الكابلات المقاومة للحرارة

الكابلات المقاومة للحرارة

الكابلات المقاومة للحرارة
الكابلات المقاومة للحرارة

أصبح من الضروري انتاج انواع خاصة من الكابلات المقاومة للحرارة نتيجة للاستخدامات المتعددة للكابلاتت و بعد النجاح الكبير فى مجال ابتكار المواد العازلة الصامدة للحرارة امكن انتاج هذه الكابلات .

مميزات المواد العازلة المستخدمة لعزل الكابلات المقاومة للحرارة .

  • لا تتاثر بارتفاع درجة الحرارة .
  • لا تتاثر بالبرود .
  • غير قابلة للاشتعال .
  • ذات متانة ميكانيكية مرتفعة و لدونة عالية .
  • استقرار خصائص العزل الكهربائي .
  • لا تتفاعل كيميائيا فى درجة حرارة الغرفة او عند ارتفاع او انخفاض درجة الحرارة .
  • لا يتاثر بايي من الاحماض او القلويات .
  • لا يتاثر بالمياه و لا الرطوبة على الاطلاق .
  • لا تقبل سريان الحريق .
  • لا تتاثر بزيوت التشحيم .
  • لا ينتج عنها غازات سامة عند ارتفاع درجة حرارتها او اشتعالها .

انواع الكابلات المقاومة للحرارة

تقسم حسب نوع العزل الي اربعة انواع و هي : –

كابل مقاوم للحرارة ذو غلاف معدني يبين ( شكل رقم 1 ) كابل مقاوم للحرارة ذو غلاف معدني ( كابل ذو موصلين ) حيث ( أ – الموصل . ب – العزل . ج – الغلاف ) .

تركيبه :

شكل 1

أ – الموصل : عبارة عن اسلاك مجدولة او سلك واحد من النحاس .

ب – العزل : من البلاستيك الفلوي ( P . T . F . E ) المقنن له تحمل حراري من ( – 69 O م ) الي ( + 250 O  م ) عند التشغيل المستمر .

ج – الغلاف : عبارة عن انبوبة من النحاس .

استعماله :

تصنع هذه الكابلات بموصل واحد بمساحة مقطع من 2.5 مم2 الي 240 م2 – و موصلين و بمساحة مقطع من 1.5 مم2 الي 35 مم2 و ثلاثة موصلات بمساحة مقطع 1.5 مم2 و 2.5 م2 – و سبعة موصلات بمساحة مقطع 1.5 مم2 – 2.5 مم2 و اثني عشر موصل و مساحة مقطع 2.5 مم2 و تسعة عشر موصل و مساحة مقطع 1.5 مم2 و مصممه للعمل بجهد يصل الي 1000 فولت و يستخدم لتوصلات السخانات و الافران الكهربائية و دوائر انذار الحريق و تركيبات الاضاءة عالية الكثافة و الغلايات والمسابك و هذا النوع يحتاج عند توصيله الي معدات خاصة و طرق خاصة .

كابل مقاوم للحرارة ذو عازل من المطاط السليكوني

يبين ( شكل رقم 2 ) كابل مقاوم للحرارة ذو عازل من المطاط السليكوني ( كابل ذو موصل واحد ) حيث ( أ – الموصل . ب – العزل . ج – الغلاف ) .

تركيبه :

أ – الموصل : عبارة عن اسلاك مجدولة او سلك واحد من النحاس .

ب – العزل : من المواد السليكونية العضوية العازلة للكهرباء و يسمي المطاط السليكوني المقنن له تحمل حراري من ( – 60 O  م ) الي ( + 220 O م ) عند التشغيل المستمر .

ج – الغلاف : عبارة عن ضفيرة من الالياف الزجاجية ( fiber glass brad l ding ) .

استعماله :

يستخدم لتوصلات السخانات و الافران الكهربائية و دوائر انذار الحريق و تركيبات الاضاءة عالية الكثافة و الغلايات و المسابك  .

الكابلات المعدنية المستعملة فى الحرارة العالية و الانذار .

تركيبه :

أ – الموصل : من النحاس الاحمر المخمر من سلك واحد حتي اربعة اسلاك و بمقطع 1 مم 2 حتي 6 مم 2 .

ب – العزل : بودرة اكسيد الماغنسيوم الجافة و تتحمل الحرارة حتي 800 م بين الموصلات و الغلاف و يكفي قدر صغير من العازل ليحقق العزل اللازم للجهد المنخفض .

ج – غلاف من النحاس الاحمر .

