راهنمای جامع انتخاب کابل برق دو رشته

انتخاب کابل برق دو رشته مناسب قلب تپنده هر سیستم الکتریکی تک فاز و بسیاری از سیستم های کنترل و ابزار دقیق است. این انتخاب حیاتی نه تنها بر عملکرد صحیح و مداوم سیستم تاثیر مستقیم دارد بلکه ایمنی طول عمر و کارایی کلی تاسیسات الکتریکی را نیز تضمین می کند.
در این مقاله به بررسی جامع و تخصصی اصول انتخاب کابل برق دو رشته می پردازیم تا مهندسان تکنسین ها و متخصصان فنی بتوانند با درک عمیق از این فرآیند انتخابی آگاهانه و بهینه داشته باشند.

اصول انتخاب و خرید کابل برق دو رشته

انتخاب و خرید کابل دو رشته مناسب فرآیندی دقیق و مهندسی است که نیازمند توجه به عوامل متعددی می باشد. در ادامه به تشریح گام های کلیدی این فرآیند می پردازیم :

تعیین جریان نامی و توان مصرفی

اولین و مهم ترین گام در انتخاب کابل محاسبه دقیق جریان نامی (Rated Current) سیستم الکتریکی است.
جریان نامی حداکثر جریانی است که کابل باید به طور مداوم و بدون گرم شدن بیش از حد تحمل کند. برای محاسبه جریان نامی ابتدا باید توان مصرفی (Power) تجهیزات الکتریکی متصل به کابل را بدانیم.
توان مصرفی معمولاً بر روی پلاک مشخصات تجهیزات درج شده است و بر حسب وات (W) یا کیلووات (kW) بیان می شود.

با دانستن توان مصرفی و ولتاژ سیستم (Voltage) می توان جریان نامی را از طریق فرمول زیر محاسبه کرد :

جریان (آمپر) = توان (وات) / ولتاژ (ولت) (در سیستم های DC)

جریان (آمپر) = توان (وات) / (ولتاژ (ولت) * ضریب توان) (در سیستم های AC تک فاز)

ضریب توان (Power Factor) در سیستم های AC معمولاً بین ۰.۸ تا ۱ است و برای بارهای مقاومتی (مانند لامپ های رشته ای و بخاری های برقی) به ۱ نزدیک تر است و برای بارهای القایی (مانند موتورها و ترانسفورماتورها) کمتر است.

پس از محاسبه جریان نامی برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار سیستم باید ضریب اطمینان (Safety Factor) را نیز در نظر گرفت.
ضریب اطمینان معمولاً بین ۱.۲۵ تا ۱.۵ انتخاب می شود و جریان نامی محاسبه شده را در این ضریب ضرب می کنیم تا جریان طراحی (Design Current) به دست آید. جریان طراحی جریانی است که باید مبنای انتخاب کابل قرار گیرد.

تعیین ولتاژ نامی کابل

ولتاژ نامی کابل (Rated Voltage) حداکثر ولتاژی است که کابل برای کار در آن طراحی شده است. ولتاژ نامی کابل باید همواره بیشتر یا مساوی ولتاژ سیستم باشد.
انتخاب کابل با ولتاژ نامی کمتر از ولتاژ سیستم بسیار خطرناک است و می تواند منجر به خرابی عایق اتصال کوتاه و آتش سوزی شود. ولتاژ نامی کابل معمولاً بر روی روکش کابل درج شده است و بر حسب ولت (V) یا کیلوولت (kV) بیان می شود.

انتخاب مقدار سطح مقطع کابل

انتخاب کابل 2 رشته بر اساس سطح مقطع یکی از عوامل کلیدی در طراحی سیستم‌های الکتریکی است.
سطح مقطع کابل 2 تأثیر مستقیمی بر ظرفیت انتقال جریان و افت ولتاژ دارد. برای انتخاب مناسب، باید به نیازهای بار الکتریکی و فاصله انتقال برق توجه کرد.
هنگام خرید کابل 2 در 10، انتخاب سطح مقطع مناسب می‌ تواند به جلوگیری از گرم شدن کابل 2 و افزایش ایمنی کمک کند. همچنین، سطح مقطع بر قیمت کابل دو رشته نیز تاثیر می گذارد. هر چه سطح مقطع بیشتر قیمت کابل بالاتر می رود.
برای مثال قیمت کابل 2*6 کمتر از قیمت کابل 2 در 10 می باشد.
البه قیمت کابل 2*6 بسته به نوع هادی، جنس عایق، و برند متفاوت است، بنابراین، توجه به این عوامل در انتخاب و خرید کابل دو رشته ضروری است.

