بر اساس یک استاندارد بین‌ المللی که با حروف اختصاری IEC شناخته می‌ شود، به بخشی از سیم و کابل که وظیفه‌ عبور جریان برق را دارد، هادی سیم گفته می‌ شود. در حقیقت واژه‌ هادی به معنای هدایت‌ کننده‌ جریان برق است. به صورت تخصصی تر باید اینگونه شرح بدهیم که هادی سیم نوعی فلز است که در سیم و کابل بکار می‌ رود و جریان الکتریکی از طریق آن عبور می‌ کند. هادی سیم و کابل اصولا از فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و آلیاژهای آنها ساخته می‌ شود. به‌طور کلی در هر رسانای الکتریکی، هنگام اعمال اختلاف پتانسیل، بارهای الکتریکی از اتمی به اتم دیگر منتقل می‌ شوند که این فرآیند به کمک هادی‌ سیم انجام می‌ گردد. در ادامه به بررسی این نوع هادی‌ های سیم و کابل خواهیم پرداخت.

آشنایی با انواع هادی سیم و کابل

اصولا برای انتقال برق از مواد اولیه‌ متنوعی استفاده می‌ شود. اما عموما فلزاتی مانند مس، فولاد با روکش مس، آلومینیوم و آلیاژهای آن در این زمینه بیشترین کاربرد را دارند. در عین حال گاهی از آلیاژهای دیگری که خیلی متدوال نیستند مانند نیکل خالص و ترکیبات فلزی دیگر نیز استفاده می شود. البته فلزات یاد شده معمولا با روکش‌ های پلاستیکی، پلی اتیلن، آزبست، ترموپلاستیک و مواد کامبره لاک دار عایق دار می شوند و در حد استانداردی در مقابل حرکت الکترون‌ ها مقاومت از خود نشان نمی دهند. در ادامه به بررسی بهترین آلیاژهایی که در فروش سیم و کابل تاثیر گذار هستند، خواهیم پرداخت.

هادی سیم و کابل با آلیاژ مس

اصولا رایج ترین فلز برای استفاده در هادی سیم و کابل، فلز مس است. به ویژه در سیم های برق که عموما از آلیاژ مس به عنوان هادی استفاده می شود. اما مس چه ویژگی دارد که به عنوان بهترین هادی سیم و کابل شناخته می شود؟ در حقیقت قابلیت های فلز مس از جمله رسانایی بالای برق و حرارت، قابلیت شکل پذیری و همچنین امکان لحیم شدن، نقطه ذوب بسیار بالا و در نهایت مقاوم بودن در مقابل خوردگی و ساییدگی، عواملی هستند که فلز مس را به عنوان بهترین هادی سیم برق به ما می‌شناسانند. اگرچه ما می دانیم که نقره رسانای بهتری در قیاس با مس می باشد، به دلیل گران بودن آن، تنها در موارد بسیار نادر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در اکثر سیم و کابل ها به طور مثال انواع کابل شبکه از رسانای مسی استفاده می شود ولی در برخی کاربردها استفاده از رسانای آلومینیومی در سیم و کابل توصیه می شود.

در یک کلام فلز مس چند مزیت اساسی به عنوان هادی سیم و کابل دارد :

• مقاومت الکتریکی پایین
• مقاوم بالا در برابر اثرات جوی
• استحکام بالای مکانیکی
• قابلیت فرم پذیری مطلوب

 

هادی سیم و کابل آلیاژ فولاد با روکش مس

این نوع آلیاژ ترکیبی نیز از بهترین هادی های سیم و کابل به شمار می رود. در حقیقت فولاد با روکش مس  رسانایی و مقاومت بالای مس را به مقاومت فولاد علاوه می کند. اکنون این آلیاژ جهت استفاده در هادی سیم و کابل به سه نوع متفاوت موجود است:

در نوع اول جوش مذاب به صورت دائم دو جزء را به هم متصل می کند.

در نوع دوم یک لایه مس بر روی یک لایه فولاد آبکاری می شود و مس و فولاد از طریق متالوژی به یکدیگر پیوند می خورند.

در نوع سوم نیز یک یا دو رشته مسی یک رسانای فولادی را محاط می کند و هسته فولادی، مقاومت را به هادی علاوه می کند.

هادی سیم و کابل با آلیاژ آلومینیوم

آلومینیوم نیز فلزی است که عموما به عنوان هادی مرغوبی برای سیم و کابل مورد استفاده قرار می گیرد. گرچه فلز آلومینیوم به اندازه‌ی مس رسانای خوبی نیست، اما برای استفاده در کابل‌ های توزیع قدرت بزرگ که از روی ستون‌ های برق عبور می‌کنند گزینه بهتری است، زیرا بسیار سبک‌ تر از کابل های مسی می باشند. خواص منحصر به فرد آلومینیوم، در ضمن سبب می شود در ساخت ترانزیستور ها و دیود ها نیز از آنها استفاده شود.

چه عواملی در انتخاب آلیاژ هادی مهم است؟

انتخاب هادی‌ مورد استفاده در سیم برق به عوامل مختلفی مربوط می شود؛ برای نمونه قطر سیم، کاربرد و میزان دما و رطوبت و در نهایت محیطی که سیم و کابل در آن مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در واقع با توجه به چنین مواردی، هادی‌ الکتریکی مورد استفاده در سیم برق از فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و غیره ساخته می شود. همانطور که گفته شد هادی اغلب سیم‌ ها از مس ساخته می‌شود؛ زیرا این فلز الکتریسیته را با انعطاف‌ پذیری بالایی هدایت می‌کند. اما به طور کلی سیم‌ های بسیار انعطاف‌ پذیر و در سطح مقطع مدور، از فلزات و آلیاژ های مختلف، از جمله آهن، فولاد، برنج، برنز، مس، آلومینیوم، روی، طلا، نقره و پلاتین نیز ساخته می‌شوند.

تقسیم بندی بهترین هادی های سیم و کابل

بهترین هادی سیم و کابل بر اساس توضیحاتی که داده شد، فلزات مس و آلومینیوم هستند که به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:

• هادی های تک مفتولی
• هادی های گرد تابیده منظم
• هادی های انعطاف پذیر ( افشان )
• هادی های فشرده گرد تابیده منظم
• هادی های فشرده سکتورتابیده منظم