مقایسه کابل مسی و آلومینیومی

همیشه برای پیمانکاران و مهندسان برق سوال بوده که در پروژه خود باید از کابل مسی استفاده کنند و یا از کابل آلومینیومی، کابل آلومینیومی نسبت به کابل مسی از لحاظ قیمت بسیار مقرون به صرفه تر است اما از طرف دیگر کابل مسی از مقاومت و انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است، در این مقاله به مقایسه تخصصی کابل مسی و آلومینیومی می پردازیم.

هادی‌ها از موادی تشکیل شده‌اند که جریان الکتریکی یا جریان الکترون‌ها را هدایت می‌کنند. فلزات غیر مغناطیسی معمولاً رسانای ایده آل الکتریسیته محسوب می‌شوند. هادی‌ها دارای خواص متفاوتی مانند رسانایی، مقاومت کششی، وزن و قرار گرفتن در معرض محیط هستند.

صنعت سیم و کابل از انواع ‌هادی‌های فلزی استفاده می‌کند اما دو تا از رایج‌ترین آنها، مس و آلومینیوم هستند. با اینکه از هر دوی این متریال‌ها به وفور استفاده می‌شوند اما تفاوت‌هایی نیز بین سیم مسی و آلومینیومی وجود دارند. به همین دلیل، ما در این مقاله از وبلاگ کابل برق به مقایسه کابل مسی و آلومینیومی می‌پردازیم.

 

سیم آلومینیومی چیست؟

سیم آلومینیومی (Aluminum Wire) به دلیل خواص منحصر به فردش، یکی از پُرکاربردترین سیم‌های بازار است. این مدل کابل به خاطر هادی ساخته شده از آلومینیوم، به این نام شناخته می‌شود. هادی آلومینیومی در پوششی از پلاستیک قرار می‌گیرد و برحسب سایز و نوع استفاده، به بازار عرضه می‌شود. کابل آلومینیومی به انواع زمینی، زره‌دار و خودنگهدار دسته بندی می‌شود.

مزایای کابل آلومینیومی

  • قیمت ارزان‌تر نسبت به کابل مسی
  • نصب سریع و آسان
  • کم وزن بودن
  • یکنواختی در هدایت الکتریکی
  • حمل و نقل راحت
  • کاهش خطر سرقت کابل

معایب کابل آلومینیومی

  • هدایت الکتریکی کمتر
  • دوام و ماندگاری پایین‌تر
  • انعطاف پذیری کمتر
  • واکنش با اکسیژن هوا (اکسید شدن)

کاربرد کابل آلومینیومی

از سیم آلومینیومی در کاربردهای زیر استفاده می‌شود:

  • سیستم‌های توزیع برق ساختمان‌های مسکونی
  • توزیع برق در خطوط آب و برق
  • خطوط انتقال نیرو
  • سیم کشی در برخی از هواپیماها

سیم مسی چیست؟

سیم مسی (Copper Wire) به دلیل ویژگی‌های عالی و مزایای متعددش، بهترین نوع رسانا برای تولید سیم و کابل است. هادی مسی در روکش پلاستیکی قرار می‌گیرد و در اندازه‌ها و کاربردهای مختلف به فروش می‌رسد. کابل مسی یکی از پُراستفاده‌ترین و محبوب‌ترین محصولات در صنعت سیم و کابل است. این کابل به انواع هادی کلاس یک، کلاس دو، کلاس پنج و شش تقسیم می‌شود.

مزایای کابل مسی

  • ضریب رسانایی بیشتر
  • شاخص الاستیک بیشتر
  • ظرفیت بار بیشتر
  • استحکام مکانیکی بالا
  • کاهش اتلاف انرژی
  • مصرف کم انرژی
  • انعطاف پذیری بیشتر
  • مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش

معایب کابل مسی

  • قیمت بیشتر
  • خطر به سرقت رفتن
  • وزن بیشتر
  • نیاز به متخصص برای نصب

کاربرد سیم مسی

در ایران هنوز از کابل مسی برای کابل‌های مخابراتی و اینترنتی استفاده می‌شود. به طور کلی، از این نوع سیم در موارد زیر می‌توان استفاده کرد:

  • ساخت موتورهای الکتریکی مانند ماشین‌های برقی، باتری، مبدل جریان مستقیم و غیره
  • ساخت وسائل برقی، سیستم‌های روشنایی و غیره
  • در سیم کشی ساختمان‌ها و سیم کشی تابلوهای برق
  • در کولرهای گازی