انتخاب نوع عایق و روکش مناسب

نوع عایق و روکش کابل نقش مهمی در عملکرد ایمنی و طول عمر کابل ایفا می کنند و باید بر اساس شرایط محیطی نصب و نوع کاربرد به دقت انتخاب شوند. برخی از رایج ترین انواع عایق و روکش عبارتند از :

• PVC (پلی وینیل کلراید) : عایق و روکش PVC به دلیل قیمت پایین و انعطاف پذیری مناسب در کاربردهای عمومی و خانگی بسیار پرکاربرد هستند. با این حال PVC مقاومت حرارتی محدودی دارد و در دماهای بالا نرم و شکننده می شود.
• XLPE (پلی اتیلن کراس لینک شده) : عایق XLPE مقاومت حرارتی بسیار بالاتری نسبت به PVC دارد و می تواند در دماهای بالاتر به طور مداوم کار کند. همچنین XLPE عمر طولانی تری دارد و در برابر مواد شیمیایی و اشعه UV مقاوم تر است. به همین دلیل XLPE در کاربردهای صنعتی ولتاژ بالا و محیط های سخت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
• لاستیک : عایق و روکش لاستیکی انعطاف پذیری بسیار بالایی دارند و در برابر سایش و ضربه مقاوم هستند. کابل های لاستیکی معمولاً در کاربردهای متحرک و صنعتی که نیاز به انعطاف پذیری و مقاومت مکانیکی بالا دارند استفاده می شوند.
• LSZH (کم دود هالوژن صفر) : این نوع روکش در صورت آتش سوزی دود بسیار کمتری تولید می کند و فاقد گازهای هالوژنی سمی است. کابل های LSZH در مکان هایی که ایمنی در برابر آتش سوزی و حفظ جان انسان ها اهمیت بالایی دارد (مانند ساختمان های عمومی بیمارستان ها و مراکز داده) به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند.

انتخاب جنس هادی

همانطور که اشاره شد مس و آلومینیوم رایج ترین مواد برای ساخت هادی کابل های برق هستند. مس به دلیل رسانایی الکتریکی بالاتر افت ولتاژ کمتری را در طول کابل ایجاد می کند و ظرفیت جریان دهی بالاتری دارد. همچنین اتصالات مسی از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردارند و کمتر دچار خوردگی می شوند. با این حال قیمت مس نسبت به آلومینیوم بسیار بالاتر است.

آلومینیوم به دلیل وزن کمتر و قیمت پایین تر در کاربردهایی که وزن و هزینه اهمیت بیشتری دارند مانند خطوط انتقال هوایی و برخی از تاسیسات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال رسانایی الکتریکی آلومینیوم کمتر از مس است و برای انتقال جریان معادل نیاز به سطح مقطع بزرگتری دارد. 

در نظر گرفتن شرایط محیطی و دمایی

شرایط محیطی نصب کابل تاثیر قابل توجهی بر ظرفیت جریان دهی و طول عمر کابل دارد. دمای محیط رطوبت قرار گرفتن در معرض نور خورشید مواد شیمیایی و ارتفاع از سطح دریا از جمله عوامل محیطی مهم هستند که باید در انتخاب کابل در نظر گرفته شوند.

افزایش دمای محیط ظرفیت جریان دهی کابل را کاهش می دهد. به همین دلیل در محیط های گرم باید از کابل هایی با عایق مقاوم تر در برابر حرارت استفاده کرد و یا سطح مقطع کابل را افزایش داد. همچنین رطوبت می تواند باعث خوردگی هادی ها و کاهش مقاومت عایق شود. در محیط های مرطوب باید از کابل هایی با روکش مقاوم در برابر رطوبت استفاده کرد.

