روند تکامل سیم و کابل در یک نگاه

سیم‌ها و کابل‌ها به عنوان شریان‌های اصلی انتقال، توزیع و تولید برق در تمامی زیرساخت‌های الکتریکی مدرن عمل می‌کنند و بدون آن‌ها، عملکرد دستگاه‌های مختلف و سیستم‌های پیچیده صنعتی و خانگی امکان‌پذیر نخواهد بود. اهمیت این اجزا تنها به قابلیت هدایت جریان الکتریکی محدود نمی‌شود؛ در واقع، نقش حیاتی آن‌ها فراتر از صرف انتقال انرژی است و شامل تضمین ایمنی، پایداری و عملکرد بهینه در مواجهه با شرایط محیطی و عملیاتی متنوع می‌شود.

با گذشت زمان و افزایش پیچیدگی سیستم‌های الکتریکی، نیاز به کابل‌هایی با قابلیت‌های فراتر از هدایت ساده جریان برق، بیش از پیش احساس شده است. این امر منجر به تکامل در طراحی و مواد به کار رفته در سیم و کابل شده است، به طوری که امروزه، انتخاب مواد پیشرفته برای اجزای غیرهادی، از جمله عایق‌ها و روکش‌ها، برای دستیابی به قابلیت اطمینان، ایمنی بالاتر و سازگاری با محیط زیست ضروری است. این تحول، نیاز به درک عمیق‌تر از خواص مواد و مهندسی دقیق برای پاسخگویی به الزامات رو به رشد در زمینه‌هایی مانند مقاومت در برابر آتش، کاهش انتشار دود سمی و پایداری در برابر عوامل مکانیکی و شیمیایی را برجسته می‌سازد.

این مقاله به بررسی جامع و دقیق اجزای غیرهادی سیم و کابل، شامل عایق، روکش، فیلر، آرمور و شیلد می‌پردازد. هدف، ارائه اطلاعات به‌روز، ویژگی‌های کلیدی و کاربردهای هر جزء به منظور درک عمیق‌تر طراحی، انتخاب و عملکرد این عناصر حیاتی در مهندسی برق است.

تفاوت سیم و کابل

در مهندسی برق، اصطلاحات “سیم” و “کابل” اغلب به جای یکدیگر به کار می‌روند، اما از نظر ساختاری، عملکردی و کاربردی تفاوت‌های بنیادینی دارند. درک این تمایز برای انتخاب صحیح و ایمن در هر کاربرد خاص ضروری است. این تفاوت‌ها نشان‌دهنده یک تغییر در فلسفه طراحی از یک هدف واحد (هدایت) به اهداف چندگانه (هدایت، حفاظت، یکپارچگی سیگنال) است. افزودن لایه‌های متعدد عایق، آرمور و شیلد در کابل‌ها، آن‌ها را برای استفاده در محیط‌های پرخطرتر، ولتاژهای بالاتر یا محیط‌های حساس‌تر توانمند می‌سازد. این امر نشان‌دهنده یک رابطه علت و معلولی روشن است که در آن افزایش پیچیدگی ساختاری به افزایش قابلیت‌های عملکردی و مقاومت منجر می‌شود و کاربردهای تخصصی فراتر از انتقال ساده برق را ممکن می‌سازد.

تعریف ساختاری و تعداد هادی‌ها

• سیم برق: معمولاً از یک رشته و تنها یک هادی یا رسانای جریان الکتریکی تشکیل شده است. سیم‌ها عمدتاً با یک لایه عایق پوشیده شده‌اند و معمولاً دارای عایق‌های جداگانه برای هر هسته حامل جریان الکتریکی نیستند.
• کابل برق: از یک یا چند رشته سیم (هادی) تشکیل شده و این رشته‌ها توسط یک یا چند لایه عایق احاطه شده‌اند. در کابل‌های برق، هر هادی حامل جریان الکتریکی دارای عایق مخصوص به خود است که باعث جدایی و عایق‌سازی هر رشته سیم می‌شود.

تفاوت در مقاومت مکانیکی و محیطی

• سیم برق: عموماً به عنوان یک سیم ساده بدون پوشش محافظتی عمل می‌کنند و در مقابل آسیب‌های مکانیکی و محیطی حساس هستند. پوشش آن‌ها معمولاً نازک‌تر است.
• کابل برق: دارای پوشش محافظتی هستند که از هادی‌ها در برابر آسیب‌های مختلف مانند تراشیدگی، رطوبت، حرارت و فشار محافظت می‌کند. برخی از کابل‌های برق دارای آرمور یا شیلد هستند که مقاومت در برابر عوامل خارجی و نویزهای الکترومغناطیسی را فراهم می‌کند.

