امروزه با توجه به گستردگی نیاز به هادی‌های الکتریکی، انواع مختلف سیمها و کابلها برای شرایط و ظرفیت‌های متفاوت ساخته شده‌اند. نسل نوینی از این تجهیزات، به کابلهای زره‌دار یا شیلددار معروفند. در این مطلب به بررسی مفاهیمی همچون شیلد و نقش آن در کابلها پرداخته میشود.
کابل شیلد دار چیست؟
کابل شیلد دار کابلی است که علاوه بر روکشهای معمول، دارای یک لایه هادی است. این لایهی مضاعف بر روی غلاف اولیهی سیمها تابیده شده است.
همانند دیگر کابلها، این مدل هم از دو یا چند سیم روکشدار تشکیل شده است که بر روی آنها لایهای از رشتههای مسی یا آلومینیومی بافته میشود. لایهی بعدی، پوشش PVC است که به عنوان محافظ اطراف شیلد و سیمها را پوشش میدهد. کابلهای شیلددار عمدتا در رنگ طوسی تولید میشوند. اما برخی تولید کنندگان از رنگ‌های دیگری برای پوشش PVC این کابلها استفاده می‌کنند.
![نقش شیلد در کابل]()
چرا در کابلها از شیلد استفاده میشود؟
با توضیحاتی که در مورد این جزء از کابلها بیان شد، مشخص است که استفاده از شیلد در کابلها هزینه‌ی تولید این هادی‌ها را افزایش میدهد. از طرفی با وجود یک لایه رسانای مضاعف، وزن کابل نیز افزایش می‌یابد.
اما دلیل استفاده از شیلد در کابلها چیست؟ و چرا مصرف کنندگان باید متحمل صرف هزینه‌های اضافی بابت نصب شیلد در کابلها شوند؟ در پاسخ به این سوال باید به مکانیزم عملکرد شیلد در کابلها اشاره کرد. شیلد یک لایه فویل یا پوشش بافته شده از سیمهای بسیار نازکی است که اطراف هادی اصلی در کابل را احاطه میکند.
مهمترین دلیل استفاده از کابلهای شیلددار حذف جریانها و نویزهای خارجی است. نویزهایی که منجر به اختلال در عملکرد کابل میشوند. در ادامه دلایل تعبیه‌ی شیلد در کابلهای امروزی به وضوح بیان شده‌اند.
جلوگیری از به وجود آمدن میدان الکتریکی بین یک هادی با هادی دیگر
زمانی که در یک خط انتقال برق تعداد زیادی کابل در فاصله‌ی بسیار نزدیکی از یکدیگر قرار داشته باشند، جریان هریک از کابلها بر کابلهای دیگری موثر خواهد بود.
در واقع جریان عبوری هرکابل منجر به ایجاد یک میدان الکتریکی در حاشیه‌ی خود میشود که این میدان سبب اختلال در هدایت سایر کابلها میشود. از این رو استفاده از یک لایه محافظ به عنوان شیلد، تا حد قابل توجهی از اثرات مخرب میدان‌های اطراف می‌کاهد.
جلوگیری از فشار بیش از حد ولتاژ میان هادی‌ها
از دیگر وظایفی که شیلدها بر عهده دارند، جلوگیری از شدت فشار بیش از حد میان هادی است. در واقع این لایهی رسانا با کم کردن و جذب شدت ولتاژ اضافی، جریان را پایدار نگه می‌دارد.
به تاخیر انداختن استهلاک کابل‌هایی که در لوله‌های فلزی و غیر فلزی قرار داده میشوند
کابل‌هایی که در لوله‌های فلزی قرار داده میشوند ممکن است به مرور در اثر شرایط دمایی و یا رطوبتی دچار پوسیدگی و تخریب شوند. استفاده از کابلهای شیلددار در این لوله‌ها به میزان قابل توجه عمر کابلها را افزایش میدهد. در واقع در این محیط‌ها با فدا شدن شیلد، عمر کابل افزایش می‌یابد.