قرار گرفتن در معرض نور خورشید (اشعه UV) می تواند باعث تخریب روکش کابل شود. در محیط های باز باید از کابل هایی با روکش مقاوم در برابر اشعه UV استفاده کرد. مواد شیمیایی نیز می توانند به روکش و عایق کابل آسیب برسانند. در محیط های شیمیایی باید از کابل هایی با روکش و عایق مقاوم در برابر مواد شیمیایی استفاده کرد.

ارتفاع از سطح دریا نیز بر ظرفیت جریان دهی کابل تاثیر می گذارد. در ارتفاعات بالا به دلیل کاهش چگالی هوا خنک شدن کابل دشوارتر می شود و ظرفیت جریان دهی آن کاهش می یابد.

رعایت استانداردهای کابل

انتخاب و نصب کابل های برق باید همواره مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی انجام شود. رعایت استانداردها ایمنی قابلیت اطمینان و سازگاری سیستم های الکتریکی را تضمین می کند. برخی از مهم ترین استانداردهای مربوط به کابل های برق عبارتند از :

• IEC ۶۰۵۰۲–۱ : استاندارد بین المللی برای کابل های برق با عایق اکسترود شده برای ولتاژهای نامی ۱ کیلوولت (Um = ۱.۲ کیلوولت) تا ۳۰ کیلوولت (Um = ۳۶ کیلوولت).
• IEC ۶۰۲۲۷ : استاندارد بین المللی برای کابل های PVC عایق شده برای ولتاژهای نامی تا ۴۵۰/۷۵۰ ولت.
• IEC ۶۰۲۲۸ : استاندارد بین المللی برای هادی های کابل های عایق شده.
• ISIRI ۳۵۶۹ : استاندارد ملی ایران برای کابل های برق با عایق PVC و روکش PVC برای ولتاژهای نامی ۴۵۰/۷۵۰ ولت.
• ISIRI ۶۰۷ : استاندارد ملی ایران برای کابل های برق با عایق XLPE و روکش PVC برای ولتاژهای نامی ۰.۶/۱ کیلوولت.

اجزای اصلی کابل برق دو رشته و اصول عملکرد آنها

کابل برق دو رشته همانطور که از نامش پیداست از دو هادی الکتریکی مجزا تشکیل شده است که جریان الکتریکی را هدایت می کنند. این دو هادی معمولاً با مواد عایق از یکدیگر و از محیط اطراف جدا شده و در نهایت توسط یک روکش محافظ احاطه می شوند. برای درک بهتر فرآیند انتخاب ضروری است تا عملکرد هر یک از این اجزا را به تفصیل بررسی کنیم :

• هادی : هسته اصلی کابل هادی الکتریکی است که وظیفه انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارد. معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم ساخته می شود.
  مس به دلیل رسانایی الکتریکی بالاتر و مقاومت کششی بهتر انتخاب ارجح در بسیاری از کاربردها است اما آلومینیوم به دلیل وزن کمتر و قیمت پایین تر در کاربردهایی که وزن و هزینه اهمیت بیشتری دارند مورد استفاده قرار می گیرد.
  سطح مقطع هادی (که بر حسب میلی متر مربع بیان می شود) مستقیماً با ظرفیت جریان دهی کابل متناسب است. هرچه سطح مقطع بزرگتر باشد کابل توانایی انتقال جریان بیشتری را بدون گرم شدن بیش از حد خواهد داشت.
• عایق : لایه عایق هادی ها را از یکدیگر و از محیط اطراف جدا می کند و از اتصال کوتاه و نشتی جریان جلوگیری می کند. مواد عایق معمولاً از پلیمرهای پلاستیکی مانند PVC (پلی وینیل کلراید) XLPE (پلی اتیلن کراس لینک شده) یا لاستیک ساخته می شوند.
  نوع عایق بر اساس ولتاژ کاری کابل دمای محیط و شرایط نصب انتخاب می شود. XLPE به دلیل مقاومت حرارتی بالاتر و عمر طولانی تر در کاربردهای صنعتی و ولتاژ بالا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
• روکش : روکش محافظ لایه ی بیرونی کابل است که از هادی ها و عایق در برابر آسیب های مکانیکی رطوبت مواد شیمیایی و اشعه UV محافظت می کند.
  روکش ها نیز معمولاً از PVC لاستیک یا سایر پلیمرهای مقاوم ساخته می شوند. نوع روکش بر اساس شرایط محیطی نصب و نوع کاربرد انتخاب می گردد.
  برای مثال کابل هایی که در محیط های باز نصب می شوند نیاز به روکش مقاوم در برابر اشعه UV دارند و کابل های دفن شده در زمین باید دارای روکش مقاوم در برابر رطوبت و فشار خاک باشند.