سیم برق افشان 16 خراسان افشارنژاد سفارش آنلاین از 9,350,000 تومان

کابل افشان 1*16 خراسان افشارنژاد سفارش تلفنی

تفاوت در کاربردها

• سیم برق: عمدتاً برای کاربردهای ساده و معمولی مانند اتصال دستگاه‌های خانگی و کوچک، تجهیزات الکتریکی با مقاومت کم و مصارف خانگی و سیم‌کشی‌های داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• کابل برق: به دلیل ساختار پیچیده‌تر و لایه‌های محافظتی بیشتر، برای انتقال برق با ولتاژهای بالاتر، در محیط‌های صنعتی، زیرزمینی، هوایی و یا محیط‌هایی که نیاز به محافظت مکانیکی و الکترومغناطیسی بیشتری دارند، استفاده می‌شود.

تفاوت در ضخامت و سطح مقطع

• سیم برق: معمولاً نازک‌تر از کابل‌ها است و ضخامت آن‌ها بیشتر به مقاومت الکتریکی وابسته است.
• کابل برق: به دلیل داشتن تعدادی رشته سیم و لایه‌های عایق و محافظ بیشتر، ضخیم‌تر از سیم‌ها هستند. ضخامت بیشتر کابل می‌تواند به کاهش مقاومت و گرمای تولیدی و در نتیجه کاهش خطر سوختگی و آتش‌سوزی کمک کند.

تفاوت در مقاومت الکتریکی

• سیم برق: معمولاً مقاومت الکتریکی کمتری دارند.
• کابل برق: به دلیل ساختار پیچیده‌تر و عایق‌های بیشتر، مقاومت الکتریکی بیشتری دارند.

تفاوت در ولتاژ نامی

• سیم برق: در فشارهای ضعیف، اصولا هر هادی یا رسانایی که جریان برق را از خود عبور داده و یک روکش برای محافظت و جلوگیری از نشتی برق داشته باشد، سیم نامیده می‌شود.
• کابل برق: برای فشارهای بالاتر، وقتی یک یا چند رشته سیم در هم تنیده، دارای روکشی شامل آرمور یا شیلد یا حتی اسکرین باشد، به آن کابل می‌گویند. کابل‌ها برای ولتاژهای بالاتر طراحی شده‌اند.

تکامل از سیم ساده به کابل پیچیده، اساساً توسط ضرورت افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان در سیستم‌های الکتریکی هدایت می‌شود. ادغام لایه‌های محافظتی مانند آرمور و شیلد تنها برای بهینه‌سازی عملکرد نیست، بلکه برای کاهش خطرات قابل توجهی مانند اتصال کوتاه، آسیب مکانیکی و تداخل الکترومغناطیسی است که می‌تواند منجر به خرابی تجهیزات، آتش‌سوزی یا آسیب جانی شود. این امر بر این نکته تأکید دارد که ایمنی یک ملاحظه اساسی است که انتخاب‌های ساختاری و مواد را در طراحی کابل شکل می‌دهد. در نظر داشته باشید برای دریافت درک عمیق‌تر از تفاوت‌های سیم و کابل مطالعه مقاله “تفاوت‌های سیم و کابل برق از منظرهای مختلف” را هم پیشنهاد می‌کنیم.

جدول ۱: مقایسه ویژگی‌های سیم و کابل برق

عایق (Insulation): لایه حیاتی محافظت الکتریکی

عایق یا دی‌الکتریک، ماده‌ای است که جریان الکتریکی را به طور مؤثر از خود عبور نمی‌دهد یا هدایت الکتریکی بسیار ضعیفی دارد. وظیفه اصلی آن، جداسازی هادی از اجزای دیگر کابل برای جلوگیری از بروز ناهنجاری در مسیر جریان، ممانعت از نشت برق، اتصال کوتاه یا برق‌گرفتگی است. عایق‌ها در بیشتر موارد جامد هستند و علاوه بر حفاظت الکتریکی، از انتقال گرما و صدا نیز محافظت می‌کنند.