د – الغلاف الخارجي : من البلاستيك الفلوري و يغلق به الكابل فقط عند استعماله فى الاماكن الرطبة اما فى الاماكن العادية فيستعمل الكابل بدون ذلك الغلاف .

استعماله :

يستخدم فى الجهد المنخفض و في الاماكن الساخنة جدا مثل الافران و محركات الطائرات و محطات توليد الكهرباء . و الاماكن المعرضة للصدمات الميكانيكية .

مميزاته :

يتحمل الطرق و الثني و الجهد المنخفض حيث يكفي شريحة رقيقة من اكسيد الماغنسيوم لتحقيق العزل الكافي و كذلك أكسيد الماغنسيوم غير قابل للاحتراق و لذلك يتحمل حرارة صهر معدن النحاس . و يمكن عمل تجربة و ذلك بتوصيل الكابل بدائرة كهربية ثم يعرض الكابل لصدمات بالشاكوش او تسليط لهب بوري لحام دون حدوث اي انهيار للدائرة .

و قد يستبدل الغلاف النحاسي الخارجي بغلاف من الالومنيوم حسب الاستعمال . و كذلك يمكن استبدال الموصل الداخلي بسلك مقاومة و يستعمل هذا النوع فى سخانات المياة الملتوية . و لضمان كفاءة عمل الكابل يراعي العناية بطرف الكابل لعدم تخلخل المادة العازلة او اتصالها بالرطوبة و لها طرق مقننة مذكورة بلوائح التوحيد القياسي .

كابل مقاوم للحرارة ذو عازل من البلاستيك الفلوري المغلف بمواد سليكونية عضوية . يبين ( شكل رقم 3 ) كابل مقاوم للحرارة ذو عازل من P . T .  F . E و مغلف بمواد سليكونية عضوية  . حيث ( أ – الموصل . ب – العزل . ج – الغلاف . د – الغلاف الخارجي ) .

تركيبه :

أ – الموصل : عبارة عن اسلاك مجدولة او سلك واحد من النحاس ذو الطلاء من النيكل .

ب – العزل : من البلاستيك الفلوري ( P . T . F . E . ) المقنن له تحمل حراري من ( – 69 O م ) الي ( + 250 O م ) عند التشغيل المستمر .

ج – الغلاف الداخلي : شرائط من الميكا الزجاجية ( Glass mica tape ) .

د – العلاف الخارجي : عبارة عن ضفيرة من الالياف الزجاجية .

و يمكن ان تسلح هذه الكابلات و يوضع فوق التسليح غلاف خارجي من ( P . V . C ) .

استعماله :

يستخدم لتوصيلات الساخنات و الافران الكهربائية و دوائر انذار الحريق و تركيبات الاضاءة عايلة الكثافة و الغلايات و المسابك و معدات اجهزة القياس و معدات البثق و تلافي تاثير الاشعة فوق البنفسجية .

تحتاج الكابلات كغيرها من الموصلات المستعملة لنقل و توزيع القدرة الكهربية لعمل وصلات بها فى الحالات الاتية :

( عند وصل كابل باخر – عند بداية و نهاية الكابل – عند مناطق التفريعات ) .

و الخصائص التي يجب ان تتوفر فى الوصلات هي :

( المتانة الميكانيكية و قوة التحمل – المتانة الكهربية – قوة العزل – النجانس ) .

الطرق المستخدمة فى لحام موصلات الكابلات النحاس و الالومنيوم :

  • طريقة اللحام بالمعدن المنصهر .
  • طريقة اللحام بالسبيكة .
  • طريقة اللحام على البارد .

( التوصيل الميكانيكي بالضغط علي البارد ) .

طريقة اللحام بالمعدن المنصهر :

و تتمثل فى اضافة كمية من معدن الموصل منصهرا ( النحاس او الالومنيوم ) او من سبيكة تماثله لتملاء فراغا بين الاجزاء المراد لحامها بعد وضعها فى جلبة مناسبة لمقاس الموصل . و ترفع درجة حرارة هذه الاجزاء حتي تنصهر و تختلط مع المعدن المضاف . مع تحريكها ميكانيكيا اثناء عملية الانصهار حتي تنكسر القشرة السطحية من الاكسيد و يتماسك المعدن بعد فترة من التبريد فى الجو الطبيعي يبرد بعدها الموصل و يصبر متجانسا و محتفظا بقدرته على التوصيل الكهربي و خواصه الطبيعية .