کاربرد کابل برق دو رشته در صنایع مختلف

کابل های برق دو رشته به دلیل تطبیق پذیری بالا و سهولت نصب در طیف گسترده ای از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از مهم ترین کاربردهای آنها عبارتند از :

• صنعت ساختمان : تامین برق روشنایی پریزهای برق و تجهیزات برقی خانگی و تجاری.
• صنعت نفت و گاز و پتروشیمی : تامین برق تجهیزات فرآیندی پمپ ها موتورها و سیستم های کنترل در محیط های عادی و خطرناک (ضد انفجار).
• صنعت تولید و کارخانجات : تامین برق ماشین آلات صنعتی خطوط تولید ربات ها و سیستم های اتوماسیون.
• صنعت حمل و نقل : تامین برق سیستم های روشنایی و تهویه در وسایل نقلیه ریلی دریایی و هوایی.
• انرژی های تجدیدپذیر : اتصال پنل های خورشیدی و توربین های بادی به اینورترها و شبکه برق.
• سیستم های کنترل و ابزار دقیق : انتقال سیگنال های کنترلی و تغذیه سنسورها و دستگاه های اندازه گیری.

تکنولوژی های پیشرفته در کابل های برق دو رشته

صنعت کابل سازی به طور مداوم در حال توسعه و نوآوری است و تکنولوژی های پیشرفته ای در طراحی و ساخت کابل های برق دو رشته به کار گرفته می شوند. برخی از این تکنولوژی ها عبارتند از :

• کابل های هوشمند : این کابل ها مجهز به سنسورها و سیستم های مانیتورینگ هستند که وضعیت کابل (مانند دما جریان ولتاژ و فشار) را به طور مداوم اندازه گیری و گزارش می کنند. کابل های هوشمند به بهبود قابلیت اطمینان افزایش طول عمر و کاهش هزینه های نگهداری سیستم های الکتریکی کمک می کنند.
• کابل های مقاوم در برابر آتش : این کابل ها به گونه ای طراحی شده اند که در صورت آتش سوزی عملکرد خود را برای مدت زمان مشخصی حفظ کنند و از گسترش آتش جلوگیری کنند. کابل های مقاوم در برابر آتش در مکان هایی که ایمنی در برابر آتش سوزی اهمیت حیاتی دارد مورد استفاده قرار می گیرند.
• کابل های کم دود هالوژن صفر (LSZH) : همانطور که قبلاً اشاره شد این کابل ها در صورت آتش سوزی دود بسیار کمتری تولید می کنند و فاقد گازهای هالوژنی سمی هستند.
• کابل های با هادی های فشرده : در این کابل ها هادی های مسی یا آلومینیومی به صورت فشرده ساخته می شوند که باعث کاهش قطر کابل افزایش انعطاف پذیری و کاهش وزن می شود.