تنوع گسترده مواد عایق، هر یک با خواص حرارتی، شیمیایی و مکانیکی متمایز، نشان می‌دهد که چگونه پیشرفت‌ها در علم مواد، امکان طراحی دقیق کابل‌ها را برای محیط‌های کاربردی خاص فراهم می‌آورد. به عنوان مثال، هزینه پایین و انعطاف‌پذیری PVC آن را برای کاربردهای داخلی و ولتاژ پایین متداول ساخته، در حالی که مقاومت حرارتی برتر XLPE برای انتقال برق با ولتاژ بالا حیاتی است و تحمل دمایی بالای سیلیکون برای کاربردهای مقاوم در برابر آتش ضروری است. این امر ارتباط مستقیم و علی بین خواص ذاتی یک ماده و مناسب بودن آن برای شرایط عملیاتی متنوع را نشان می‌دهد و بر این نکته تأکید می‌کند که انتخاب مواد یک تصمیم مهندسی حیاتی است.

1. عایق‌های ترموپلاستیک (Thermoplastic): این مواد پس از گرم شدن نرم شده و شکل‌پذیر می‌شوند و پس از سرد شدن سخت می‌شوند؛ این فرآیند بدون تغییر شیمیایی قابل تکرار است.
   • PVC (پلی وینیل کلراید):
     • ویژگی‌ها: رایج‌ترین عایق مورد استفاده، مقاومت مناسب در برابر رطوبت و مواد شیمیایی، غیرقابل اشتعال، انعطاف‌پذیری زیاد، دوام بالا در کنار سبکی، استفاده آسان و راحت، قیمت ارزان.
     • محدودیت: عدم استفاده در دمای صفر و زیر صفر درجه سانتی‌گراد. استحکام کششی کمتر و مقاومت حجم پایین‌تر نسبت به LSZH.
     • کاربرد: رایج در ساختمان‌سازی، کابل‌های فشار ضعیف، کابل‌های افشان سبک، معمولی، مفتولی، کابل شبکه، آنتن و ابزار دقیق.
   • PE (پلی اتیلن):
     • ویژگی‌ها: انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت بسیار بالا در برابر رطوبت و مواد شیمیایی، قابلیت بکارگیری در دمای زیر صفر، دوام و پایداری بالا در برابر ضربه، فشار، آلودگی‌های بیولوژیکی و اشعه فرابنفش، ضریب انتقال حرارت بسیار پایین.
     • محدودیت: کاربرد آن در مواجهه با حرارت بالا محدود است.
     • کاربرد: کابل‌ها و سیم‌های زیرزمینی و خارجی برای مقاومت در برابر شرایط جوی سخت، کابل‌های ضد آتش، دریایی و هوایی.
   • XLPE (پلی اتیلن کراسلینک شده):
     • ویژگی‌ها: مناسب برای ولتاژهای بالا، مقاومت حرارتی بالا، ارتقاء خواص پایه PE در مقابل حرارت با منع تحریک‌های حرارتی مولکول‌های هم‌جوار. پایداری شیمیایی و فیزیکی بالا.
     • محدودیت: تمایل زیاد برای تشکیل زنجیره با مولکول‌های آب که در صورت وجود رطوبت، مقاومت الکتریکی عایق را کاهش می‌دهد.
     • کاربرد: کابل‌های فشار قوی.
   • TPE (الاستومر ترموپلاستیک):
     • ویژگی‌ها: ترکیبی از خواص لاستیک و پلاستیک با انعطاف‌پذیری بالا، دوستدار محیط زیست، بازیافت‌پذیر، مقاوم به UV و سرما.
   • PUR (پلی اورتان):
     • ویژگی‌ها: مقاوم در برابر سایش و مواد شیمیایی، مقاومت خوب در برابر روغن، مواد شیمیایی و تغییرات دما، انعطاف‌پذیری بالا.
2. عایق‌های ترموست (Thermoset): این مواد پس از پخت، ساختار ثابتی پیدا می‌کنند و در برابر حرارت مقاوم هستند و شکل خود را حفظ می‌کنند.
   • EPR (اتیلن پروپیلن رابر):
     • ویژگی‌ها: مقاوم در برابر حرارت و رطوبت.
   • سیلیکون (Silicone):
     • ویژگی‌ها: تحمل دمایی بسیار بالا (تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد برای کوتاه مدت و ۲۰۰ درجه برای طولانی مدت)، انعطاف‌پذیری عالی در دماهای پایین و بالا، مقاومت بالا در برابر آلودگی و رطوبت، مقاومت بالا در برابر حرارت شدید و جریان بار الکتریکی، عمر و دوام بالا، ضد آب، غیر واکنش‌پذیر، مقاومت خوب در برابر شعله‌گیری، عایق در برابر روغن‌ها، اسیدها و مواد مضر، پایداری مکانیکی و الکتریکی.
     • کاربرد: محیط‌های خطرناک یا با خطر احتمالی آتش‌سوزی
     • ، کابل‌های نسوز و مقاوم در برابر آتش.
   • نئوپرن (Neoprene):
     • ویژگی‌ها: مقاوم در برابر روغن‌ها و مواد شیمیایی.
   • لاستیک طبیعی (Natural Rubber):
     • ویژگی‌ها: انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت در برابر سایش.
3. عایق‌های خاص:
   • میکا (Mica): مقاوم در برابر حرارت‌های بسیار بالا.
   • PTFE (تفلون): مقاوم در برابر حرارت و مواد شیمیایی.
   • فلوئوروپلیمرها: مقاومت بالا در برابر حرارت و مواد شیمیایی.
   • عایق‌های کاغذی آغشته به روغن: استفاده در کابل‌های قدرت قدیمی.