جلوگیری از انتقال ولتاژی که در کابلهای بدون شیلد به علت وجود لایه‌های مرطوب یا پوشیده از دوده و گریس و چربی وجود دارد
در مکان‌هایی که درصد آلودگی محیط بالاست، به مرور زمان لایهای از رطوبت، دوده یا روغن بر سطح کابل بدون شیلد ایجاد میشود. وجود این لایه‌ها خود عاملی بر انتقال ولتاژ در محیط اطراف هستند. کابلهای شیلددار احتمال تشکیل این لایه‌ها را کاهش می‌دهند و مانع از بروز حوادث بعدی خواهند شد.
برای کابل‌هایی که مستقیما در زیر زمین یا در مجراها و کانال‌های غیر فلزی به کار رفته اند، استفاده از شیلد مفید است
کابل‌هایی که از زیر زمین عبور می‌کنند، از خطرات طوفان و آسیب‌های محیطی در امان خواهند بود. این کابلها الزاما باید دارای شیلد باشند. چرا که این کابلها در اتصال با زمین دچار تخلیه‌ی الکتریکی و بروز پدیده‌ی کرونا (هاله) میشوند. استفاده از کابل شیلددار در کاربردهای زیر زمینی مانع از ایجاد میدان الکترواستاتیکی میشود.
شیلد کابل از چه جنسی ساخته میشوند؟
شیلدها در دو مدل فویل و سیمهای بافته شده موجودند. شیلدهای بافته شده از سیم مس با روکش نقره و یا قلع و در موارد محدودتر از جنس آلومینیوم ساخته میشوند. اما شیلدهای فویل مانند، ورقه‌های بسیار نازکی از جنس مس یا آلومینیوم هستند. ضخامت ناچیزی از این فویل‌ها را لایهای نارسانا از جنس پلی استر میلار تشکیل داده است.
انواع شیلدها برای چه نوع استفاده ای مفید هستند؟
با توجه به مزیت‌های شیلد، از آنها در بسیاری از کابلها استفاده میشود. کابل‌هایی که از شیلد بهره می‌برند، در 4 گروه اصلی زیر تقسیم بندی میشوند.
کابل شیلد دار قدرت
کابلهای قدرت الزاما باید از نوع شیلددار باشند. این کابلها برای تابلوی توزیع برق در نیروگاه‌ها و برای روشنایی خیابان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. کابل شیلددار قدرت در شرایط مختلفی همچون زیر خاک، فضای باز، درون آب و کانال‌های مختلف از مقاومت بالایی برخوردار خواهد بود.
کابل شیلد دار فرمان و کنترل
کابل کنترل یا فرمان برای انتقال سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال طراحی شده است. کابلهای کنترل (فرمان) در گروه کابلهای فشار ضعیف قرار می‌گیرند. میدان‌های مزاحم تاثیرات مخربی بر انتقال داده‌ها در این کابل می‌گذارند. از این رو برای جذب میدان‌های مغناطیسی مزاحم و جلوگیری از ایجاد نویز در این کابلها از شیلد استفاده میشود.
کابل شیلد دار افشان
کابل شیلد افشان قابل استفاده در تابلوهای فرمان است که در آنها از شیلد بافته شده‌ی مسی قلع اندود استفاده میشود.
کابل شیلد دار مفتولی
کابلهای مفتولی نسبت به کابلهای افشان مقاومت کمتری دارند. این کابلها برای کاربردهای فشار قوی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به منظور جلوگیری از هدررفت انرژی برق و کنترل نوسانات، این کابلها با یک لایه شیلد پوشش داده میشوند.
چه نوع کابل‌هایی باید شیلد داشته باشند؟
بسیاری از کابلهای فشار متوسط و فشار قوی ملزم به استفاده از شیلد هستند. دیگر کابلها که برای صنایع نظامی و انتقال سیگنال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید دارای یک لایه شیلد باشند تا مانع از اعوجاج سیگنال و ایجاد نویز در سیستم ارتباطی شود.
کاربرد شیلد در کابلهای برق
صنعت برق به شکل گسترده‌ای از انواع کابلهای شیلددار استقبال نموده است. بسیاری از کابل‌هایی که برای انتقال برق در شبکه‌های فشار متوسط و فشار قوی به کار می‌روند، مجهز به زره‌ی محافظ یا همان شیلد هستند.
کابلهای فشار قوی شیلددار در صورت برخورد با زمین، مانع وقوع پدیده کرونا و ایجاد شوک الکتریکی میشوند. این نوع کابلها چه در مصارف هوایی و چه در کاربردهای زیرزمینی از اتلاف انرژی برق و نوسانات ممکن جلوگیری میکند.
