کابل آلومینیومی نوعی کابل قابل استفاده در مصارف الکتریکی است که به نوعی جایگزین کابل‌هایی از جنس مس شده است. کابل آلومینیومی بیشتر در صنایع و توزیع برق استفاده می‌شود. با وجود آن که برخی دست‌اندرکاران صنعت برق در استفاده گسترده از کابل آلومینیوم تردید دارند همچنان با بالا رفتن قیمت مس، استفاده از فلز آلومینیوم و مزایای آن در صنعت جهان روز به روز گسترش پیدا می‌کند برای بررسی بیشتر تا پایان مقاله با فرنام الکتریک همراه باشید.
کابل آلومینیومی چیست؟
کابل آلومینیوم همانطور که از نامش مشخص است یک کابل برق رسانا است که وظیفه انتقال جریان الکتریسیته را به عهده دارد و در آن از آلومینیوم به عنوان رسانای درون کابل استفاده شده است. از کابل آلومینیوم برای توزیع برق در ساختمان‌سازی، توزیع برق محلی و خطوط انتقال نیرو، استفاده می‌شود. این کابل‌ها که جایگزین کابل‌هایی از جنس مس شده‌اند به خوبی از پس وظیفه خویش برمی‌آیند و نسبت به فلز مس هم ارزان‌تر هستند.
ویژگی‌های کابل آلومینیومی
کابل آلومینیومی مانند کابل مسی معمولی کار می‌کند، اما یک مشکل مهمی وجود دارد که باعث شده است آلومینیوم در مورد کابل خانه‌ها برای برق به گذشته تبدیل شود. خطر اصلی این کابل در اتصالات است. هنگامی‌که برق از کابل‌ها و کانکتورهای برق عبور می‌کند، سیم‌ها منبسط شده و گرم می‌شوند.
یکی از مشکلات این نوع کابل این است که سه برابر بیشتر از مس منبسط می‌شود. به‌عبارت‌دیگر، کابل آلومینیومی سرعت انبساط حرارتی بسیار بالاتری دارد. هنگامی‌که برق قطع می‌شود، سیم‌ها و اتصالات خنک شده و منقبض می‌شوند. تمام انبساط و انقباض در نهایت شکافی را باز می‌کنند و سیم را در معرض هوا قرار می‌دهند. اکسید شدن باعث می‌شود که نقطه اتصال حتی داغ‌تر نیز شوند.
با گذشت زمان، اتصال می‌تواند شل شده و خطر آتش‌سوزی ایجاد کند. کابل برق آلومینیومی تمایل به اکسید شدن دارند و با دستگاه‌هایی که برای استفاده با کابل مسی طراحی شده‌اند، سازگار نیستند. اگر هرگونه ارتقاء یا تغییر کابل توسط متخصصین برق یا برق‌کار غیرمجاز انجام شده باشد، ممکن است در آن با مشکل مواجه شوید. به‌طورکلی، سیم برق آلومینیومی دارای ویژگی‌های خاصی است که در مقایسه با مس، آن را به‌عنوان یک رسانای الکتریکی به یک ماده مطلوب تبدیل می‌کند. برخی از این خصوصیات عبارت‌اند از:
مقاومت الکتریکی بالاتر
آلومینیوم مقاومت بالایی در برابر جریان الکتریکی دارد؛ بنابراین، با توجه به آمپر یکسان، هادی‌های آلومینیومی باید قطر بیشتری نسبت به هادی‌های مسی داشته باشند.
انعطاف‌پذیری کمتر
آلومینیوم در صورت قرار گرفتن در معرض خم شدن و سایر موارد، آسان‌تر از مس که انعطاف‌پذیرتر است، سایش و تجزیه می‌شود. فرسودگی در طول زمان باعث می‌شود که سیم در داخل شکسته شود و به‌تدریج در برابر جریان الکتریکی مقاومت کند و باعث ایجاد گرمای بیش‌ازحدی شود.
خوردگی گالوانیکی
درجایی که رطوبت وجود دارد، آلومینیوم در منازل زمانی که با فلزات خاص غیرمشابه تماس پیدا کند، دچار خوردگی گالوانیکی می‌شود.