سیم مسی دارای مقاومت بالا و خاصیت غیر خورنده

تشخیص کابل مسی از آلومینیوم

بر اینکه بتوانید تفاوت سیم مسی و آلومینیومی را با یک نگاه متوجه شوید، خصوصیات زیر را در نظر بگیرید:

  • کابل مسی به رنگ مس و کابل آلومینیومی به رنگ نقره‌ای است.
  • کابل مسی را وقتی در دست بگیریم، وزنی بیشتری نسبت به کابل آلومینیومی دارد.
  • کابل مسی به صورت افشان، نیمه افشان و مفتول تولید می‌شود اما کابل آلومینیومی بیشتر به صورت نیمه افشان ساخته می‌شود.

تفاوت بین کابل مسی و آلومینیومی

تفاوت اصلی بین سیم آلومینیوم و سیم مسی در ویژگی‌های هر کدام از آنهاست. وزن، هزینه، رسانایی، شکل پذیری، کشش، رنگ، مقاومت در برابر دما، بخشی از تفاوت‌های این دو متریال هستند.

سیم‌های آلومینیومی ارزان‌تر، دارای رسانایی کمتر، دارای شکل پذیری و کشش، دارای سبکی و خورنده‌تر از سیم‌های مسی هستند. سیم‌های آلومینیومی مقرون به صرفه‌تر نیز است. اگرچه سیم آلومینیومی به دلیل خاصیت خورندگی نمی‌تواند در هر مکانی استفاده شود. همچنین، فرآیند تولید سیم آلومینیومی به دلیل خاصیت کشسانی و شکل پذیری کمی دشوار است.

در مقایسه کابل مسی و آلومینیومی باید گفت که سیم‌های مسی را می‌توان به راحتی از آلیاژ مس تهیه کرد زیرا شکل پذیری و کشش بیشتری دارند. همچنین می‌توان از آنها در مکان‌های متعددی حتی در دمای بالا استفاده کرد، اما تنها عیب کابل مسی قیمت و وزن بالایش است. سیم مسی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

مس دارای مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به آلومینیوم است. این تفاوت برای کابل‌های برق بسیار مهم است. برای نسبت دادن هادی آلومینیومی به یک رسانای مسی، سطح مقطع هادی آلومینیومی باید بزرگتر شود تا مقاومت الکتریکی بالاتر را جبران کند. درحقیقت، برای یک میزان قابلیت حمل جریان، یک هادی آلومینیومی به 56 درصد سطح مقطع بزرگتر از مس نیاز دارد. در نتیجه، استفاده از مس تعداد اتصالات را کاهش می‌دهد تا درصد خطر خرابی سیستم نیز به مراتب پایین بیاید.

مس ضریب انبساط حرارتی کمتری دارد. این پارامتر تمایل یک ماده را برای تغییر حجم به عنوان تابعی از دما اندازه گیری می‌کند. ضریب انبساط حرارتی کمتر مس برای کابل‌ها بسیار مهم است زیرا خطرات نیروهای مخرب در اتصالات را کاهش می‌دهد.

رشته‌های مسی در مقاطع بسیار کم مانند 0.5 تا 10 میلی‌متر مربع موجود است، در حالی که رشته‌های آلومینیومی فقط در سطح مقطع اسمی 10 میلی‌متر مربع و بالاتر موجود است. هادی‌های رشته‌ای شامل تعدادی هادی نازک است که در یک کابل منسجم به هم پیچیده شده‌اند. رشته‌های مسی با قطر کوچکتر منجر به کابل‌های انعطاف پذیرتر می‌شوند که برای کاربردهایی بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تفاوت 2 کابل مسی با آلمینیومی

 

یک بررسی کوتاه جهت مقایسه کابل مسی و آلومینیومی در زیر آورده شده است:

