برای تأمین انرژی الکتریکی در مکان‌های مختلف، سیم و کابل‌ها نقش حیاتی دارند. اساساً، سیم‌های برق شامل دو جزء اصلی هستند: هادی و عایق. هنگامی که چندین سیم برق عایق‌شده در یک روکش عایق جمع می‌شوند، یک کابل برق تشکیل می‌شود. این کابل‌ها تضمین می‌کنند که برق به طور ایمن و کارآمد به مقصد مورد نظر برسد.
در سیم‌های برق، فلزهای هادی مانند مس و آلومینیوم، جریان الکتریکی را به صورت کنترل‌شده منتقل می‌کنند. این فلزات به دقت انتخاب می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که جریان به درستی هدایت می‌شود. برای جلوگیری از نشت جریان به محیط اطراف، یک عایق از جنس پی‌وی‌سی به دور هادی‌ها پیچیده می‌شود، که نقش محافظت و جلوگیری از اتصالات ناخواسته را ایفا می‌کند. این طراحی هوشمندانه تضمین می‌کند که برق به طور ایمن و کارآمد به مقصد مورد نظر می‌رسد.
مواد اولیه سیم و کابل برق
سیم برق، که نقش مهمی در انتقال انرژی الکتریکی دارد، از دو جزء اصلی تشکیل شده است. بخش هادی، که وظیفه انتقال جریان برق را بر عهده دارد، از فلز ساخته می‌شود. در مقابل، بخش عایق، که از پلیمر پی وی سی تشکیل شده، از نشت جریان برق و انتقال آن به قسمت‌های غیرضروری جلوگیری می‌کند. این ساختار دوگانه، سیم برق را به یک عنصر ضروری در سیستم‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. هر کدام از آنها را در ادامه مورد بررسی قرار می‌دهیم.
فلز هادی مس
مس، فلزی با خلوص بالا، به عنوان عنصر اصلی در ساخت سیم و کابل مورد استفاده قرار می‌گیرد. درجه خلوص این فلز معمولاً حدود ۹۹ درصد است، که دلیل آن کاهش فعالیت‌های شیمیایی ناخالصی‌ها است. مس به دلیل مقاومت عالی در برابر شرایط جوی و تغییرات آب و هوایی، انتخاب ایده‌آلی برای این صنعت محسوب می‌شود. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند مس در تولید سیم برق و سایر کاربردهای مرتبط، بسیار محبوب باشد.
مس، فلزی انعطاف‌پذیر و مقاوم است که به دلیل شکل‌پذیری فوق‌العاده، کاربردهای متنوعی دارد. این فلز با وزن مخصوص 8.9 گرم بر سانتی‌متر مکعب، به راحتی قابل شکل‌دهی به اشکال مختلف است. یکی از مهم‌ترین استفاده‌های مس، به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، در صنعت برق است، جایی که در تولید سیم و کابل به عنوان هادی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فلز هادی آلومینیوم
آلومینیوم، فلزی سبک‌تر و ارزان‌تر از مس، در صنعت برق به عنوان هادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. وزن آلومینیوم تقریباً یک سوم مس است، و همین ویژگی آن را به گزینه‌ای جذاب برای کاهش وزن سیم‌های برق تبدیل می‌کند. با این حال، مس مزایای منحصر به فردی دارد که آن را در برخی کاربردها برتر می‌کند.
آلومینیوم در مواجهه با رطوبت، اکسید می‌شود و به دلیل عایق بودن اکسید آلومینیوم، رسانای جریان برق نیست. این امر باعث اختلال در هدایت برق می‌شود. این فلز در برابر تغییرات آب و هوایی و رطوبت مقاومت کافی ندارد. وزن مخصوص آلومینیوم حدود 2.7 گرم بر سانتی‌متر مکعب است و انعطاف‌پذیری آن در مقایسه با مس، محدودتر است. به دلیل سبکی و قیمت مناسب، آلومینیوم در صنعت هوانوردی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فلز هادی آلومینیوم با جدار مسی
در صنعت برق، مس و آلومینیوم دو فلز مهم در ساخت سیم‌های هادی هستند. مس به دلیل انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر شرایط جوی، گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شود. از طرفی، آلومینیوم با وزن سبک‌تر و قیمت مقرون‌به‌صرفه‌تر، مزایای خاص خود را دارد. برای غلبه بر مشکل اکسید شدن آلومینیوم در رطوبت، رویکرد جدیدی اتخاذ شده است. در این روش، آلومینیوم با یک لایه نازک مس پوشش داده می‌شود تا از اکسیداسیون جلوگیری شود، بدون اینکه تاثیر قابل توجهی بر قیمت و وزن آن داشته باشد. این نوع سیم‌ها به عنوان سیم آلومینیومی با روکش مسی شناخته می‌شوند و به طور گسترده در صنعت برق مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مواد اولیه روکش عایق سیم برق
روکش سیم و کابل برق از ماده‌ای به نام پی‌وی‌سی (PVC) ساخته می‌شود، که در بسته‌های ۲۵ کیلویی در بازار موجود است. این ماده از دانه‌های ریز تشکیل شده است که به طور متوسط، هر دانه حدود 1.5 گرم بر سانتی‌متر مکعب وزن دارد. این دانه‌های پی‌وی‌سی با قرار گرفتن بر روی سیم، از نشت جریان الکتریکی جلوگیری می‌کنند و نقش محافظتی مهمی را ایفا می‌نمایند.
مزایای استفاده از pvc به عنوان روکش سیم برق
عایق‌های روغنی در گذشته برای عایق‌بندی سیم و کابل مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما امروزه عایق‌های پی‌وی‌سی جایگزین آنها شده‌اند. پی‌وی‌سی به‌عنوان یک عایق الکتریکی مقرون‌به‌صرفه و با دوام، گزینه‌ای برتر برای سیم‌کشی و کابل‌کشی است. قیمت پایین و مقاومت بالای روکش پی‌وی‌سی، آن را به انتخابی ایده‌آل تبدیل کرده است. انعطاف‌پذیری فوق‌العاده این ماده، آن را برای استفاده در سیم و کابل برق بسیار مناسب می‌سازد.
مراحل ساخت سیم و کابل
همه مواد اولیه مورد استفاده در ساختن محصولات بر طبق استانداردهای مربوط به خودشان و مشخصات فنی تعریف شده در آزامایشگاه‌ها مورد ارزیابی قرار می‌گیرند و پس از تایید مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این مواد اولیه عبارتند از:
۱– مواد نیمه هادی
۲– سیم فولاد گالوانیزه
۳– رنگدانه و مواد PVC
۴– مواد عایق پلی اتیلن کراسلینگ شده XLPE
۵– قرقره‌های بسته‌بندی شده
۶– مواد پلی اتیلن سنگین
سخن پایانی
سیم و کابل‌ها از جمله ابزارهای بسیار ضروری و پرکاربرد در زندگی روزمره بشر به شمار می‌روند. با توجه به اهمیت و استفاده گسترده از این محصولات، کیفیت آنها باید در سطح مطلوبی قرار داشته باشد. برای تولید سیم و کابل‌های استاندارد، بهره‌گیری از مواد اولیه باکیفیت و تجهیزات مدرن و به‌روز امری اجتناب‌ناپذیر است. در واقع، انتخاب متریال مناسب و استفاده از فناوری‌های پیشرفته می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد و ایمنی این محصولات داشته باشد. بنابراین، توجه به جزئیات در فرایند ساخت و تولید می‌تواند به بهبود عملکرد این ابزارها و در نتیجه افزایش ایمنی و کارایی آنها منجر شود.
