سیم و کابلـها جزئی از ضروریات دنیای مدرن ما هستند. آن‌ها برای اهداف مختلفی استفاده می شوند، از انتقال الکتریسیته گرفته تا انتقال اطلاعات. هادی کابل‌ها از طیف وسیعی از مواد از جمله مس، آلومینیوم ساخته می شوند. در این مقاله نحوه تولید کابل برق را بررسی خواهیم کرد.
مرحله 1: مواد اولیه
اولین قدم در تولید کابل، تهیه مواد اولیه است. متداول‌ترین ماده مورد استفاده در کابل‌ها، مس است. مس یک ماده هادی با مقاومت بسیار اندک است که به طور گسترده در دسترس و نسبتاً مقرون به‌صرفه است. آلومینیوم یکی دیگر از مواد رایج مورد استفاده در کابل‌ها، به ویژه برای خطوط انتقال فشارقوی است.
در تولید کابل‌های فیبر نوری به جای هادی‌های فلزی از فیبرهای شیشه‌ای استفاده می‌کنند. الیاف شیشه از ماسه ساخته شده است که ذوب شده و به‌صورت الیاف نازک کشیده میشود. نوع ماده اولیه مورد استفاده در کابل با توجه به نوع کاربرد اعم از انتقال جریان الکتریستیه و یا دیتا، حجم انتقال دیتا، سرعت انتقال دیتا، مقاومت مورد انتظار و سایر مشخصات فنی انتخاب میگردد. از جمله وارد دیگری که در ساخت کابل استفاده میشود، گرانولهای پلیمری هستند. این گرانول‌ها از ذرات کوچک و یکنواختی از رزین پلیمری هستند که ذوب شده و به اجزای مختلف کابل مانند عایق و محافظ تبدیل میشود.
بیشتر بخوانید: کابل مسی چیست؟
پلی وینیل کلراید (PVC)
یک ماده همه کاره و مقرون بصرفه است که به طور گسترده در تولید کابل استفاده میشود. این پلیمر یک ترموپلاستیک است که می‌تواند به اشکال و اندازههای مختلف قالب‌گیری شود. این پلیمر معمولاً در عایق و روکش به مصرف میرسد.
پلی اتیلن (PE)
پلی اتیلن پلیمر محبوب دیگری است که در مراحل تولید کابل به مصرف میرسد. این ماده در برابر رطوبت و مواد شیمیایی مقاوم است.
مونومر اتیلن پروپیلن داین (EPDM)
یک ماده لاستیکی مصنوعی است که معمولاً در کابل به منظور افزایش مقاومت گرما، هوازدگی و مواد شیمیایی استفاده میشود و این موضوع، مونومر اتیلن پروپیلن داین را به یک ماده ایده آل برای عایق کاری کابل و روکش تبدیل میکند.
پلی اتیلن کراسلینک شده (XPLE)
پلیمری با کارایی بالاست که معمولاً در تولید کابل‌های فشار متوسط و فشار قوی به مصرف میرسد. از خواص ویژه این ماده می‌توان به مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت اشاره نمود.
ترموپلاستیک الاستومر (TPE)
خانواده ای از پلیمرهاست که هم خواص ترموپلاستیک و هم الاستومرها را دارد. انعطاف پذیری قابل توجه و دوام فوق العاده آن سبب سهولت استفاده در عایق و روکش میشود.
![]()
مرحله 2: استرندینگ (Stranding)
هنگامی که مواد اولیه به دست آمد، مرحله بعدی استراندینگ است. این مرحله شامل چرخاندن چندین رشته مس یا آلومینیوم برای ایجاد یک رشته هادی واحد است. تعداد رشته های مورد نیاز، بستگی به استفاده مورد نظر از کابل دارد؛ به عنوان مثال، یک کابل برق ممکن است چندین رشته داشته باشد تا رسانایی آن را افزایش داده و مقاومت را کاهش دهد و یا یک کابل کوچک‌تر، مانند کابل اترنت، ممکن است فقط چند رشته داشته باشد.