کابل شبکه Cat6A FTP لگراند LSZH سفارش تلفنی

کابل شبکه Cat6 SFTP لگراند PVC سفارش تلفنی

ظهور و تأکید فزاینده بر موادی مانند LSZH (کم دود، بدون هالوژن) و عایق‌های پیشرفته مقاوم در برابر آتش مبتنی بر سیلیکون، نشان‌دهنده یک روند مهم در صنعت کابل‌سازی است که عمدتاً توسط مقررات ایمنی سخت‌گیرانه‌تر، به ویژه در فضاهای عمومی و بسته، هدایت می‌شود. این امر منعکس‌کننده یک تغییر حیاتی در تمرکز از صرفاً جلوگیری از خطرات الکتریکی به کاهش فعال خطرات ثانویه مانند استنشاق گاز سمی و انسداد دید ناشی از دود در هنگام آتش‌سوزی است. این نوآوری به طور مستقیم ایمنی انسان را افزایش می‌دهد، تخلیه را تسهیل می‌کند و آسیب‌ها را در سناریوهای اضطراری به حداقل می‌رساند، که نشان‌دهنده یک رویکرد پیشگیرانه در مدیریت ریسک در طراحی کابل است.

همچنین٬ شاید برای شما هم جای سوال داشته باشد که پودر سفیدی که داخل عایق کابل برق میبینیم چیست؟ پیشنهاد می‌کنیم مطالعه مقاله “پودر سفید داخل کابل برق چیست؟” را از دست ندهید!

جدول ۲: مقایسه ویژگی‌های عایق‌های رایج سیم و کابل

فیلر (Filler/Bedding): پرکننده و تثبیت‌کننده ساختار

فیلر (یا بستر) ماده‌ای است که فضای خالی موجود در کابل، به ویژه میان هادی‌ها و آرمور، را پر می‌کند. هدف اصلی آن، حفظ شکل گرد و یکنواخت کابل، تثبیت ساختار داخلی و کمک به استحکام کلی کابل است. این امر از تغییر شکل کابل و جابجایی هادی‌ها جلوگیری می‌کند. همچنین، فیلر به کابل قابلیت خم شدن تا ۱۵ برابر قطر کابل را می‌دهد، که برای نصب و انعطاف‌پذیری در مسیرهای پیچیده بسیار مهم است. انتخاب فیلر مناسب باید به گونه‌ای باشد که خمش کافی را به کابل داده و از طرفی باعث کاهش تحمل نیروی مکانیکی وارده به کابل نشود. معمولاً از مواد پلیمری مانند PVC یا مواد مشابه برای فیلر استفاده می‌شود.

در حالی که فیلرها به طور مستقیم عایق الکتریکی یا حفاظت محیطی خارجی را فراهم نمی‌کنند، اما نقش حیاتی، هرچند اغلب نادیده گرفته شده، در حفظ یکپارچگی مکانیکی و عملکرد بلندمدت کابل‌های چند هسته‌ای ایفا می‌کنند. عملکرد آن‌ها در حفظ هندسه کابل و تسهیل انعطاف‌پذیری، به طور مستقیم بر سهولت نصب، مقاومت کابل در برابر تنش‌های داخلی و در نهایت، طول عمر عملیاتی آن تأثیر می‌گذارد. این موضوع نشان می‌دهد که حتی اجزای به ظاهر جزئی نیز برای مهندسی جامع یک کابل مستحکم، یکپارچه هستند.

