logo

هرچیزی برای مقایسه

صفحه اصلی » علمی » کابل مسی بهتر است یا آلومینیومی

کابل مسی بهتر است یا آلومینیومی

چهارشنبه, ۳ بهمن ۱۳۹۷ | 347 بازدید | ۲ دیدگاه | علمی
کابل مسی بهتر است یا آلومینیومی

انواع کابل را بر اساس ویژگی هایی چون نوع عایق و نوع هادی تقسیم بندی می کنند. از بین رساناها، مس و آلومینیوم رایج ترین فلزاتی هستند که به عنوان هادی به کار می روند و این مسئله که کابل مسی بهتر است یا آلومینیومی؟ همیشه مطرح است. کابل مسی رواج بیشتری دارد و قدیمی تر است اما کابل آلومینیومی هم به خاطر ویژگی هایی چون وزن کم و قیمت ارزان تر در حال گسترش است.

سلام دوستان

شایع ترین نوع کابل برق برای سیم کشی آپارتمان و مکان های صنعتی، کابل مسی و آلومینیومی است؛ زمان تعویض سیم کشی ساختمان یا سیم کشی ساختمان تازه ساز با این دو نوع کابل مواجه می شویم و قطعا این سوال پیش می آید که کابل مسی بهتر است یا آلومینیومی؟ و کدام کابل برای سیم کشی بهتر است؟
برای انتخاب یکی از آن ها باید با تفاوت کابل مسی با آلومینیومی، مزایا و معایب کابل مسی و آلومینیومی، قوانین عملیاتی آن ها و …. آشنا بود.

کابل مسی یا آلومینیوم

هروقت صحبت از کابل برق می شود، سیم مسی در ذهن تداعی می شود و با اینکه سال هاست کابل آلومینیومی به کار می رود اما هنوز هم گاهی افراد در استفاده از کابل مسی یا آلومینیومی تردید دارند.

برای استفاده از یک هادی جریان الکتریسته در کابل برق به میزان مقاومت الکتریکی ماده و صرفه اقتصادی آن دقت می کنند که هرچه مقاومت کمتر باشد بهتر است. فلز نقره در بحث هدایت الکتریکی از مس هم بهتر است اما به خاطر قیمت زیاد جز در موارد خاص کاربرد عمومی ندارد.

کابل مسی

کابل به معنای طناب کلفت است و به مجموعه ای از سیم های روکش دار گفته می شود. انواع کابل را با توجه به نوع هادی، نوع عایق و سطح مقطع هادی به چند دسته تقسیم می کنند که در بین فلزات مس به خاطر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی که دارد نسبت به دیگر فلزات برتری دارد.

مس (Copper) فلزی سرخ رنگ، بسیار سخت و محکم و در عین حال نرم می باشد که بیش از ۵ هزار سال است که بشر از آن استفاده می کند و پس از طلا کشف شد. مس به خاطر دو ویژگی رسانا بودن و مقاومت (رسانایی بیشتر و مقاومت کمتر) در صنایع سیم و کابل مورد استفاده قرار میگیرد و حرارت و الکتریسیته را بهتر از دیگر فلزات هدایت می کند.  

مس رایج ترین رسانا در صنعت سیم و کابل است که برای آن که بهترین عملکرد را داشته باشد و از فعل و انفعالات شیمیایی ناخالصی ها جلوگیری شود، از مس با درجه خلوص بالاتر از ۹۹/۵ درصد استفاده می کنند تا در مقابل اثرات جوی مقاوم باشد.

مس قلع اندود، مس اندود، مس قلع اندود سنگین، مس با روکش نقره، آلیاژ قوی مس، مس با روکش نیکل و استیل با روکش مس، انواع رساناهای مس هستند که مس قلع اندود پراستفاده‌ترین رسانا در صنعت سیم و کابل است.

قیمت بیشتر، محدودیت نسبی در منابع معدنی و احتمال سرقت کابل، از معایب این فلز برای هادی می باشند.

کابل مسی


 مزایای کابل مسی

فلز مس از نظر الکتریکی بهترین انتخاب است و شاخص ترین ماده هادی مورد استفاده در توزیع و انتقال انرژی الکتریکی است که به خاطر قابلیت هدایت الکتریکی بالا و خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار عالی از آن برای هادی سیم و کابل برق استفاده می کنند

۱- هدایت الکتریکی بهتر و ضریب رسانایی بیشتر

۲- به خاطر مقاومت کمتر مس، مصرف انرژی آن پایین تر است.

۳- نصب و راه اندازی راحت

۴- مقاومت مکانیکی بالاتر که می تواند تنش های بیشتری را تحمل کند و در اثر خم و چرخش و به راحتی نمی شکند.

۵- شاخص های الاستیک مس حدود ۱/۷ تا ۱/۸ برابر بیشتر از آلومینیم است.