طريقة اللحام بالسبيكة :

و تتمثل هذه الطريقة فى استخدام سبيكة من الرصاص و القصدير و الانتيمون ، و مساعد لحام ( فلكس ) البوراكس المحمص عند لحام الكابلات ذات الموصلات من النحاس .

و استخدام سبيكة من القصدير و الزنك و الكادميوم ، و مساعد لحام ( فلكس ) عبارة عن ( كلوريد كالسيوم 50 % + كلوريد الليثيوم 32 %  + كلوريد كالسيوم 10 % + كلوريد الزنك 8 % ) عند لحام الكابلات ذات الموصلات من الالومنيوم .

و يلزم ارتفاع درجة حرارة السبيكة و الموصل حتي يمكن التاكد من فاعلية ( الفلكس ) و ذلك يتكرار صب سبيكة اللحام فوق الموصل اكثر من مرة حتي يتم تفاعل الفلكس مع معدن الموصل و يبدأ الموصل فى القصدرة .

طريقة اللحام على البادر . ( التوصيل الميكانيكي بالضغط علي البارد ) .

انتشرت فى الاعوام الاخيرة فى كثير من انحاء العالم تطبيق طرق التوصيل الميكانيكية فى توصيل الكابلات المعزولة بعد ان ثبت نجاحها عند استخدامها في وصل الكابلات الهوائية لازمنة طويلة و استخدمت خاصة للكابلات ذات الموصلات من الالومنيوم لما تمتاز به من مرونة و قابلة للانضغاط .

و قد توافر عدد من انواع المكابس ذات السعات المختلفة ( 5 – 12 طن ) للمقاسات المختلفة من الكابلات و عند اللحام يتم تركيب جلبة من النحاس بين طرفي الموصلين المطلوب توصيلهما اذا كانت الكابلات ذات موصلات من النحاس . او جلبة من الالومنيوم بين طرفي الموصلين المطلوب توصيلهما اذا كانت الكابلات ذات موصلات من الالومنيوم .

ثم يستخدم المكبس اليدوي للضغط على كل من طرفي الجلبة و يستمر الضغط حتي يتداخل معدن الموصل و الجلبة مع بعضهما حتي التمسك و في نفس الوقت يعمل على تقتيت طبقة الاكسيد و تشتيتها على طول منطقة التوصيل حتي لا تكون ذات تاثير على كفاءة الموصل و قدرته .

و هذه الطريقة تتميز بالسهولة و البساطة التي لا تستلزم قدرا عاليا من مهارة العامل فضلا عن السرعة التي يمكن ان تؤدي بها عمليات التوصيل و عدم حاجتها الي استخدام معدات او موارد اللحام .

انواع الوحدات المستخدمة فى الكابلات :

  • الوصلة الانطباقية .
  • الوصلة التلسكوبية .
  • الوصلة الجلبة .

الوصلة الانطباقية :

و هي تستعمل لوصل الكابلات المستقيمة المجدولة و التي يكون عدد شعراتها سبعة و تتلخص طريقتها فى الاتي :

  • بطول حوالي 8 سم من نهاية الكابلين نربد و نلف سلك لحبك اجزاء الكابلين .
  • تزال طبقات عزل الكابل ليظهر بعد ذلك الموصل بطول 8 سم .
  • نرفع الطبقة الخارجية من الشعيرات ( 6 شعرات ) و تثني للخلف بالكابل لكلا الكابلين ثم نقطع الشعرة المتوسطة ( القلب ) بطول 4 سم لكل من الكابلين .
  • يلحم طرفي الكابلين بعد القطع ثم تفرد احد الشعرات المثنية من الكابل رقم ( 1 ) مثلا و تقطع الشعرة المقابلة لها من نهايتها ” عند منطقة الثني ” للكابل رقم ( 2 ) فنجد ان الشعرة المفرودة مست مكان القطع للشعرة المقطوعة . ثم تفرد الشعرة التالية للشعرة المقطوعة و تقطع الشعرة المقابلة لها من الكابل الاخر ثم تفرد الشعرة المقطوعة و تقطع المقابلة لها و هكذا حتي تنتهي الشعرات الست .
  • بعد الانتهاء من ذلك يلف سلك ذو مقطع صغير على الوصلة بشدة و بدقة و يلحم طرفا السلك فى النهاية .
  • يتم عزل الكابل جيدا بالطريقة المناسبة .