انتخاب دقیق مواد فیلر برای دستیابی به تعادل بین انعطاف‌پذیری و استحکام مکانیکی، نشان‌دهنده یک فرآیند بهینه‌سازی پیچیده است که هدف آن هم سهولت نصب (مثلاً امکان خم شدن کابل در گوشه‌ها بدون آسیب) و هم دوام بلندمدت است. یک فیلر نامناسب می‌تواند کابل را بیش از حد سفت کند و نصب را دشوار و بالقوه آسیب‌زا سازد، یا آن را بیش از حد در برابر آسیب‌های داخلی تحت تنش مکانیکی خارجی آسیب‌پذیر کند که منجر به خرابی زودرس می‌شود. این امر به یک فلسفه طراحی جامع اشاره دارد که کل چرخه عمر کابل، از ساخت و نصب تا عملکرد عملیاتی و طول عمر آن در میدان را در نظر می‌گیرد.

آرمور (Armor/Armouring): لایه زرهی محافظ مکانیکی

آرمور (زره) یک لایه فلزی تقویت‌شده است که به عنوان پوشش خارجی به کابل اضافه می‌شود تا مقاومت مکانیکی آن را در برابر ضربه، فشار، خراش، آسیب‌های محیطی و حیوانات جونده افزایش دهد. این لایه با کاهش خطر نشت الکتریکی یا اتصال کوتاه، ایمنی را افزایش می‌دهد. همچنین، به دلیل استحکام و مقاومت در برابر فرسودگی، طول عمر کابل را افزایش می‌دهد. کابل‌های آرموردار برای محیط‌های پرخطر و محیط‌هایی که به محافظت مکانیکی زیادی نیاز دارند، انتخاب هوشمندانه‌ای محسوب می‌شوند.

هدف اصلی آرمور تنها “قوی‌تر کردن” کابل نیست، بلکه کاهش استراتژیک خطرات مکانیکی خاص (مانند ضربه، له شدگی، سایش، آسیب حیوانات) است که می‌تواند منجر به خرابی الکتریکی یا خطرات ایمنی شود. انواع مختلف آرمور (STA، SWA، AWA) راه‌حل‌های مهندسی شده‌ای هستند که با دقت برای پروفایل‌های خطر خاصی طراحی شده‌اند (مثلاً STA برای مقاومت در برابر له شدگی، SWA برای مقاومت در برابر کشش و ضربه، AWA برای مقاومت در برابر خوردگی و ملاحظات وزنی). این نشان‌دهنده یک رویکرد پیچیده برای ارزیابی ریسک و کاهش هدفمند آن در طراحی کابل است که یکپارچگی کابل را در محیط‌های خشن مورد نظر تضمین می‌کند.

انواع آرمور و کاربردهای آن‌ها

• آرمور نواری فولادی (Steel Tape Armoured – STA):
  • ویژگی‌ها: دارای لایه‌ای از نوارهای فلزی (معمولاً فولاد) است که به صورت مارپیچ دور کابل پیچیده شده‌اند. مقاومت بالایی در برابر فشارهای مکانیکی و نفوذ اجسام تیز فراهم می‌کند.
  • کاربرد: بیشتر در تاسیسات زیرزمینی یا محیط‌هایی که نیاز به محافظت در برابر خرد شدن دارند. عموماً در کابل‌هایی با فشار متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند. قادر به تحمل نیروی کششی زیاد نیستند.
• آرمور سیم فولادی (Steel Wire Armour – SWA):
  • ویژگی‌ها: سیم‌های فلزی (اغلب فولاد گالوانیزه) به صورت مارپیچ دور کابل قرار گرفته‌اند. این ساختار انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به آرمور نواری دارد. مقاومت بالایی در برابر ضربات و کشش فراهم می‌کند.
  • کاربرد: برای پروژه‌های صنعتی، خطوط برق هوایی یا زیرزمینی و محیط‌های با ارتعاش بالا مناسب هستند. به دلیل مقاومت بالا، همچنین می‌توانند به صورت مستقیم در زمین مدفون شوند.
• آرمور سیم آلومینیومی (Aluminum Wire Armoured – AWA):
  • ویژگی‌ها: مشابه SWA، اما با سیم‌های آلومینیومی به جای فولاد. این کابل‌ها سبک‌تر و مقاوم در برابر خوردگی هستند.
  • کاربرد: برای محیط‌های مرطوب یا کاربردهایی که وزن کابل اهمیت دارد (مانند برخی تاسیسات دریایی) استفاده می‌شوند. معمولاً برای کابل‌های تک‌هادی کاربرد دارند. در شبکه‌های برق، تاسیسات زیرزمینی، تاسیسات درونی و بیرونی ساختمان و کابل‌های کنترل قدرت.
• آرمور سیم افشان یا بافت سیمی (Wire Braid Armour):
  • ویژگی‌ها: تقریباً شبیه به یک بافت فیبری نازک است که به عنوان پوشش بیرونی و به صورت مستقیم بر روی کابل قرار می‌گیرد.
  • کاربرد: در محیط‌هایی که به محافظت نسبتاً کمی نیاز دارند.

