همه ی ما می دانیم که سیم و کابل برق برای رساندن جریان الکتریسیته استفاده می شود و جریان برق با عبور از این سیم ها به خانه و مراکز صنعتی رسیده و باعث ایجاد روشنی، کارکرد وسایل برقی و الکترونیکی و… می شود. اما سوالی که ممکن است در ذهن هرکدام از ما پیش بیاید این است که مواد اولیه درون این سیم ها از چه چیزی تشکیل شده است که باعث رسانایی و عبور جریان برق از سیم ها می شود؟ آیا این مواد گران هستند؟ تمام مواد آیا قادر به عبور جریان از خود هستند؟
در ادامه به پاسخ این سوالات می پردازیم.
مواد اولیه در تولید سیم و کابل برق کدام است؟
همان طور که مشخص است سیم و کابل نیز مانند سایر وسایل و لوازمی که در جهان تولید می شوند از موادی ساخته شده اند. اما سیم برق از دو قسمت تشکیل شده است. این دو قسمت شامل هادی و روکش می باشد.
قسمت هادی، برای هدایت جریان برق است و به همین دلیل مواد اولیه آن از جنس فلز است. قسمت روکش، برای جلوگیری از نشت جریان برق است و مواد اولیه آن از جنس پلیمر می باشد.
در قسمت هادی که از فلز ساخته می شود نمی توان هر نوع فلزی را استفاده کرد و با آن سیم برق را تولید کرد.
بعضی از فلز ها خاصیت رسانایی لازم را دارند و همه ی فلز ها شامل این ویژگی نمی شوند یا به حد کافی این ویژگی را ندارند. برای هادی از فلزاتی نظیر مس و آلومینیوم استفاده می شود.
اما در بین این دو فلز آلمینیوم بسیار کم تر از مس مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از دلایل کم تر استفاده قرار گرفتن فلز آلمینیوم اکسید شدن آن می باشد. در این بین فلز مس با درجه خلوص بیش تر از 99.5% در ساخت سیم برق به کار می رود. دلیل استفاده از فلز مس با این خلوص بالا این است که از فعالیت شیمیایی مواد اضافه و ناخالص درون این عنصر جلوگیری شود و کم ترین میزان مقاومت درون سیم هنگام جریان صورت گیرد.
از طرفی فلز مس بسیار انعطاف پذیر و شکل پذیر است و این ویژگی باعث می شود که سیم های مرغوب تر و کارآمد تری تولید شود به همین دلیل استفاده از مس تا به امروزه در صنعت تولید برق رواج بسیار زیادی دارد.
وزن مخصوص مس 8.9 گرم بر سانتی‌متر مکعب می باشد. همه ی این ویژگی ها سبب شده است تا به عنوان هادی بسیار مناسب و پرکاربرد در ساخت سیم و کابل برق مورد استفاده قرار گیرد.
از طرفی در بعضی موارد خاص و محدود نیز از هادی المینیوم در مواد اولیه سیم استفاده می شود که این فلز نیز مزایای خود را دارد اما همان طور که گفته شد به دلیل اکسید شدن، مورد استفاده برای تمام سیم های برق نیست. فلز آلومینیوم از فلز مس سبک تر است و وزن فلز مس سه برابر فلز آلومینیوم است!
اما از طرفی نیز فلز آلمینیوم در برابر تغییرات فیزیکی مقاومت کم تری دارد و با زنگ زدگی خاصیت رسانایی خود را از دست می دهد که این باعث می شود پس از مدتی سیم غیر قابل استفاده شود.
وزن مخصوص آلومینیوم 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و همین طور آلومینیوم به اندازه مس منعطف نیست که این باعث می شود که مس استفاده ی بیش تری در مواد اولیه سیم ها داشته باشد.
اما امروزه برای این که مشکل نارسانا بودن اکسید آلمینیوم حل شود روی ان را با یک لایه لعاب مس می پوشانند که استفاده از ان ممکن شود. به چنین سیم هایی، سیم آلومینیومی با جدار مسی می گویند.
دلایل استفاده از فلز آلمینیوم و مس برای قسمت هادی سیم برق کدام است؟
در بالا به طور کل به دلایل استفاده از مس و آلمینیوم در مواد اولیه سیم های برق پرداخته شد. جالب است بدانید که نقره خاصیت بسیار بالاتری در رسانندگی دارد اما به دلیل گران بودن و کم یاب بودن این فلز از مس و سپس آلمینیوم استفاده می شود. در ادامه به دلایل دیگر استفاده از این فلز در سیم برق می پردازیم:
ویژگی های فلز مس
* شکل پذیری
* منعطف بودن
* مقاومت در برابر رطوبت و تاثیرات جو
* قیمت مناسب تر آن نسبت به نقره
ویژگی های فلز آلمینیوم
* سبک تر بودن آن نسبت به نقره و مس
* ارزان تر بودن آن نسبت به دو فلز ذکر شده
* رسانایی الکتریکی مناسب
قسمت رویه ی سیم برق از چه موادی تشکیل شده است؟
همان طور که گفته شد سیم برق از دو قسمت تشکیل می شود که رویه ی آن عایق سیم می باشد تا سیم را در برابر محیط حفظ کند .
هم چنین از خطر جریان الکتریکی جلوگیری کند. مواد اولیه قسمت عایق و روکش سیم و کابل برق از جنس پی وی سی است.این قسمت از نشت جریان الکتریکی در سیم برق جلوگیری می کند.
همان طور که می دانید پی وی سی نوعی پلاستیک است و پلاستیک نوعی عایق در برابر جریان الکتریسیته و تغییرات محیطی است. این پی وی سی نسبت به عایق های روغنی که در گذشته استفاده می شد مناسب تر است. دلیل استفاده از این عایق در مواد اولیه سیم، قیمت مناسب تر آن می باشد و هم چنین مقاومت بالای آن نسبت به مدل های قبل نیز باعث استفاده از آن می باشد. یکی دیگر از ویژگی های مهمی که پلی وینیل کلرید دارد قابلیت انعطاف پذیری بالای آن است که آن را برای ساخت سیم و کابل برق مناسب می کند.
طول عمر این نوع عایق و روکش نیز بالا می باشد و به همین دلیل از آن استفاده ی بیش تری می شود. امکان آسیب دیدن این عایق نیز پایین تر از سایر عایق ها می باشد به همین دلیل در مصارف مختلف کاربرد گسترده تری دارد.
در پایان باید به این نکته اشاره کرد که سیم و کابل از مواد اولیه دیگری نیز تولید و تهیه می شوند اما این مواد مرسوم تر هستند و به دلیل قابلیت ها و مزایایی که دارند کاربرد ان ها نیز گسترده است. سیم ها در جنس های دیگر در مصارف و مشاغل خاص کاربرد دارند و کاربرد و صرفه ی عمومی ندارند.
