عوامل موثر در انتخاب نوع سیم و کابل

مشخصات اصلی کابل ها

ولتاژ  اسمی و جریان مجاز

جنس هادی، سطح مقطع و شکل آن

جنس عایق

نوع هسته

نوع حفاظ

جنس غلاف

نوع زره

نوع حفاظت در برابر خوردگی

کابل های مسلح

عوامل مؤثر در انتخاب نوع کابل

بار مورد نظر و ظرفیت مجاز کابل

ولتاژ اسمی

افت ولتاژ مجاز

حفاظت مدار

بار اتصال کوتاه لازم یا مجاز

شرایط مکانیکی

شرایط محیطی (دمای محیط، میزان فشار و کشش وارد بر کابل، رطوبت محیط و اثرات خوردگی نصب کابل)

مشخصات فنی تعیین شده

از بین عوامل فوق جهت تعیین سطح مقطع کابل باید به جریان مورد نیاز مصرف کننده، میزان تحمل کابل در برابر عبور جریان و افت ولتاژ مجاز توجه خاص داشته باشیم.

جریان مجاز کابل

عبور جریان برق از سیم ها و کابل های نسوز منجر به افزایش درجه حرارت آنها و در نتیجه خرابی عایق های آن می شود. لذا برای حفاظت عایق ها لازم است درجۀ حرارت تولید شدۀ آن در حالت تعادل از حداکثر درجه حرارت مجاز آن کمتر باشد که لازمۀ آن انتقال حرارت تولید شده به محیط خارج است.

هدایت و تشعشع راه های انتقال حرارت به محیط خارج است که تابع درجۀ حرارت محیط، درجه حرارت نهایی، ضریب انتقال حرارت و مشخصات کابل می باشد. لذا جریان مجاز نیز تابع عوامل فوق می باشد که تعیین دقیق آن مستلزم حل مسائل انتقال حرارت می باشد. ﺟﺮﻳﺎن ﻣﺠﺎز ﻋﺒﻮری از ﻛﺎﺑﻞ ﻫﺎ ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪ ای ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ در ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ  از ﻛﺎﺑﻞ، ﺣﺮارت ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺷﺪه در ﻫﺎدی ﻫﺎی آن ﺑﻪ ﺧﻮﺑﻲ ﺑﻪ ﻣﺤﻴﻂ اﻃﺮاف ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺷﻮد ﺑﻪ ﻃﻮری ﻛﻪ درجۀ ﺣﺮارت ﻋﺎﻳﻖ در ﺳﻄﺢ ﻫﺎدی کابل های پی وی سی از ۷۰ درﺟﻪ ﺳﺎﻧﺘﻲ ﮔﺮاد ﺑﻴﺸﺘﺮ ﻧﺸﻮد.

ﻣﻴﺰان ﺗﺤﻤﻞ ﺟﺮﻳﺎن ﻛﺎﺑﻞ ﺑﻪ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺤﻴﻄﻲ آن، ﻛﻪ در ﻫﻮای آزاد و ﻳﺎ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﺑﺴﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ، ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد ﻫﺮ ﭼﻪ ﻣﻴﺰان ﺟﺮﻳﺎن ﻋﺒﻮری از ﻛﺎﺑﻞ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ، ﺣﺮارت اﻳﺠﺎد ﺷﺪه در ﻓﻀﺎی اﻃﺮاف آن زﻳﺎدﺗﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد و ﺑﺎﻳﺪ در ﻧﺤﻮۀ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻛﺎﺑﻞ ﻫﺎ در ﻛﻨﺎر ﻫﻢ ﺑﻪ آن توجه کرد.

همانطور که قبلاً نیز ذکر شد شدت جریان مجاز هر کابل مقدار معینی بوده و از مشخصات اصلی کابل به شمار می رود. مقدار مجاز جریان بستگی به سطح مقطع سیم های کابل دارد و عامل محدود کننده آن حرارت ناشی از عبور جریان در داخل کابل است. چون عایق هر کابل تا حد معینی از درجه حرارت را می تواند تحمل نماید و ازدیاد درجه حرارت کابل از حد مجاز، سبب از بین رفتن عایق و کم شدن عمر کابل می گردد، برای هر نوع از کابل ها جداول مخصوصی طراحی شده است که مشخص کننده شدت جریان مجاز در آن کابل خواهد بود.

شدت جریان مزبور برای یک درجه حرارت معینی محاسبه شده و در جداول ذکر می شود. باید توجه داشت که مقدار مجاز جریان کابل با درجه حرارت محبط و محل (زمین یا هوا) و طریقه قرار گرفتن کابل نیز بستگی دارد. هر چه هوای محیط سردتر باشد، قابلیت جذب مقدار بیشتری از حرارت تولید شده در کابل را داشته و عمل انتقال حرارت توسط عایق بهتر انجام می گیرد.

