هادی ها

رسانای الکتریکی

رسانای الکتریکی به هر ماده‌ای که جریان الکتریکی را به خوبی از خود عبور دهد گفته می‌شود. علت اصلی رسانا بودن برخی مواد این است که الکترون‌های آن‌ها می‌توانند به راحتی از اتم خارج شوند و به حرکت دربیایند. یک سیم فلزی، یک رسانای الکتریکی است. (در رساناهای مایع مانند آب نمک، یون‌ها هستند که حرکت می‌کنند).

رسانایی الکتریکی مواد مختلف با هم متفاوت است. معمولی‌ترین رسانای الکتریکی، یک فلز است، چراکه الکترون‌های آزاد در پیوند فلزی دارد. رساناهای متداول، از مس تقریباً خالص با انعطاف‌پذیری کافی، یا از آلومینیوم یا آلیاژهای مخصوص ساخته می‌شوند. سطح مقطع رساناها با توجه به مقدار جریان و کاربرد، در اندازه‌های گوناگون و شکل‌های متفاوت تعیین می‌شود.

عوامل موثر بر میزان هدایت:

دو عامل ابعاد هادی و دمای محیط بر میزان هدایت مواد رسانا تاثیرگذار خواهند بود:

• ابعاد هادی

شکل و اندازه ماده در میزان هدایت آن موثر است. بین دو قطعه با طول و سایز یکسان و ضخامت متفاوت، قطعه ضخیم تر هدایت بیشتری خواهد داشت. اما برای دو قطعه با ضخامت یکسان و طول های متفاوت، قطعه کوتاه تر رسانایی بیشتری دارد. چرا که این قطعه از مقاومت کمتری برخوردار خواهد بود.

• دمای محیط

دما بر میزان هدایت تاثیرگذار خواهد بود. با افزایش دما اتم ها انرژی جذب می کنند. این انرژی حرکت منظم الکترون ها را مختل کرده و مقاومت رسانا را افزایش می دهد. از طرفی ایجاد جریان در یک رسانا خود عاملی برای افزایش دمای آن است. بنابراین فلزات در دمای پایین رسانایی بهتری دارند. برخی از فلزات در دماهای پایین، تبدیل به ابر رسانا می شوند.

انواع هادی های الکتریکی

از رساناهای الکتریکی، نقره، مس، طلا، آلومینیوم هستند. گاهی به دلیل رسانایی بالا و نیز مقاومت در برابر خوردگی، از طلا در وسایل الکترونیکی استفاده می‌شود.

به کارگیری هر یک از انواع هادیها به نحوه استفاده ، توصیه های استانداردها و در برخی مواقع سلیقه مصرف کننده سیم و کابل بستگی دارد .

می دانیم که نقره ، طلا و آلومینیوم از نظر رسانایی جریان برق در مرتبه بالایی می باشند که البته دارای دو عیب مهم نیز می باشند ، به همین دلیل در هادی ها از مس بجای این فلزات استفاده می گردد .

این عیوب عبارتند از :

– گرانقیمت بودن فلزات طلا و نقره .

– استقامت کم در برابر کشش ( استقامت مکانیکی کم )

البته آلومینیوم در مقایسه با مس دارای وزن بسیار کمتری است که این حسن دیگر آن می باشد . درحالی که آلومینیوم سبک ترو ارزان تر است. نقره در دما و فشار معمول، هدایت بالاتری نسبت به مس و آلومینیوم دارد. اما این ماده همیشه یک رسانای ایده آل نیست.