اکسیداسیون
سطح بیرونی سیم هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن، خراب می‌شود. این مهم به‌عنوان اکسیداسیون شناخته خواهد شد. سیم آلومینیوم راحت‌تر از سیم مسی اکسید می‌شود و ترکیبی که در اثر اکسیداسیون ایجاد شده (اکسید آلومینیوم) رسانایی کمتری نسبت به اکسید مس دارد. با گذشت زمان، اکسیداسیون می‌تواند اتصالات را خراب کند و خطر آتش‌سوزی را افزایش دهد.
چکش‌خواری بیشتر
آلومینیوم نرم و چکش‌خوار است، بنابراین نسبت به فشرده‌سازی بسیار حساس است. به‌عنوان‌مثال، اگر یک پیچ روی کابل آلومینیومی بیش‌ازحد سفت شود، سیم همچنان به تغییر شکل یا جریان ادامه می‌دهد، حتی پس‌ازاینکه پیچ از سفت شدن متوقف شود. این می‌تواند یک اتصال شل ایجاد کند و مقاومت الکتریکی را در آن نقطه افزایش دهد.
انبساط و انقباض حرارتی بیشتر
آلومینیوم با تغییرات دما بیشتر از مس منبسط و منقبض می‌شود. با گذشت زمان، این امر باعث از بین رفتن اتصالات خواهد شد. درنتیجه، سیم‌های آلومینیومی هرگز نباید در پشت چندین کلید و پریز برق قرار داده شوند. کابل آلومینیومی با اتصالات پیچی ایمن‌تر است، یعنی درجایی که سیم برق به‌جای فشار دادن از پشت، به داخل یک پیچ اعمال شده و توسط سرپیچ در جای خود نگه داشته می‌شود.
لرزش بیش‌ازحد
جریان الکتریکی هنگام عبور از کابل برق آلومینیومی باعث ایجاد ارتعاش می‌شود. ارتعاش در آلومینیوم بیشتر از مس است و به‌مرورزمان باعث شل شدن اتصالات خواهد شد.
تفاوت آلومینیومی و مسی
کابل‌های مسی و آلومینیومی عملکرد مشابهی دارند اما در برخی از ویژگی‌ها با هم تفاوت دارند. در ادامه به بیان این تفاوت‌ها پرداخته شده‌است.
- کابل آلومینیومی مقاومت الکتریکی بیشتری دارد به همین دلیل، جریان الکتریکی در کابل‌های مسی بهتر انتقال پیدا می‌کند.
- از کابل‌های آلومینیومی به راحتی در محیط‌های باز مانند تیر چراغ برق و … میتوان استفاده کرد زیرا خطر سرقت این کابل‌ها کمتر است.
- از لحاظ قیمت و در دسترس بودن، امروزه به دلیل گران شدن فلز مس، کابل‌های آلومینیومی از قیمت مقرون به صرفه‌تری برخوردار هستند و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- فلز مس دوام و مقاومت مکانیکی بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد. کابل آلومینیوم در شرایطی که کنار مواد شیمیایی قرار می‌گیرد، زودتر دچار خوردگی می‌شود. در این شرایط به کمک کلمپ بی‌متال و یا افزودن آلیاژهایی به هادی کابل، میتوان مقاومت مکانیکی و استقامت آن را افزایش داد.
- در یک متراژ مشخص و یکسان، وزن کابل‌های آلومینیومی از کابل‌های مسی بسیار کمتر است که این عامل بر قیمت کابل مفتولی آلومینیومی اثر می‌گذارد.
- از کابل آلومینیوم تنها در دسته کابل‌های قدرت و به صورت کابل زمینی و هوایی با هادی مفتول استفاده می‌شود. با توجه به شکننده بودن آلومینیوم نسبت به مس هرگز در کابل‌های افشان مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و تنها به عنوان کابل مفتول استفاده می‌شود.
- خطر آتش سوزی و هم چنین تلفات انرژی در کابل‌های آلومینیومی نسبت به کابل‌های مسی بیشتر است.