۶- ظرفیت بار کابل مسی ۳۰ درصد بالاتر از کابل آلومینیومی است.

۷- مقاوم به خوردگی و مقاومت بسیار در برابر فرسایش

۸- انعطاف‌پذیری بیشتر

۹- استفاده از مس برای مصارف الکتریکی بهره‌وری انرژی را بسیار بالا می‌برد؛ ویژگی‌ای که سایر فلزات از آن محروم هستند.

زمانی که می خواهید بخشی از سیم کشی ساختمان را تعویض کنید برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، برای ترکیب سیم کشی مسی و آلومینیومی یا ترکیب سیم های ساخته شده با فلزات مختلف از روش های اتصال مانند گیره های ویژه یا پدهای اتصال استفاده می کنند. این طراحی سطح بالایی از ایمنی را تامین می کند و از خطرات هم جلوگیری می کند. اما تست های دوره ای، کشیدن اتصالات پیچ و مهره و بلوک ترمینال از معایب این روش هستند.

عمر هر دو کابل تقریبا یکسان است و این باور که کابل مسی بیشتر عمر می کند باور غلطی است. در واقع یک کابل مسی با کیفیت ۳۰ سال و کابل آلومینیومی ۲۰ سال عمر می کند. اما اگر کابل بی کیفیت باشد ممکن است طول عمر کابل مسی حتی کمتر هم باشد.

کابل آلومینیومی

با افزایش قیمت تجهیزات تولیدی و هزینه ساخت و نگهداری کابل های مسی، تولید کنندگان به فکر جایگزینی به صرفه برای این نوع کابل افتادند. آلومینیوم فلز سبک، شکننده و ارزانی است که مقاومت داخلی بالایی دارد و یکی از گزینه هایی بود که به خاطر قیمتی با ثبات نسبی مورد توجه قرار گرفت و اکنون عملکرد خوب و مفید بودن آن به اثبات رسیده است. هدایت ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﻣﻨﺎﺳﺐ، ﺍﺳﺘﺤﻜﺎﻡ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻗﺎﺑﻞ ﻗﺒﻮﻝ، ﻭﺯﻥ کم، شکل دهی کابل در محیط های تنگ و ﻣﻘﺎﻭﻣﺖ ﺑﻪ ﺧﻮﺭﺩگی ﻋﺎلی از ویژگی های خوب این فلز هستند.

استفاده از هادی آلومینیوم در صنعت سیم و کابل رو به افزایش است و اکنون در کاربرد های صنعتی، صنایع ساختمانی، خدمات شهری و ساختمان های بزرگ تجاری از هادی آلومینیومی استفاده می کنند. همچنین پیمانکاران کابل‌های آلومینیومی را در هادی‌های ورودی تاسیسات، هادی‌های سایز بالا  و هادی‌های توزیع برق نصب و بهره برداری می‌کنند. برای انتقال جریان الکتریکی از انواع مختلف سیم و کابل استفاده می کنند که سیم کشی آلومینیومی محبوب ترین نوع آن است.

مزایای کابل آلومینیوم

دلایل زیادی وجود دارد که باعث می شود فلز آلومینیوم در اکثر کشورها به مؤلفه اصلی سیستم های توزیع و انتقال انرژی تبدیل شود. در زیر به برخی از این دلایل اشاره می کنیم.

۱- یکی از آشکار ترین مزایای آلومینیوم، صرفه جویی اقتصادی آن به خاطر قیمت پایین است و کل هزینه سیم کشی آلومینیوم در مقایسه با مس ۲۵ تا ۳۰ درصد کمتر است.

۲- یکی دیگر از بارزترین مزایای کابل آلومینیوم، چگالی کمتر و وزن کم این فلز است (چگالی آلومینیوم حدود ۳ درصد چگایی مس است)  که در زمانیکه به مقدار زیادی از این فلز نیاز دارید بیشتر احساس می شود. همچنین آلومینیوم برای خطوط برق بهتر است زیرا بار زیادی روی پشتیبانی تحمیل نمی کند.

۳- محدودیت منابع ندارد و به وفور در طبیعت یافت می شود و می تواند صدها کیلومتر را با آن سیم کشی کرد؛ مانند نصب خطوط برق

۵- قیمت آن ارزان تر است و برای سیم کشی در متراژ زیاد مقرون به صرفه است.

۶- مقاومت الکتریکی بالا: مقاومت کابل آلومینیوم ۶۸/۱ برابر بیشتر از کابل مسی است.

۷- استحکام بالا: استحکام کابل آلومینیومی ۴۰ درصد و کابل مسی ۱۸ درصد است.

۸- سهولت حمل و نقل

کابل آلومینیوم چه تفاوتی با کابل مسی دارد

معایب کابل آلومینیومی

۱– در مقایسه با مس هدایت الکتریکی کمتری دارد.

