی بیشتر

آلومینیوم با تغییرات دما بیشتر از فلز مس دچار انبساط و انقباض می‌شود. به مرور زمان، این امر سبب از بین رفتن اتصالات خواهد شد. درنتیجه، سیم‌های آلومینیومی هرگز نباید در پشت چندین کلید و پریز برق قرار گیرند.

سخن پایانی

در این مقاله با کابل آلومینیوم، ویژگی‌ها، کاربردها، انواع و مزایای آن آشنا شدیم. کابل‌های آلومینیومی همانند سایر کابل‌ها وظیفه انتقال جریان الکتریکی را برعهده دارند. آن‌ها از مقاومت الکتریکی خوبی برخوردار بوده و قیمت مقرون به صرفه‌ای دارند. پیشنهاد می‌شود پیش از خرید کابل‌های آلومینیومی در ابتدا نوع پروژه خود را با کاربردهای این کابل تطبیق داده و سپس اقدام به خرید نمائید.