کاربرد کابل‌های آلومینیومی:
دو ویژگی در انتخاب کابل آلومینیوم برای مصارف و کاربردهای متفاوت بسیار اهمیت دارد:
- مقاومت الکتریکی
- قیمت و صرفه اقتصادی
در صنعت اکثرا فلز آلومینیوم را با فلز مس مقایسه می‌کنند. زیرا کاربردهای مشابه دارند و بعضا به جای یکدیگر می‌توانند نقش ایفا کنند. رسانایی آلومینیوم از مس کمتر است و به همین دلیل باعث استفاده بیشتر از فلز مس با وجود قیمت بیشتر آن می‌شود. از طرف دیگر آلومینیوم چگالی کمتری دارد که حدود یک‌سوم مس است.
به همین دلیل وزن کابل ساخته شده آلومینیوم از مشابه مسی کمتر می‌شود. از سوی دیگر در یک رسانایی برابر، مقطع یک رسانای آلومینیومی ۶/۱ برابر مقطع یک رسانای مسی است. و این مساله به این معنا است که کابل آلومینیومی در مقایسه با کابل مسی، مواد حافظ، عایق، پرکننده و روکش بیشتری می‌خواهد. با وجود این باید گفت که ظرفیت یک کابل آلومینیومی بین 70 تا 80 درصد ظرفیت یک کابل مسی با مقطع یکسان است.
اساسا فلز آلومینوم نسبت به فلز مس یا سایر فلزات وزن کمتری دارد و سبک‌تر است. یکی از معایب استفاده از آلومینیوم نسبت به مسی، ایجاد شدن یک پوسته نازک اما سخت از اکسید آلومینیوم بر سطح آن است که از مقدار رسانایی آن می‌کاهد. در واقع خوردگی در طول زمان، یکی از معایب استفاده از کابل آلومینیومی است. باید توجه کرد که یکی از خطرات استفاده از کابل آلومینیوم نسبت به کابل مسی امکان آتش‌سوزی است. استفاده از آلومینیوم به جز در تولید کابل مفتولی، برای تولید کابل افشان آلومینیومی مناسب نیست، زیرا آلومینیوم شکنندگی بالایی دارد.
درباره به صرفه بودن و قیمت کمتر و ارزان‌تر کابل آلومینیومی هم باید گفت که علاوه بر هزینه، نسبت سرقت این نوع کابل‌ها هم به کابل‌های مسی، بسیار پایین‌تر است و میتوان به راحتی در همه مکان‌های عمومی و باز از این نوع کابل بدون نگرانی از دزدی استفاده کرد.
استفاده از انواع فلزات در صنایع امروز بسیار رواج دارد. فلزها براساس ویژگی‌هایی که دارند، کارایی‌های مختلفی هم دارند. برای مثال در صنعت، برای استفاده‌های متحرک و منعطف بیشتر از فلز مس استفاده می‌کنند اما مس گران است و گاهی در ساخت و ساز در ابعاد وسیع و گسترده به صرفه درنمی‌آید. آلومینیوم مقاومت الکتریکی بیشتری نسبت به مس دارد؛ اما قیمت آن تقریبا یک سوم قیمت مس است و برای مکان‌هایی که نیاز به تحرک خاصی ندارند و ثابت هستند، بسیار مناسب است.
تنها تفاوت در این مورد فنی است که برای عبور یک توان ثابت، سطح مقطع آلومینیوم باید بیشتر از مس باشد. ویژگی سبک‌تر بودن هم در برخی کاربردها اهمیت دارد. سبكي فلز آلومينيوم به ويژه در خطوط هوايي، عامل بسيار مهمي به شمار مي‌رود، چرا كه افزايش وزن هادي باعث بالا رفتن وزن و قيمت دكل‌هاي نگهدارنده مي‌شود. کم بودن چگالی آلومنیوم باعث می‌شود حمل آن‌ها در مقايسه با كابل‌هايی با رساناهای مسي بسيار ساده‌تر باشد. در واقع آلومینیوم به سادگی می‌تواند در کابل‌های فشار ضعیف، جایگزین مس شود.