۲- عوامل جوی مانند رطوبت روی آلومینیم تاثیر سوئی چون خوردگی و اکسید شدن می گذارد.

۳-کابل آلومینیومی شکننده است و راحتر و پس از چند خم می شکند.

۴- با توجه به اینکه  طول عمر آن ۲۰ سال است برای نصب درون دیوار مناسب نیست.

۵- به خاطر افزایش قطر هسته، مصرف پلاستیک برای عایق افزایش می یابد و هزینه نسبی عایق هم افزایش می یابد

۶- استحکام مکانیکی و نرمش فلز برای تغییر شکل به خوبی مس نیست.

۷- ضریب انبساط خطی و احتمال خارج شدن از محل اتصال در نتیجه تغییرات دما

۸- فلزات در تماس با اکسیژن، اکسیده می شوند؛ اکسید مس مانند یک هادی عمل می‌کند اما اکسید آلومینیوم در برابر عبور جریان، مقاومت الکتریکی زیادی دارد و رسانایی آن را کم می کند.

۹- با گذشت زمان سیم های آلومینیومی شل می شوند و اکسید شدن آن نیز بیشتر می شود و این روند تا حدی ادامه پیدا می کند و باعث ایجاد حرارت و جرقه می شود.

برخی از معایب کابل های آلومینیومی به طراحی فنی آلیاژ یا کیفیت نصب مربوط بوده و امروزه با استفاده از طراحی پیشرفته تر و نصب بهتر، مشکلات کابل های آلومینیومی کاهش یافته است.
به عنوان مثال در گذشته به‌کارگیری پیچ‌های فولادی در وسایل سیم کشی امکان بروز عیب را در کابل‌های آلومینیومی به وجود می آورد.
یا آلومینیوم‌های سری ۸۰۰۰  در مقایسه با مدل های قبلی مثل سری ۱۳۰۵ بهتر است، زیرا آلیاژهای جدید و مخصوصا سری ۸۰۰۰ دارای خواص بهتری از نظر هدایت الکتریکی، مقاومت در برابر خزش، استحکام و کارآیی می‌باشند.

یکی از مواردی که در مورد کابل آلومینیومی مطرح می شود این است که استفاده از چنین کابلی موجب افت ولتاژ یا افزایش دمای کابل حین بهره برداری خواهد شد؛ در صورتیکه اگر با همان اصولی که سایز کابل مسی را انتخاب می کنیم؛ دست به انتخاب نوع آلومینیومی بزنیم مشکل خاصی به وجود نخواهد آمد.

برای آن که مشکلی به وجود نیاید باید ظرفیت آمپری و افت ولتاژ محاسبه شود و سایز مناسب کابل مشخص شود؛ در حقیقت برای عبور یک توان ثابت، سطح مقطع کابل آلومینیومی باید بیشتر از کابل مسی باشد.

در مورد خوردگی فلز هم با استفاده از راهکارهایی چون استفاده از کلمپ بی متال تا حدودی قابل پیشگیری است.

بخش زیادی از سیم کشی های خودرو با کابل مسی است و تقریبا در هر خودرو ۲۰ کیلو مس به کار می رود که برای صرفه جویی و پایین آمدن قیمت خودرو استفاده از سیم آلومینیومی رو به افزایش است. ژاپن به طور جدی به دنبال جایگزینی مس است اما هنوز برای چالش حرارت و نوسانات دسته سیم خودرو پاسخی ندارد.

نصب صحیح کابل آلومینیومی
برای آنکه کابل آلومینیومی در سیستم توزیع برق عملکرد خوبی داشته باشد باید ضوابط خاصی رعایت شود. اتصالات مربوط به آلومینیوم نسبت به اتصالات مس بحرانی‌تر می‌باشند؛ مراحل نصب کابل آلومینیوم سخت نیست اما با کابل مسی کاملا متفاوت است و اگر اتصالات به شکل صحیحی انجام شود، هادی‌ های آلومینیومی عملاً در مقاومت الکتریکی پایین‌تری کار می‌کنند و در مقایسه با هادی‌های مسی دمای کاری کمتری خواهند داشت.

برخی از مواردی که هنگام به‌کارگیری آلومینیوم و در شرایط نصب باید در نظر گرفت بدین ترتیب می باشند:
استفاده از ابزار لخت کن مناسب برای جلوگیری از آسیب به هادی، استفاده از برس سیمی برای از بین بردن لایه اکسید، استفاده از آمیزه مفصلی آنتی‌اکسیدان مانند NOOX یا Penetrox در محل مفصل‌بندی هادیاعمال فشار در اتصالات مطابق توصیه‌های سازنده، استفاده از اتصالات فشاری دو سوراخ مخصوص آلومینیوم

کاربرد هادی آلومینیوم
در سال ۱۸۹۵ هادی آلومینیومی تایید شده برای اولین بار برای خطوط هوایی در آمریکا و فرانسه به کار گرفته شد و پس از آن در سال ۱۹۰۸ از، هادی آلومینیومی تقویت شده توسط رشته های فولادی ( ACSR) در خطوط هوایی و در ۱۹۱۰ از هادی آلومینیومی در کابل های زیرزمینی با غلاف سربی و عایق کاغذی در شهرهای بوستون و ایلینگ  استفاده کردند.