هادی مسی

هادی از جنس‌های مختلف می‌تواند باشد، ولی هادی‌هایی که در صنعت و تاسیسات الکتریکی استفاده می‌شود بیشتر از جنس مس و یا آلومینیوم می‌باشد. چون چگالی جریان هادی مسی زیاد است برای یک جریان نامی معین سطح مقطع کوچکتری داشته باشد و در نتیجه در خطوط هوایی سطح کمتری در برابر فشار باد خواهد داشت. استقامت کششی آن را می توان با افزودن مقدار کمی (حدود ۱ درصد) کادمیوم بالا برد. هادی های مسی به صورت افشان یا مفتولی بوده که سطح مقطع نوع مفتولی آن معمولاً حداکثر ۱۰ میلی متر مربع است. به کارگیری هر یک از انواع هادیها به نحوه استفاده ، توصیه های استانداردها و در برخی مواقع سلیقه مصرف کننده سیم و کابل بستگی دارد .

مس چند مزیت مهم دارد :

مقاومت الکتریکی کم

مقاوم بودن در برابر اثرات جوی

استحکام مکانیکی خوب و مطلوب

فرم پذیری خوب

البته در خطوط انتقال هوایی به علت وزن کم از آلومینیوم بیشتر استفاده می گردد که البته برای بالا بردن استحکام مکانیکی این قبیل از سیم ها آنها را به دور سیم های فولادی میپیچند و یا از آلیاژ آلومینیوم و فولاد استفاده می نمایند .

سطح مقطع هادی‌ها به صورت گرد، مربعی، مستطیلی، مثلثی و استوانه‌ای (سیم گرد تو خالی_ لوله ای) ساخته می‌شود که با توجه به نوع مصرف و محل نصب در تاسیسات الکتریکی و پست‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. جهت بالا بردن قابلیت تحمل هادی باید سطح مقطع هادی افزایش یابد؛ که از نظر ساختمانی به صورت تک رشته با سطح مقطع هادی ذکر شده در بالا و به صورت افشان (چند رشته ای) جهت کاهش اثر پوستی ساخته می‌شود

هادی های مسی و آلومینیومی سیم و کابل را به صورت زیر تقسیم بندی می کنند :

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

نکات مهم در مورد هادی ها

نکته ۱ : برای بالا بردن قابلیت انتعطاف پذیری هادی ها (آلومینیوم و مس) آنها را مخصوصاً در مقاطع بزرگ به صورت چند رشته ای می سازند. جهت چرخش هر لایه در هادی های چند رشته ای برخلاف لایه های مجاور می باشد تا از باز شدن رشته ها جلوگیری شود.

نکته ۲ :برای اتصال سیم آلومینیوم و سیم مسی باید از کلمپ بی متال استفاده شود. در غیر این صورت در اثر رطوبت یک پیل برقی با مدار بسته ای به وجود می آید که قطب مثبت آن را مس و قطب منفی آن را آلومینیوم تشکیل می دهد و در نتیجه باعث می گردد که پس از مدتی در اثر عبور جریان ، هادی آلومینیومی خرده شود.

نکته ۳ : اگر در موقع سیم کشی فشار قوی حلقه سیم ACSR کم بیاید و لازم شود مقداری سیم از قرقره دیگر به آن متصل شود ، و یا اینکه موقع تعمیر و نوسازی خطی در اثر چیدن سیم خط ، مقداری از سیم کوتاه شود و به سیم گیر نرسد و یا به دلایلی نظیر باد و طوفان ، سیم های شبکه بریده شود ، در این صورت باید مقداری سیم به آن اضافه نمود. بدین منظور جهت اتصال دو سیم از بوش اسپلایس استفاده می گردد.

مقاومت هادی های مسی

همانطور که در بالا ذکر شد یکی از عوامل مهم در انتخاب هادی، مقاومت الکتریکی آن میباشد. هرچه مقاومت الکتریکی کمتر باشد بهتر است ، برای کاهش مقاومت تعداد رشته های مس را در سیم های افشان افزایش میدهند و یا در سیم های مفتولی بر قطر مس می افزایند که باعث افزایش هزینه است به همین دلیل مشتریان با توجه به نیاز خود و جدول استاندارد سیم مطابق با کاربرد آن را انتخاب میکنند.