  1. سیم آلومینیومی رسانایی نسبتاً کمتری دارد (فقط 60 درصد مس)، در حالی که سیم‌های مسی رسانایی بالاتری دارند.
  2. کابل‌های آلومینیومی سبک‌تر و حمل آنها آسان است، در حالی که سیم‌های مسی سنگین‌تر و حمل آنها دشوار می‌باشد.
  3. سیم‌های آلومینیومی دارای خاصیت انبساط در دمای بالا و منقبض شدن در دمای پایین هستند، در حالی که چنین تغییراتی در سیم مسی        رخ نمی‌دهد. سیم مسی می‌تواند در برابر تغییرات گرمایی مقاومت کند.
  4. در مورد شکل پذیری، سیم‌های آلومینیومی کمتر شکل پذیر هستند، در حالی که سیم‌های مسی شکل پذیری بیشتری دارند.
  5. کابل‌های آلومینیومی ارزان‌تر و سیم‌های مسی گران‌تر هستند.
  6. سیم‌های آلومینیومی کشش کمتر و سیم‌های مسی کشش بیشتری دارند.
  7. سیم‌های آلومینیومی به دلیل خورنده بودن می‌توانند باعث آتش سوزی شوند اما در مورد سیم‌های مسی چنین اتفاقی رخ نمی‌دهد.
  8. نصب کابل‌های مسی راحت‌تر از آلومینیومی است زیرا در سطح مقطع کمتری قابل استفاده هستند.

توجه: اعتقاد بر این است که طول عمر سیم مسی بیشتر از آلومینیوم است اما این یک تصور غلط است!

میزان استفاده از سیم مسی و سیم آلومینیومی در صنعت برق

برای ساخت سیم و کابل از مس بیشتر از آلومینیوم استفاده می‌شود. مانند سایر محصولاتی که از رسانایی بالای مس استفاده می‌کنند، تقریباً تمام کابل‌های الکترونیکی نیز از مس ساخته می‌شوند. هادی‌های مسی معمولاً در توزیع برق، تولید برق و صنعت خودرو استفاده می‌شوند.

برای صرفه جویی در وزن و هزینه، شرکت‌های برق از آلومینیوم، برای خطوط انتقال هوایی استفاده می‌کنند. آلومینیوم همچنین در مواردی استفاده می‌شود که وزن کم یک خاصیت مهم باشد. برای مثال، در صنایع هواپیماسازی از آلومینیوم استفاده می‌شود

برای کابل‌های کواکسیال بزرگ، می‌توان از سیم آلومینیومی دارای روکش مسی استفاده کرد تا هم از مزایای رسانایی مس استفاده شود و هم از مزیت کم وزن بودن آلومینیوم بهره کامل را کسب کرد.

جدول مقایسه سیم مسی و آلومینیومی

پارامترهای مقایسه سیم آلومینیومی سیم مسی
رنگ نقره‌ای قرمز
رسانایی رسانایی کمی دارد رسانای بالایی دارد
وزن سبک است نسبتاً سنگین است
مقاومت حرارتی در دمای بالا منبسط و در دمای پایین منقبض می‌شود می‌تواند در برابر تغییرات گرمایی مقاومت کند
هزینه نسبتاً ارزان است گران است
استحکام کشسانی نسبتا شکل پذیر و کششی است شکل پذیرتر و کششی‌تر است
انرژی مصرف انرژی بیشتری دارد انرژی کمی مصرف می‌کند
نصب نصب آسان و سریعی دارد نیاز به متخصص دارد

کلام آخر

اگر سیم کشی در خانه مورد نیاز است، سیم مسی برای آن ایده آل خواهد بود زیرا در برابر اثر حرارتی مقاومت می‌کند و مزایای بیشتری به همراه دارد؛ اما در مقایسه، سیم‌های آلومینیومی که خورنده تلقی شده و منجر به آتش سوزی می‌شوند، بهتر است در ساختمان مسکونی استفاده نشوند. در هر صورت، موارد استفاده از هادی مسی یا آلومینیومی به نوع کاربرد و نیازهای فنی و تخصصی وابسته هستند.

 

تاریخچه سیم و کابل در ایران – نمایندگی کابل آلومینیومی

نمایندگی کابل آلومینیومی و تاریخچه کابل در ایران

پیش از این راجب عایق پلی‌اتیلن کراس لینک (XLPE) صحبت کردیم و دانستیم که این ماده در پی یک واکنش شیمیایی – گرمایشی از ماده پلی اتیلن گرما – نرم به وجود می‌آید. نمایندگی کابل آلومینیومی شناختن این ماده مهم و اساسی باعث شد تا امکان ساخت کابل‌هایی با ولتاژهای بسیار بالا هم فراهم شود. در واقع امروزه با نمایندگی کابل آلمینیومی، امکان‌پذیر شدن ساخت کابل‌های فراتر از ۵۰۰ کیلوولت را نیز مدیون این ماده جدید یعنی پلی‌اتیلن کراس لینک (XLPE) هستیم

کارخانه برق امین‌الضرب

مدارک و مستندات موجود نشان از این دارد که در سال ۱۲۸۲ خورشیدی، سیم‌های روکش‌دار از همان سال‌های ورود کارخانه برق امین‌الضرب به ایران مورد استفاده قرار گرفت. چراکه شخص محمدحسین امین‌الضرب، سیم‌های روکش‌دار را خریداری و به ایران وارد کرد و سبب شد که محمدحسین امین‌الضرب با لقب پدر برق ایران مشهور گردید.

