برای تهیه سیم برق باید از فلزات هادی استفاده شود تا بتوانند به خوبی جریان برق را منتقل کنند، هر سیم برق یا کابل برق از دو بخش هادی(رسانا) و عایق(نارسانا) ساخته شده است.
در زمان تهیه سیم برق باید توجه کنید که سیم یا کابل برقی که ساخته میشود باید توانایی انتقال جریان الکتریکی برق از نیروگاه به خانه را داشته باشد. پس مهم‌ترین بخش یک سیم یا کابل، بخش هادی(رسانا) است که برای ساخت آن از فلزات مختلفی چون مس، طلا، نقره و آلومینیوم استفاده می‌کنند. در ادامه اطلاعات کاملی در ارتباط با اینکه کدامیک از این فلزات رسانای بهتری هستند در اختیارتان قرار می‌دهیم.
علت استفاده از فلزات در ساخت سیم برق
از رایج‌ترین و پرکاربردترین فلزاتی که در تهیه سیم برق و کابل برق استفاده میشوند می‌توان به نقره، طلا، مس، آلومینیوم و تنگستن اشاره کرد. این فلزات هرکدام ویژگی‌های خاص و منحصر به فردی دارند و در بخش‌های مختلفی استفاده میشوند.
رسانا بودن، استحکام و دوام بالا در برابر تغییرات محیطی، قیمت مقرون به صرفه از مهم‌ترین ویژگی‌های فلزات در زمان تهیه سیم برق هستند.
چرا مس بهترین فلز برای ساخت سیم برق است؟
این فلز قرمز رنگ که با نماد CU شناخته میشود یکی از مهم‌ترین متریال ساخت و ساز است و از آن در تهیه سیم برق و کابل‌های فشار قوی استفاده میشود. ازجمله دلایلی که موجب استفاده از این فلز در ساخت سیم و کابل شده عبارتنداز:
- مس یک رسانای بسیار قوی است، سیمهای مسی در مسافت‌های طولانی هم هادی برق هستند. فاصله و مسافت در رسانایی آن‌ها تاثیر منفی ندارد و جریان برق را به بهترین شکل ممکن انتقال می‌دهند.
- مس قیمت مقرون به صرفه‌ای دارد، فلز مس به عنوانی یکی از رایج‌ترین فلزها شناخته شده و برای تهیه آن هیچ محدودیتی وجود ندارد. همین امر موجب شده تا قیمت نهایی و تمام شده آن به صرفه باشد.
- مس بسیار انعطاف‌پذیر است، این فلز با ظاهر براق خود قدرت شکل پذیری بسیار بالایی دارد و به راحتی خم میشود و پیچ می‌خورد اما نمی‌شکند. سیمهای مسی در پروژه‌های ساختمانی یکی از پرمصرف‌ترین متریال هستند زیرا قطع شدن، شکستگی، ساییدگی و پوسیدگی ندارند.
- مس در برابر حرارت بسیار مقاوم است، سیمهای مسی در برابر آتش‌سوزی‌های الکتریکی نسبت به سایر فلزات رسانا ایمنی بیشتری دارند.
- وزن مس ثابت و مشخص است، مس در بخش ساختمانی وزن نسبتا بالا و مشخصی دارد و همین موضوع باعث میشود تا در طول کابل وزن آن ثابت باشد.
- یکی دیگر از فلزات پرمصرف در ساختمان آلومینیوم است که در مسافت‌ها طولانی معایبی چون هدر دادن انرژی، کاهش ظرفیت حمل بار و گرم شدن بیش از حد را در بر دارد. سیمهای مسی با مقاومت کششی بالای خود این ضعف‌ها را برطرف می‌کنند.
چگونه نقره و طلا در ساخت سیم برق کاربرد دارند؟
در تهیه سیم برق و کابل برق از فلزات و آلیاژهای مختلفی استفاده می‌کنند که هریک از آن‌ها با توجه به ویژگی‌ها و کاربردی که دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. دو فلز پرکاربرد در ساخت سیم برق طلا و نقره هستند.
طلا در سیم برق
فلز طلا با وجود قیمت بالایی که دارد برای عایق‌بندی سیم استفاده میشود، این فلز قابلیت لحیم‌کاری بسیار خوبی دارد و این موضوع یکی از مزایای مهم طلا است. فلز طلا از نظر واکنش‌دهی بسیار ضعیف است و به عنوان یک فلز نجیب شناخته میشود. از دیگر مزایای آن می‌توان به مقاومت بالا در برابر حرارت زیاد و سائیدگی اشاره کرد.
استفاده از روکش طلا در سیم علاوه بر افزایش طول عمر، انعطافپذیری بیشتری دارد.
نقره در سیم برق
فلز نقره یکی از اولین و رایج‌ترین گزینه‌های بشر برای انتقال انرژی برق بوده، از این فلز رسانا در ساخت انواع کابل و سیم برق استفاده میشود.