به عنوان مثال در جدول زیر جریان مجاز یک کابل کمربندی (مثلاً NKBA) برای ۰٫۶/۱ کیلوولت سه یا چهار سیمه برای درجه حرارت های مختلف در زمین داده شده است.

جریان مجاز سیم های مسی بدون عایق

سیم های بدون عایق مورد استفاده در شبکه های هوایی باید استحکام مکانیکی کافی برای تحمل وزن خود و همچنین فشار باد و یخ و برف را داشته باشند؛ لذا معمولاً از سیم های کوچکتر از ۶ میلیمتر مربع در سیم کشی هوایی استفاده نمی شود. افزایش درجه حرارت نیز منجر به کاهش مقاومت کششی سیم می شود. بنابراین لازم است درجه حرارت کار سیم محدود شود.

جریان مجاز سیم های مسی با عایق PVC

این سیم ها با توجه به کاربرد و وضعیت نصب آنها به سه گروه سیم های داخل لوله، سیم چند لا در هوا و چند سیم یک لا در هوا تقسیم می شوند.

جریان مجاز کابل های مسی با عایق و غلاف PVC

این کابل ها به دو صورت نصب شده در زمین در عمق ۷۰ سانتی متری و درجه حرارت ۲۰ درجه سانتیگراد و کابل های مستقر در هوا با درجه حرارت ۳۰ درجه سانتیگراد تقسیم می‌شوند. جریان مجاز این کابل ها بر اساس سطح مقطع آن ها می باشد. حداکثر درجه حرارت مجاز هادی با روکش PVC برابر ۷۰ درجه سانتیگراد است.

جریان مجاز سیم ها و کابل های آلومینیومی

جریان مجاز هادی های آلومینیومی در مقایسه با هادی های مسی هم مقطع کمتر است، زیرا مقاومت ویژۀ آنها، ۱/۶۵ برابر مقاومت ویژۀ مس است. بر این اساس با برابری توان حرارتی تولیدی در یک متر طول از این دو هادی، رابطۀ جریان مجاز هادی آلومینیوم به هادی مس هم مقطع خود به دست می آید.

مشخصات اصلی کابل ها – ولتاژ  اسمی و جریان مجاز – جنس هادی، سطح مقطع و شکل آن – جنس عایق – نوع هسته – نوع حفاظ – جنس غلاف – نوع زره – نوع حفاظت در برابر خوردگی – کابل های مسلح – بار مورد نظر و ظرفیت مجاز کابل – ولتاژ اسمی – افت ولتاژ مجاز – حفاظت مدار – بار اتصال کوتاه لازم یا مجاز

شرایط مکانیکی

شرایط محیطی (دمای محیط، میزان فشار و کشش وارد بر کابل، رطوبت محیط و اثرات خوردگی نصب کابل)

مشخصات فنی تعیین شده

از بین عوامل فوق جهت تعیین سطح مقطع کابل باید به جریان مورد نیاز مصرف کننده، میزان تحمل کابل در برابر عبور جریان و افت ولتاژ مجاز توجه خاص داشته باشیم.

جریان مجاز کابل

عبور جریان برق از سیم ها و کابل ها منجر به افزایش درجه حرارت آنها و در نتیجه خرابی عایق های آن می شود. لذا برای حفاظت عایق ها لازم است درجۀ حرارت تولید شدۀ آن در حالت تعادل از حداکثر درجه حرارت مجاز آن کمتر باشد که لازمۀ آن انتقال حرارت تولید شده به محیط خارج است.

هدایت و تشعشع راه های انتقال حرارت به محیط خارج است که تابع درجۀ حرارت محیط، درجه حرارت نهایی، ضریب انتقال حرارت و مشخصات کابل می باشد. لذا جریان مجاز نیز تابع عوامل فوق می باشد که تعیین دقیق آن مستلزم حل مسائل انتقال حرارت می باشد.

ﺟﺮﻳﺎن ﻣﺠﺎز ﻋﺒﻮری از ﻛﺎﺑﻞ ﻫﺎ ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪ ای ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ در ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ  از ﻛﺎﺑﻞ، ﺣﺮارت ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺷﺪه در ﻫﺎدی ﻫﺎی آن ﺑﻪ ﺧﻮﺑﻲ ﺑﻪ ﻣﺤﻴﻂ اﻃﺮاف ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺷﻮد ﺑﻪ ﻃﻮری ﻛﻪ درجۀ ﺣﺮارت ﻋﺎﻳﻖ در ﺳﻄﺢ ﻫﺎدی کابل های پی وی سی از ۷۰ درﺟﻪ ﺳﺎﻧﺘﻲ ﮔﺮاد ﺑﻴﺸﺘﺮ ﻧﺸﻮد.