نمایندگی کابل آلومینیومی

در ابتدا و در همان سال های ۱۲۸۲ خورشیدی بهره‌برداری از انرژی برق در کشور معمولا با سیم‌های روکش‌دار به کمک مقرهای کوچک و سفیدرنگ قرقره مانندی بر روی دیوارها و سقف اتاق‌ها و سالن‌ها نصب می‌شدند، بودند. سپس با پیشرفت کشور و افزایش نیاز به انرژی برق با افزایش تعداد کارگاه‌ها و کارخانه‌ها برای راه‌اندازی موتورهای برقی در کارگاه‌ها و کارخانه‌ها استفاده از کابل های پیشرفته‌تر آغاز گردید و سبب شد که ورود کابل ها به کشور چشمگیرتر شود.

 

جمع‌آوری شبکه‌های هوایی با نمایندگی کابل آلومینیومی

این افزایش تقضا برای بهره گیری از این انرژی با جمع‌آوری شبکه‌های هوایی در شهرهای بزرگ به ویژه در تهران و اصفهان و نصب شبکه‌های زمینی کابل فشار ضعیف و فشار متوسط همراه گردید و نیاز به کابل‌های پیشرفته وارداتی چاره‌ناپذیر گردید. به همین خاطر بنگاه‌های برق برای تامین نیازهای گوناگون و گاهی پیچیده تر‌ها به بازارهای برون مرزی متکی شدند و انبارهایشان پر از کابل‌های متنوعی شد که از سازندگان بی‌شمار در سطح جهان خریداری می‌کردند.

نمایندگی کابل آلومینیومی

 

احساس خطر برنامه‌ریزان اقتصادی و سرمایه‌گذاران

این احساس نیاز روزافزون مردم با پیشرفت کشور و برتری مدارهای کابلی در شبکه‌های زمینی در سطح شهرها و درون کارخانه‌ها و کارگاه‌ها روز به روز سبب افزایش ورود کابل ها به کشور و خریداری از سازندگان بی‌شمار در سطح جهان میشد به همین دلیل برنامه‌ریزان اقتصادی و فنی و سرمایه‌گذاران را بر این باور کشاند که با سرمایه‌گذاری در صنعت کابلسازی افزون بر تامین نیازهای داخلی از خروج ارز نیز جلوگیری کنند.

این باور انقدر ادامه داشت تا چنین شد که اندیشه ایجاد کارخانه‌های کابل‌سازی به وجود آمد. نمایندگی کابل آلومینیومی در این میان با پدید آمدن زمینه ورود فناوری‌ها و دانش‌های نوین پیشرفته و برپایی پایگاه‌های تحقیقاتی تخصصی به روند رو به رشد پیشرفت‌های علمی و فنی کمک می‌گردد.

نمایندگی کابل آلومینیومی

 

روش ساخت سیم و کابل

روش ساخت کابل فشار قوی تقریبا در تمام کارخانه‌های سازنده موجود در گوشه و کنار جهان و در سطح بین المللی یکسان است. زیرا که استانداردهایی که برای کابل‌های توزیع مورد استفاده قرار می‌گیرند همواره یکسانند و اگر اندک تفاوتی بین برند های مختلف است ناشی از اختلاف در دستگاه یکاهای آن‌هاست.

تفاوت‌های اساسی آن‌ها در طراحی کابل‌ها، نمایندگی کابل آلومینیومی و شبکه‌های کابلی و انتخاب نوع کابل دیده می‌شود و همانطور که اشاره شد این تفاوت‌ها در زمینه ساخت کابل‌های توزیع خیلی اساسی نیستند.

کابل‌ها کشورهای جهان را از نظر روش ساخت می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: کشورهایی که از روش ساخت بریتانیا و اروپا پیروی می‌کنند و آن‌هایی که با روش طراحی در ایالات متحده آمریکا سازگارند.