کابلهای شیلد دار برای استفاده در چه دستگاه هایی کاربرد دارند؟
کابلهای شیلددار برای مصارف مختلفی طراحی شده‌اند. تجهیزاتی که نوسانات ولتاژی و یا نویزهای متاثر از میدان‌های الکترومغناطیسی اطراف منجر به بروز خطا در عملکرد آنها خواهد شد. تعدادی از این موارد به شرح زیر است؛
- دستگاه‌های آزمایشگاهی
- فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی
- سنسورهای اعلام حریق
- سنسورهای دمایی و گازی در معادن
- میکروفون‌های امنیتی
کابلهای شیلد دار برای انتقال چه نوع سیگنال‌هایی استفاده میشوند؟
از مهمترین وظایف کابلهای شیلددار می‌توان به انتقال سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال در کابلهای کنترل اشاره کرد. انتقال داده‌ها در این کابلها از حساسیت زیادی برخوردار است. هرگونه میدان خارجی مزاحمی بر انتقال این سیگنال‌ها تاثیرگذار خواهد بود. بنابراین این کابلها غالبا با زره‌های جذب میدان‌های مزاحم پوشش داده میشوند.
مزایای کابل شیلد دار نسبت به کابل بدون شیلد
کابل‌هایی که به شیلد مجهز میشوند، نسبت به کابلهای بدون شیلد طول عمر بیشتری در شرایط مختلف آب و هوایی دارند. این کابلها در حضور رطوبت و آلودگی‌های روغنی مانع از تشکیل لایهی رسانا و انتقال ولتاژ به محیط اطراف میشوند.
کابلهای شیلددار قادر به انتقال صحیح و دقیق داده‌ها هستند. درحالی که نوع بدون شیلد آن تحت تاثیر میدان‌های مزاحم قرار خواهد گرفت.
نکاتی که در هنگام استفاده از شیلد باید به آنها توجه کرد؟
قابل ذکر است که کابلهای شیلددار انعطاف پذیری و قابلیت خمیدگی کمتری نسبت به کابلهای بدون شیلد دارند. بنابراین کاربران این تجهیزات باید در هنگام نصب این نکته را مدنظر قرار دهند.
شیلدهای بافته شده قیمت بالاتری نسبت به شیلد فویل دارند. شیلدهای فویل مانند دارای یک لایه عایق هستند. فویل باید به نحوی در اطراف سیمها پیچیده شود که سمت رسانای آن در اتصال با سیم اتصال با زمین باشد و نویزهای جذب شده را به زمین منتقل کند.
ویژگی‌های یک شیلد و کابل شیلددار خوب
یک شیلد مناسب و استاندارد برای انجام مسئولیت‌های مورد انتظار، باید از ویژگی‌های زیر برخوردار باشد؛
- قابلیت پوشانندگی سیمها بین 40 تا 100 درصد ( برحسب نوع شیلد)
- مقاومت به خوردگی بالا
- مقاومت به زنگ زدگی
- دوام بالا در برابر آسیب‌های مکانیکی
- برخورداری از استحکام کششی
- انعطاف پذیری مناسب
سوالات متداول کابل شیلد دار
1- کابل شیلد دار چیست؟
کابل شیلد دار کابلی است که علاوه بر روکشهای معمول، دارای یک لایه هادی است. این لایهی مضاعف بر روی غلاف اولیهی سیمها تابیده شده است. همانند دیگر کابلها، این مدل هم از دو یا چند سیم روکشدار تشکیل شده است که بر روی آنها لایهای از رشتههای مسی یا آلومینیومی بافته میشود. لایهی بعدی، پوشش PVC است که به عنوان محافظ اطراف شیلد و سیمها را پوشش میدهد.
2- چرا در کابل ها از شیلد استفاده می شود؟
شیلد یک لایه فویل یا پوشش بافته شده از سیمهای بسیار نازکی است که اطراف هادی اصلی در کابل را احاطه میکند. مهمترین دلیل استفاده از کابلهای شیلددار حذف جریانها و نویزهای خارجی است. نویزهایی که منجر به اختلال در عملکرد کابل میشوند.