ﻣﻴﺰان ﺗﺤﻤﻞ ﺟﺮﻳﺎن ﻛﺎﺑﻞ ﺑﻪ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺤﻴﻄﻲ آن، ﻛﻪ در ﻫﻮای آزاد و ﻳﺎ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﺑﺴﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ، ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد ﻫﺮ ﭼﻪ ﻣﻴﺰان ﺟﺮﻳﺎن ﻋﺒﻮری از ﻛﺎﺑﻞ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ، ﺣﺮارت اﻳﺠﺎد ﺷﺪه در ﻓﻀﺎی اﻃﺮاف آن زﻳﺎدﺗﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد و ﺑﺎﻳﺪ در ﻧﺤﻮۀ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻛﺎﺑﻞ ﻫﺎ در ﻛﻨﺎر ﻫﻢ ﺑﻪ آن توجه کرد.

همانطور که قبلاً نیز ذکر شد شدت جریان مجاز هر کابل مقدار معینی بوده و از مشخصات اصلی کابل به شمار می رود. مقدار مجاز جریان بستگی به سطح مقطع سیم های کابل دارد و عامل محدود کننده آن حرارت ناشی از عبور جریان در داخل کابل است. چون عایق هر کابل تا حد معینی از درجه حرارت را می تواند تحمل نماید و ازدیاد درجه حرارت کابل از حد مجاز، سبب از بین رفتن عایق و کم شدن عمر کابل می گردد، برای هر نوع از کابل ها جداول مخصوصی طراحی شده است که مشخص کننده شدت جریان مجاز در آن کابل خواهد بود.

شدت جریان مزبور برای یک درجه حرارت معینی محاسبه شده و در جداول ذکر می شود. باید توجه داشت که مقدار مجاز جریان کابل با درجه حرارت محبط و محل (زمین یا هوا) و طریقه قرار گرفتن کابل نیز بستگی دارد. هر چه هوای محیط سردتر باشد، قابلیت جذب مقدار بیشتری از حرارت تولید شده در کابل را داشته و عمل انتقال حرارت توسط عایق بهتر انجام می گیرد.

به عنوان مثال در جدول زیر جریان مجاز یک کابل کمربندی (مثلاً NKBA) برای ۰٫۶/۱ کیلوولت سه یا چهار سیمه برای درجه حرارت های مختلف در زمین داده شده است.

جریان مجاز سیم های مسی بدون عایق

سیم های بدون عایق مورد استفاده در شبکه های هوایی باید استحکام مکانیکی کافی برای تحمل وزن خود و همچنین فشار باد و یخ و برف را داشته باشند؛ لذا معمولاً از سیم های کوچکتر از ۶ میلیمتر مربع در سیم کشی هوایی استفاده نمی شود. افزایش درجه حرارت نیز منجر به کاهش مقاومت کششی سیم می شود. بنابراین لازم است درجه حرارت کار سیم محدود شود.

جریان مجاز سیم های مسی با عایق PVC

این سیم ها با توجه به کاربرد و وضعیت نصب آنها به سه گروه سیم های داخل لوله، سیم چند لا در هوا و چند سیم یک لا در هوا تقسیم می شوند.

جریان مجاز کابل های مسی با عایق و غلاف PVC

این کابل نسوز به دو صورت نصب شده در زمین در عمق ۷۰ سانتی متری و درجه حرارت ۲۰ درجه سانتیگراد و کابل های مستقر در هوا با درجه حرارت ۳۰ درجه سانتیگراد تقسیم می‌شوند. جریان مجاز این کابل ها بر اساس سطح مقطع آن ها می باشد. حداکثر درجه حرارت مجاز هادی با روکش PVC برابر ۷۰ درجه سانتیگراد است.

جریان مجاز سیم ها و کابل های آلومینیومی

جریان مجاز هادی های آلومینیومی در مقایسه با هادی های مسی هم مقطع کمتر است، زیرا مقاومت ویژۀ آنها، ۱/۶۵ برابر مقاومت ویژۀ مس است. بر این اساس با برابری توان حرارتی تولیدی در یک متر طول از این دو هادی، رابطۀ جریان مجاز هادی آلومینیوم به هادی مس هم مقطع خود به دست می آید.