تاریخچه سیم و کابل-کابل آلومینیومی

کابل آلومینیومی و تاریخچه انواع سیم

در سال ۱۸۳۰ میلادی اولین بار کشتیرانان از کابل به عنوان ابزار کاری خود استفاده می‌کردند. هرچند اکثر استفاده از کابل آلومینیومی در آن زمان در کشتیرانی برای استفاده‌های دیگری بود ولی تاریخچه سیم و کابل به این سال ها بر می‌گردد.

سپس رفته رفته با پیشرفت علم، سیم با کاربرد کنونی به کار گرفته شد که هادی آن از مس بود. لازم به ذکر است که در ابتدا این سیم‌ها در آن زمان بدون عایق بودند و با فراگیر شدن صنعت برق، باعث شد تا خطرات ناشی از برق‌گرفتگی نیز زیاد شد.

همین افزایش خطرات ناشی از برق‌گرفتگی باعث شد تا احساس نیاز به کابل آلومینیومی با روکش برای کاهش این خطر در جامعه به وجود آید. تا اینکه در در سال ۱۸۷۶ اندیشه تولید کابل با روکش لاستیکی به مرحله اجرا درآمد. برای اولین بار با نوعی کائوچوی طبیعی به نام گوتاپرچا در این مرحله چند رشته سیم مسی را به هم تابیده و روکش می‌کردند.

کابل آلومینیومی

 

روش جدید تولید کابل

فرایند تولید کابل به این روش هم وقت گیر و هم پرهزینه بود زیرا که فرآیند ساخت کابل بدین شکل بود که ابتدا همان ماده عایق گیاهی و طبیعی (به نام گوتاپرچا) را به دور رسانا می پیچیدن سپس باید این ماده را خشک میکردند کابل آلومینیومی به همین دلیل آن را در دمای ۱۳۰ تا ۱۴۰ درجه سانتیگراد قرار میدادند و سپس آن را با مواد روغنی، رزین یا موم اشباع می‌کردند و سرانجام با سرب روکش می‌نمودند.

به همان دلایل وقت گیر بودن و هم پرهزینه بودن روش ذکر شده، در سال ۱۸۸۷ شیمیدان‌ها از راه سنتز مواد، موفق به تهیه عایقی جدید به نام باکلیت شدند که ارزانتر از لاستیک بود.

کابل آلومینیومی

 

سال ۱۸۹۸و نیاز به شبکه‌های با ولتاژ بالاتر

در ادامه نیاز به شبکه‌های با ولتاژ بالاتر نیز پدیدار شده بود و در همین دوران جای خود را باز کرده بودند. به طوری که در سال ۱۸۹۸ نخستین کابل ۱۰ کیلوولت سه رشته‌ای، برای یک شبکه برق متناوب سه فاز ساخته شد. مانند هر صنعت دیگر روز به روز صنعت ساخت کابل آلومینیومی با ولتاژ بالاتر نیز در حال پیشرفت و ترقی بود بطوری که در سال ۱۹۳۵ به روشی دست یافته بودند که دو الکترود را داخل روغن قرار می دادن و با گذاشتن لایه‌های مختلفی از کاغذهای عایق در میان دو الکترود ولتاژ شکست این مواد را اندازه‌گیری میکردند.

سپس به این نتیجه رسیدند که با بهبود شرایط ساخت، کیفیت عایق‌های کاغذی بالا می‌رود و می‌توان آنها را در ولتاژهای بالاتر به کار گرفت. این روش را اولین بار یک کارشناس سوئیسی به نام بورل پیشنهاد داد و اجرا کرد. در ادامه با گسترش صنعت با بهره‌گیری از مواد دیگری مانند EPR – PVC – PE و… دامنه فعالیت در صنعت کابل‌سازی گشترش یافت و سرمایه‌گذاری‌های کلانی را جذب کرد.

کابل آلومینیومی

تولید کابل آلومینیومی خشک نخستین بار توسط کارخانه جنرال الکتریک

کارخانه جنرال الکتریک در سال ۱۹۵۳ برای نخستین بار موفق به ساخت و تولید کابل خشک با عایق پلی‌اتیلن کراس لینک (XLPE) شد. عایق پلی‌اتیلن کراس لینک (پخته یا ولکانیزه شده) از نظر ساختاری به مواد گرما – سخت (Thermoset) بسیار نزدیک است. لازم به ذکر است که این ماده در پی یک واکنش شیمیایی – گرمایشی از ماده پلی اتیلن گرما – نرم به وجود می‌آید.