کابل آرموردار خراسان 3*185+95 NYRY سفارش تلفنی

کابل آرموردار خراسان 3*150+70 NYRY سفارش تلفنی

کابل آرموردار خراسان افشارنژاد 3*240+120 NYRY سفارش تلفنی

کابل زره دار NYRY خراسان افشارنژاد 1*240 سفارش تلفنی

کابل زره دار NYRY خراسان افشارنژاد 1*185 سفارش تلفنی

کابل زره دار NYRY خراسان افشارنژاد 1*150 سفارش تلفنی

کابل زره دار NYRY خراسان 1*300 سفارش تلفنی

مشاهده همه کابل برق زره دار

تفاوت با کابل بدون آرمور

کابل بدون آرمور فاقد این لایه محافظ است، سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر است و نصب آن در فضاهای محدود آسان‌تر است. در مقابل، کابل بدون آرمور مقاومت کمتری در برابر فشارهای فیزیکی و عوامل محیطی دارد و بیشتر در کاربردهای داخلی یا محیط‌های کم‌خطر استفاده می‌شود.

انتخاب بین کابل‌های آرموردار و بدون آرمور و به تبع آن بین انواع مختلف آرمور، منعکس‌کننده یک تحلیل دقیق هزینه-فایده است که در طراحی مهندسی ذاتی است. در حالی که کابل‌های آرموردار بدون شک حفاظت فیزیکی برتر و طول عمر بیشتری را ارائه می‌دهند، اما با ملاحظاتی مانند افزایش وزن، کاهش انعطاف‌پذیری و هزینه بالاتر همراه هستند. این امر بیانگر آن است که مهندسان باید مزایای قابل توجه ایمنی و دوام را در برابر هزینه‌های اضافی و پیچیدگی‌های احتمالی در نصب به دقت بسنجند. چنین تصمیماتی بر اساس ارزیابی جامع محیط عملیاتی خاص، اهمیت کاربرد و سطوح ریسک قابل قبول اتخاذ می‌شوند که نشان‌دهنده سطح عمیق‌تری از ملاحظات اقتصادی و عملی در مشخصات کابل است.

شیلد (Shielding): محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی

شیلد یا لایه محافظ الکترومغناطیسی، یکی دیگر از اجزای غیرهادی حیاتی در کابل‌ها است که وظیفه اصلی آن محافظت از هادی‌های داخلی در برابر تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و نویزهای خارجی است. این لایه به ویژه در کابل‌هایی که سیگنال‌های حساس را منتقل می‌کنند (مانند کابل‌های داده یا ابزار دقیق) یا در محیط‌های با نویز الکترومغناطیسی بالا کاربرد دارد.

تعریف و هدف شیلد

شیلد یک پوشش رسانا است که اطراف هادی‌ها یا گروهی از هادی‌ها قرار می‌گیرد و با ایجاد یک مسیر برای نویزهای الکترومغناطیسی ناخواسته به زمین، از ورود آن‌ها به سیگنال اصلی جلوگیری می‌کند. این عمل به حفظ یکپارچگی سیگنال و جلوگیری از اختلال در عملکرد تجهیزات الکترونیکی کمک می‌کند. سیم‌های برق معمولاً شیلد ندارند و ممکن است به نویزهای الکترومغناطیسی حساس باشند. در مقابل، برخی از کابل‌های برق (همچون کابل‌های کواکسیال) دارای شیلد هستند که از دریافت نویزهای الکترومغناطیسی و افزایش مقاومت در برابر تداخل‌های الکترونیکی جلوگیری می‌کند.