ترانس، تابلوی توزیع، نصب هادی‌ها از تابلوهای توزیع به مراکز کنترل موتور و استفاده از هادی‌ آلومینیوم از تغذیه‌کننده‌ به تابلو برق نیز امکان پذیر است.

مس آلومینیوم
هدایت الکتریکی ۱۰۰ ۶۱
چگالی (gr/cm3) ۸/۹۱ ۲/۷۱
مقاومت ویژه ۱/۷۲ ۲/۷۹
استحکام کششی سخت(Kg/mm2) ۴۵/۷ ۱۹
استحکام کششی آنیل شده ۱۲ ۲۴/۶
وزن ۸/۹۱ ۲/۷۱
نقطه ذوب ۱۰۸۳ ۶۶۰

نتیجه گیری

کابل برق یک یا چند هادی الکتریکی است که از آن برای انتقال جریان برق، سیم کشی ساختمان مسکونی و اداری، انتقال برق از نیروگاه تولید برق به داخل شهر و روستا استفاده می کنند. طلا و نقره بهترین هدایت الکتریکی را دارند و مس در رتبه سوم قرار دارد. اما امروزه استفاده از سیم و کابل آلومینیوم به عنوان یک جایگزین ارزان قیمت در حال افزایش است

هدایت الکتریکی آلومینیوم کمتر از مس است اما در خیلی از کاربردها می توان آن را جایگزین مس کرد. سطح مقطع هادی یکی از پارامتر هایی است که در جایگزینی کابل آلومینیومی باید آن را در نظر گرفت. ﺑﺮﺍی ﺗﺤﻤﻞ ﻋﺒﻮﺭ ﺟﺮﻳﺎﻥ معینی، ﺑﺎﻳﺪ ﻫﺎﺩی آﻟﻮﻣﻴﻨﻴﻮمی ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﺑﻴﺸﺘﺮی ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻫﺎﺩی مسی ﺩﺍﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ و به خاطر بالا بودن میزان آلومینیوم استفاده شده در کابل آلومینیومی، جریان برق به خوبی از آن عبور می کند.

هادی آلومینیومی شباهت زیادی به مس دارد اما برای مصارف خاصی کاربرد دارد و بدون شک انتخاب صحیح در خصوص مواد رسانا روی عملکرد کابل و سیم برای مصارف مختلف تاثیر مستقیم دارد.

طبق فرمول  P=(V^2)/R ، ولتاژ پایین باعث تلفات می شود و برای کاهش تلفات باید مقاومت را کم یا رسانایی را زیاد کنید. جایی که ولتاژ پایین است (۲۲۰ ولت) باید از فلزی با رسانای بالا استفاده کرد که بین مس و آلومینیوم، کابل مسی بهتر است و اگر ولتاژ بالا باشد چون اهمیت رسانایی کاهش می یابد از کابل آلومینیوم استفاده می کنیم.

همانطور که گفتیم مس انعطاف پذیرتر است و به راحتی خم می شود؛ در نتیجه در جایی چون ساختمان و وسایل برقی که به انعطاف نیاز داریم و ولتاژ پایین است، کابل مسی و بر روی دکل برق و خطوط انتقال هوایی که وزن تجهیزات مهم است، ولتاژبالاست و انعطاف پذیری گزینه مهمی به شمار نمی رود از کابل آلومینیومی استفاده می کنیم.

همچنین از فلز مس در کابل‌های برق فشار ضعیف، متوسط و قوی و به عنوان بخش اصلی موتورها و مبدل‌های کاربردی در صنعت و برای تامین جریان برق به وسایل الکتریکی قدرتمند، استفاده می کنند و از کابل آلومینیومی برای تامین جریان برق به دستگاه های روشنایی، برای خطوط ولتاژ بالا و سیستم های کابلی معلق استفاده کنید. استفاده از فلز آلومینیوم به عنوان هادی کابل تنها برای هادی های مفتولی و نیمه افشان از سطح مقطع ۱۰ میلی متر و به بالا مجاز است.


۲ دیدگاه نوشته شده است! می توانید دیدگاه خود را بنویسید
  1. Sama گفت:

    پس کابل مسی به نظر من بهتره

دیدگاه خود را به ما بگویید.
متن
نام (لازم)
ایمیل (لازم)
وبسایت