نکات فنی مهم در انتخاب و نصب کابل برق دو رشته

علاوه بر موارد ذکر شده توجه به نکات فنی زیر نیز در انتخاب و نصب کابل برق دو رشته ضروری است :

• افت ولتاژ : در کابل های طولانی افت ولتاژ اجتناب ناپذیر است. افت ولتاژ بیش از حد می تواند باعث کاهش عملکرد تجهیزات الکتریکی و افزایش تلفات انرژی شود. برای کاهش افت ولتاژ باید سطح مقطع کابل را افزایش داد یا از کابل هایی با هادی مسی استفاده کرد.
• روش نصب : روش نصب کابل (مانند نصب در سینی کابل لوله کانال دفن مستقیم در زمین یا نصب هوایی) بر ظرفیت جریان دهی کابل تاثیر می گذارد. ظرفیت جریان دهی کابل ها در نصب آزاد بیشتر از نصب دفن شده است.
• اتصالات : اتصالات کابل ها باید به درستی و با استفاده از اتصالات مناسب (مانند سرکابل ها و مفصل ها) انجام شوند. اتصالات نامناسب می تواند باعث گرم شدن بیش از حد اتصال کوتاه و آتش سوزی شود.
• حفاظت : کابل های برق باید در برابر اضافه بار اتصال کوتاه و صاعقه محافظت شوند. استفاده از فیوزها کلیدهای محافظ جان (RCCB) و برقگیرها برای حفاظت از کابل ها و سیستم های الکتریکی ضروری است.

نتیجه گیری

انتخاب کابل برق دو رشته مناسب تصمیمی حیاتی است که نیازمند دانش فنی توجه به جزئیات و رعایت استانداردها می باشد. با درک اصول عملکرد اجزای کابل محاسبه دقیق جریان نامی و توان مصرفی انتخاب نوع عایق و روکش مناسب در نظر گرفتن شرایط محیطی و رعایت استانداردهای مربوطه می توان کابلی را انتخاب کرد که عملکرد ایمن پایدار و طولانی مدت سیستم الکتریکی را تضمین کند. این مقاله به عنوان یک راهنمای جامع و تخصصی به شما کمک می کند تا فرآیند انتخاب کابل برق دو رشته را با اطمینان و آگاهی بیشتری طی کنید.

پرسش و پاسخ متداول

۱. چگونه می توان سطح مقطع مناسب کابل برق دو رشته را محاسبه کرد؟

برای محاسبه سطح مقطع مناسب کابل ابتدا باید جریان نامی سیستم را محاسبه کرده و ضریب اطمینان را در نظر بگیرید تا جریان طراحی به دست آید. سپس با استفاده از جداول جریان مجاز کابل ها (که بر اساس استانداردها و نوع کابل تهیه شده اند) و با در نظر گرفتن شرایط محیطی نصب سطح مقطع مناسب را انتخاب کنید. همچنین می توانید از نرم افزارهای محاسباتی و ابزارهای آنلاین موجود برای محاسبه سطح مقطع کابل استفاده کنید.

۲. آیا می توان از کابل آلومینیومی به جای کابل مسی استفاده کرد؟

بله در برخی کاربردها می توان از کابل آلومینیومی به جای کابل مسی استفاده کرد به خصوص در کاربردهایی که وزن و هزینه اهمیت بیشتری دارند. با این حال باید توجه داشت که رسانایی الکتریکی آلومینیوم کمتر از مس است و برای انتقال جریان معادل نیاز به سطح مقطع بزرگتری دارد. همچنین اتصالات آلومینیومی نیاز به مراقبت بیشتری دارند. قبل از جایگزینی کابل مسی با کابل آلومینیومی باید محاسبات دقیق انجام شود و استانداردهای مربوطه رعایت گردد.

۳. چه نکاتی را باید در نصب کابل برق دو رشته در محیط های مرطوب رعایت کرد؟

برای نصب کابل برق دو رشته در محیط های مرطوب باید از کابل هایی با روکش مقاوم در برابر رطوبت استفاده کرد. همچنین باید از ورود آب به داخل کابل و اتصالات جلوگیری کرد. استفاده از گلندهای ضد آب و جعبه تقسیم های محافظت شده در برابر رطوبت ضروری است. در صورت امکان کابل ها را در محل های خشک و دور از رطوبت نصب کنید. همچنین بازرسی دوره ای کابل ها و اتصالات برای اطمینان از عدم وجود خوردگی و آسیب دیدگی توصیه می شود.