عيوب الوصل الانطباقية :

  • تعطي قطر خارجي للموصل بمكان اللحام اكبر من قطر الموصل نفسه .
  • تحتاج لوقت طويل و لا تحقق المتانة الكافية .
  • تغير من ترتيب الشعرات بالكابل .
  • لا تستعمل فى حالة الكابلات ذات الموصلات الالومنيوم .

الوصلة التلسيكوبية :

طرييقة عمل الوصلة : –

  • تزال الطبقات العازلة بطول 8 سم لكل من نهايتي الكابلين .
  • تثني الطبقات الخارجية للموصل لكل من نهايتي الكابلين للخلف بحيث يبقي شعرة المركز و الشعرات الست للطبقة الاولي ، فى كل منهما ( 7 شعرات ) .
  • تقطع نصف طول السبع شعرات من النهايتين ثم نضعهما بحيث يتلاصق سطحهما المتقابلين .
  • تقطع الطبقة التالية ( 12 شعرة ) من احد الكابلين و تفرد مقابلها من الكابل الاخر ، ثم نقوم بالعكس اي تقع الطبقة ( 18 شعرة ) من الكابل الذي تم فرده فى الخطوة السابقة ثم تفرد الطبقة المقابلة من الكابل الاخر و هكذا حتي تنتهي الطبقات و علي ان يتم لحام كل طبقة على الترتيب .
  • يتم عزل الوصلة بالطريقة المناسبة حتي نهاية القطر الخارجي للكابل .

مميزات الوصل التلسكوبية :

  • لها جودة اتصال كهربي عالية .
  • قطرها النهائي لا يزيد عن قطر الموصل نفسه .

وصلة الجبلة :

هي اكثر الوصلات شيوعا و خاصة للكابلات المجدولة و الجلبة المستعملة لهذه الوصلة تصنع من النحاس المخمر المسحوب و يشترط فيها ان تكون ذو قطر مطابق تماما لقطر الكابل المراد عمل الوصلة له – و ان يكون طولها اربعة امثال قطرها الداخلي .

طريقة عمل الوصلة :

  • تزال طبقات العزل لكل من طرفي الكابلين بحيث يظهر الموصل لكل من الكابلين المراد وصلهما .
  • يتم لحام نهايات كل موصل لحاما جيدا لسهولة عملية ادخالة بالجلبة ثم ينظف جيدا .
  • يتم ادخال نهايتي الكابلين فى اتجاهين متضادين للجلبة و علي ان يتقاسما طولها ليلتقيا فى منتصفها من ثقب الجلبة الموجود في منتصفها او من شقها ان كانت مشقوقة يصيب القصدير و لا مانع من تسخين الجلبة قبل الصب . مع ملاحظة حبك نهايات الجلبة من ناحية الوصل بشريط حراري لمنع خروج القصدير منها اثناء الصب .
  • تزال نقط القصدير الزائد و الشريط الحراي .
  • يتم عزل الوصلة بالطريقة المناسبة حتي نهاية القطر الخارجي للكابل .

عيوب وصلة الجلبة :

  • صعوبة تنفيذها لاحتياجها لدقة و مهارة .
  • لا تناسب الكابلات التي تتعرض لجهد شد كبير . و لزيادة ضاغط لعمل حز فى الجلبة .

ملاحظات هامة :

الشروط الواجب توافرها عند عمل اي وصلة :

  • مراعاة النظافة التامة عند تنفيذ عملية اللحام .
  • ابعاد الرطوبة عن مكان العمل بقدر الامكان .
  • ابقاء اشرطة المواد الليفية فى مركب دافئ حتي الاحتياج اليه .
  • تجفيف الاكمام الرصاصية ( الالومنيوم ) و صناديق الوصلات تماما قبل استعمالها .
  • ان يكون المركب الذي يصب داخل صندوق الوصلات او مناسبة حتي يملاء الفراغ كله تماما .
  • التاكد من تكملة الدائرة الكهربية للغلاف الرصاص ( الالومنيوم ) والتسليح بعد اتمام الوصلة .