مرحله 3: تزریق روکش و هادی پلیمری (extrusion)
پس از استراندینگ، هادی‌ها با عایق پوشش داده می‌شوند. این عایق برای محافظت از رساناها در برابر آسیب و جلوگیری از فرار الکتریسیته عمل میکند. پی وی سی (پلی وینیل کلراید) یک ماده عایق رایج است که در کابل‌های فشار ضعیف استفاده میشود. از پلی‌اتیلن و پلی‌اتیلن کراسلینک‌شده در کابل‌های فشارقوی استفاده میشود؛ زیرا می‌توانند دما و استحکام مکانیکی بالاتر را تحمل کنند.
![مراحل ساخت کابل برق]()
مرحله 4: کِیبِلینگ (Cabling)
هنگامی که هادی‌ها رشته و عایق‌بندی شدند، آن‌ها را چندین مرتبه به دور هم می‌تابند تا رشته‌ای از سیم‌های هادی ایجاد شود. کِیبِلینگ شامل چرخاندن هادی‌های عایق شده به یکدیگر برای ایجاد یک کابل واحد است. تعداد هادی‌هایی که به هم پیچیده شده‌اند به کاربرد مورد نظر کابل بستگی دارد. به عنوان مثال، یک کابل برق ممکن است دارای سه هادی به هم پیچیده باشد، درحالی‌که یک کابل اترنت فقط دو هادی دارد.
مرحله 5: محافظ (shielding)
برخی از کابل‌ها برای محافظت در برابر تداخل نیاز به محافظ دارند. محافظ شامل پیچاندن لایه‌ای از مواد رسانا در اطراف کابل است. مواد رسانا یک قفس فارادی در اطراف کابل ایجاد میکند که از ورود یا خروج تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به کابل جلوگیری میکند. EMI می‌تواند در کابل‌هایی که اطلاعات حساس را حمل می‌کنند، مانند کابل‌های اترنت یا کابل‌های صوتی، مشکلاتی ایجاد کند. توجهات امنیتی در انتقال دیتاهای حساس نیز در این مرحله در نظر گرفته میشود. برای مثال با ایجاد محافظ مخصوص برای کابل می‌توان از خوانش اطلاعات در حال انتقال در کابل‌ها توسط مهاجمین پیشگیری نمود.
مرحله 6: روکش (jacketing)
مرحله نهایی در تولید کابل، ژاکت کردن یا ایجاد روکش است. ژاکت شامل پیچاندن کابل در یک لایه بیرونی محافظ است. لایه بیرونی کابل را از آسیب فیزیکی، رطوبت و عوامل محیطی محافظت میکند. همچنین محیط مورد استفاده بر روی انتخاب پوشش خارجی کابل اثرگذار خواهد بود. برای مثال اگر کابل مورد نظر برای کاربرد در محیط‌های مرطوب همانند دریا و یا زیر زمین باشد، با عایق متفاوتی پوشانده خواهد شد و یا اگر در محیط‌های اسیدی یا در گزند جویدن جانداران زیر زمین باشد پوشش مقاوم‌تری برای آن استفاده میشود. پی وی سی ماده رایجی است که در کابل‌های فشار ضعیف استفاده میشود، در حالی‌که پلی اتیلن در کابل‌های فشارقوی استفاده میشود.
مرحله 7: کنترل کیفیت
قبل از اینکه کابل‌ها به بیرون ارسال شوند، تحت آزمایش کنترل کیفیت دقیق قرار می‌گیرند. آزمایش اطمینان حاصل میکند که کابل‌ها با استانداردهای ملی و بین‌المللی مطابقت دارند و عاری از نقص هستند. برخی از آزمایشات انجام شده عبارتند از:
- تست تداوم: بررسی برای شکستگی یا اتصال کوتاه در کابل.
- تست مقاومت عایقی: بررسی میکند که عایق سالم است و تخریب نشده است.
- تست مقاومت هادی: مقاومت هادی کابل را اندازه‌گیری میکند.
- تست شوک حرارتی: این آزمایش به منظور سنجش مقاومت کابل تولید شده در برابر شوک حرارتی روکش و شوک حرارتی عایق انجام می‌پذیرد.
- تست استقامت کششی: از جمله آزمایش هایی است که برای بررسی و اندازه گیری مقاومت کابل در برابر کشش و اندازه‌گیری تست های فیزیکی انجام می‌پذیرد.
- تست مقاومت عایق در دماهای مختلف: سنجش مقاومت عایق کابل در دماهای 20 درجه سانتیگراد و 70 درجه سانتیگراد از مهم ترین آزمایشات صورت پذیرفته در این بخش می‌باشد.