دوام بسیار بالا و انعطافپذیری عالی این فلز باعث شده تا استفاده از آن در مقایسه با سایر فلزات رسانا رایج‌تر باشد. این فلز در کنار ویژگی‌های منحصر به فردی‌که دارد، دارای معایبی است که باعث محدودیت استفاده از آن میشود. قیمت بالای نقره، قدرت اکسیداسیون و خوردگی آن باعث شده تا در مناطقی که رطوبت زیادی دارند، گزینه مناسبی نباشد.
مزایا استفاده از آلومینیوم در ساخت سیم برق چیست؟
- آلومینیوم نسبت به سایر فلزات رسانا وزن بسیار کمی دارد و به عنوان یک فلز سبک شناخته میشود.
- آلومینیوم به محیط زیست ضرر و زیانی وارد نمی‌کند و قابل بازیافت است.
- وزن پایین کابل آلومینیوم باعث شده تا حمل و نقل آن به راحتی انجام شود.
- کار با این فلز پیچیدگی خاصی ندارد و بسیار آسان است.
- قیمت آلومینیوم در مقایسه با سایر فلزات چون طلا، مس و نقره بسیار مقرون به صرفه و اقتصادی است.
- آلومینیوم مقاومت و استحکام بالایی در برابر عوامل خارجی دارد.
استفاده از تنگستن در ساخت سیم برق چگونه است؟
تنگستن به عنوان مقاوم‌ترین و بهترین فلز در تهیه سیم برق شناخته میشود، با وجود اینکه در لیست بهترین فلزات رسانای جریان الکتریکی نیست اما در تهیه سیم برق برای بخش‌های صنعتی و حساس از آن استفاده می‌کنند.
این فلز در برابر حرارت مقاومت فوق‌العاده بالایی دارد و در برابر سایش و آسیب‌های مکانیکی بسیار مقاوم است.
تنگستن رسانای ضعیف‌تری نسبت به سایر فلزات دارد اما نقطه ذوب آن بسیار بالاست، طوری که هیچ فلز و آلیاژ دیگری قادر به تحمل چنین دمایی نیست.
از فلز تنگستن یا ولفارم در پروژه‌هایی که در معرض حرارت و دمای بالایی هستند، استفاده می‌کنند.
نکاتی درباره انتخاب فلز مناسب برای ساخت سیم برق
در زمان انتخاب فلز برای تهیه سیم برق و کابل برق باید به چند نکته مهم توجه داشته باشید:
- در تهیه سیم برق باید از فلزات رسانا و هادی استفاده کرد.
- در زمان انتخاب نوع فلز یا آلیاژ باید به طول سیم توجه کنید، برخی فلزات در مسافت‌های طولانی ضعیف میشوند و از مقاومت آن‌ها کاسته خواهد شد.
- برخی از فلزات در آب و هوای مرطوب نمی‌توانند عملکرد درستی داشته باشند، به عنوان مثال نقره یکی از فلزاتی است که در هوای مرطوب به سرعت خورده میشود و دچار اکسیداسیون خواهد شد.
- روکش سیم برق از مهم‌ترین موارد مربوط به ایمنی آن است که باید در زمان تهیه سیم برق به آن توجه کرد. زدگی، خراش و خوردگی روی عایق یا روکش می‌تواند موجب عملکرد نادرست سیم برق شود.
تهیه سیم برق با فلزات رسانا
کابل‌ها و سیمها انواع و اقسام مختلفی دارند که هر یک از آن‌ها با توجه به ویژگی‌های منحصر به فردی که دارد در بخش‌های مختلفی به کار گرفته میشوند. همانطور که می‌دانید سیم و کابل یکی از مهم‌ترین متریالی هستند که به انتقال انرژی از یک نقطه به نقطه دیگر کمک می‌کنند.
برای تهیه سیم برق می‌توان از فلزات رسانای مختلفی استفاده کرد که در این مطلب به معرفی چند مورد از این فلزات پرداختیم. در میان این فلزات مس و آلومینیوم بسیار رایج‌تر و پرکاربردتر از سایر فلزات هستند، طلا و نقره هم به دلیل قیمت بالایی که دارند کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سوالات متداول
- کدامیک از فلزات رسانای بهتری هستند؟
نقره خالص، مس، طلای خالص، آلومینیوم و برنج از بهترین فلزات رسانا هستند. - چه عواملی بر رسانای الکتریکی تاثیرگذار هستند؟
خلوص فلز، دمای فلز و محیط، میدان الکتریکی از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر قدرت رسانای الکتریکی فلزات است. - کابل‌های مسی از لحاظ ظاهری به چند دسته تقسیم میشوند؟
کابل‌های مسی از لحاظ ظاهری به سه دسته کابل افشان مسی، کابل مفتول مسی و کابل نیمه افشان مسی تقسیم میشود.