أهم الاخطاء التي تحدث فى الكابلات و تركيبها :

  • أخطاء نتيجة الاهمال فى عمل الوصلات مثل : –
  • صب المركب اللازم لملا الفراغ بصندوق الوصلة عند درجة حرارة منخفضة فلا يملا الفراغ كله تماما .
  • عدم العناية بتوصيل الغلاف الرصاصي ( الالومنيوم ) توصيلا كهربائيا بعد اجراء الوصلة .
  • ترك ثقب دقيق في نفس الغلاف يسبب تلف المادة العازلة لدخول الرطوبة الموجودة فى الجو او الارض داخل الكابل .
  • أخطاء نتيجة ثقب الغلاف الرصاص ، و هذا يسبب تفاعلات موضعية كيميائية لاحتواء الارض على املاج فيتاكل الغلاف الرصاص فتنكشف المواد العازلة و تصبح عرضه للرطوبة لتسري الكهرباء الي الارض داخل الكابل .
  • اخطاء نتيجة ثقب الغلاف الرصاص ، و هذا يسبب تفاعلات موضعية كيميائية لاحتواء الارض على املاح فيتاكل الغلاف الرصاص فتنكشف المواد العازلة و تصبح عرضة للرطوبة لتسري الكهرباء الي الارض و يحدث بما يسمي بالتاريض او القصر .
  • اخطاء نتيجة التغيرات الكبيرة فى درجات الحرارة فى الكابل لأنه عند حدوث تغيرات كبيرة فى الاحمال على الكابل فان تمدده و انكماشة قد يسببان تلف الغلاف الرصاص و علي الاخص عند مواضع اللحام و يسبب التاريض او القصر .
  • أخطاء نتيجة عوامل ميكيانيكية ، مثل اصابة الغلاف الرصاص باعمال الحفر عند اجراء تركيبات فى نفس منطقة وضع الكابل .
  • اخطاء نتيجة الانهيارات الارضية كما يحدث فى مناطق المناجم مسببا قطع الكابل و تلفه .

و لذلك يجب حماية الشبكات الكهربية من نتجية هذه الاخطاء و هذا ما يقومن به المهندسين المتخصصين بالصيانة و ذلك باجراء عمليات الفحص دوريا و تغيير ما يلزم تغييره قبل حدوث الخطاء .

و مما سبق يتضح انه يجب ان يتوفر عدة شروط فى اي كابل ليتم توصيل القدرة الكهربية دون اخطاء .

اهم الشروط التي يجب ان تتوفر فى اي كابل لتوصيل القدرة الكهربية دون اخطاء :

  • النحاس او الالومنيوم يجب ان يكون الكابل قادرا على القيام بنوعية العمل دون ارتفاع درجة الحرارة عن المقنن ، و ان يحقق هبوط الضغط نفس الحدود المسموح بها .
  • الكابل يجب ان يكون له سمك عازل مناسب و درجة امان عالية يعتمد عليها عند الضغط المصمم عليه الكابل .
  • جميع المواد المستعملة فى صناعية للكابل يجب ان تكون كاملة كيميائية و ثابتة طبيعيا .
  • يكون الكابل مجهز بحماية ميكانيكية تمكنة من مقاومة الصدمات الميكانيكية .

تنقسم الكابلات الي انواع مختلفة تبعا لما ياتي :

نوع الموصلات – مساحة مقطع الموصلات و عددها و  ترتيبها – نوع المادة العازلة المستعملة – الغلاف المعدني –  الوقاية الميكانيكية – الجهد المستعمل له الكابل .

الانواع الرئيسية من العزازل المستعملة لعزل الكابلات :

  • البولي ايثلين P E .
  • البوليفينك كلوريد PVC .
  • الورق .
  • البيتومين .
  • الورنيش .
  • المطاط .
  • البلاستيك الفلوري PITEF .
  • شرائط ورق المايكا الزجاجي .
  • المواد النسيجية العازلة للكهرباء .
  • المواد السليكونية العضوية العازلة للكهرباء .

الطرق المستخدمة فى لحام موصلات الكابلات النحاس و الالومنيوم :

  • طريقة اللحام بالمعدن المنصهر .
  • طريقة اللحام بالسبيكة ..
  • طريقة اللحام على البادر . ( التوصيل الميانيكي بالضغط على البارد ) .

أهم الاخطاء التي تحدث فى الكابلات :

  • اخطاء نتجة الاهمال فى عمل الوصلات .
  • اخطاء نتيجة ثقب الغلاف الرصاص .
  • اخطاء نتيجة التغيرات الكبيرة فى درجات الحرارة فى الكابل .
  • اخطاء نتيجة عوامل ميكانيكية .
  • اخطاء نتيجة الانهيارات الارضية .

أهم الاخطاء الكهربائية الناتجة من الاخطاء التي تحدث للكابلات :-

  • اتصال احد الموصلات بالارض او بالغلاف المعدني .
  • اتصال بين موصلين او اكثر بسبب تلف المادة العازلة بينهما .
  • كسر فى احد الموصلات مع بقاء المادة العازلة فى حالة جيدة .