انواع شیلد

شیلدها معمولاً به دو شکل اصلی به کار می‌روند:

• فویل آلومینیومی (Aluminum Foil Shield): این نوع شیلد شامل یک لایه نازک از فویل آلومینیوم است که به طور کامل هادی‌ها را پوشش می‌دهد. فویل آلومینیومی محافظت خوبی در برابر تداخلات فرکانس بالا (RFI) ارائه می‌دهد و معمولاً با یک سیم تخلیه (drain wire) برای اتصال به زمین همراه است.
• شیلد بافته شده (Braided Shield): این نوع شیلد از تارهای فلزی (معمولاً مس قلع‌اندود یا آلومینیوم) بافته شده تشکیل شده است. شیلد بافته شده محافظت مکانیکی بالاتری دارد و در برابر تداخلات فرکانس پایین (EMI) مؤثرتر است. همچنین انعطاف‌پذیری کابل را حفظ می‌کند. در برخی موارد، ترکیبی از فویل و بافته نیز برای حداکثر محافظت استفاده می‌شود.

کابل آنتن کواکسیال سیمیا سفارش تلفنی

کابل آنتن کواکسیال خراسان افشارنژاد سفارش آنلاین از 1,595,000 تومان

مشاهده همه کابل آنتن

کاربرد و اهمیت شیلد

شیلد در کابل‌های کواکسیال برای کاهش نویزهای موجود در امواج صوتی و تصویری استفاده می‌شود. همچنین در کابل‌های ابزار دقیق، کابل‌های شبکه (مانند کابل‌های اترنت شیلددار) و هر کاربردی که در آن یکپارچگی سیگنال حیاتی است و محیط دارای منابع تداخل الکترومغناطیسی است، ضروری است. آرمور کابل نیز می‌تواند کابل را در برابر تداخل‌های الکترومغناطیسی محافظت کند، بنابراین برای اتصالاتی که به محافل الکترومغناطیسی حساس هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیم و کابل، فراتر از صرفاً هادی‌های جریان الکتریکی، اجزای پیچیده‌ای هستند که از لایه‌های مختلف غیرهادی تشکیل شده‌اند و هر یک نقش حیاتی در عملکرد، ایمنی و دوام کلی سیستم‌های الکتریکی ایفا می‌کنند. تمایز بنیادین بین سیم و کابل، که در ساختار هادی‌ها، لایه‌های محافظتی، مقاومت مکانیکی و محیطی و کاربردهای نهایی آن‌ها ریشه دارد، نشان‌دهنده تکامل مهندسی برای پاسخگویی به نیازهای فزاینده زیرساخت‌های مدرن است.

عایق‌ها به عنوان لایه‌های حیاتی محافظت الکتریکی، جریان را محدود کرده و از خطراتی نظیر اتصال کوتاه و برق‌گرفتگی جلوگیری می‌کنند. پیشرفت در علم مواد، منجر به تولید عایق‌هایی با خواص متنوع (ترموپلاستیک، ترموست و خاص) شده است که امکان انتخاب بهینه برای شرایط حرارتی، شیمیایی و الکتریکی مختلف را فراهم می‌آورد. روکش‌ها نیز به عنوان محافظ بیرونی، کابل را در برابر آسیب‌های مکانیکی، رطوبت، مواد شیمیایی و آتش محافظت می‌کنند و یک استراتژی دفاعی لایه‌ای را تکمیل می‌نمایند. فیلرها، اگرچه به ظاهر ساده، نقش مهمی در حفظ شکل، استحکام و انعطاف‌پذیری کابل ایفا می‌کنند که برای نصب و دوام بلندمدت ضروری است. آرمور، به عنوان یک لایه زرهی فلزی، محافظت مکانیکی بی‌نظیری را در برابر ضربه، فشار و عوامل محیطی فراهم کرده و طول عمر و ایمنی کابل را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. در نهایت، شیلد به عنوان محافظ در برابر تداخلات الکترومغناطیسی، یکپارچگی سیگنال را در محیط‌های پر نویز تضمین می‌کند.

روندهای اخیر در صنعت کابل‌سازی، به ویژه توسعه مواد LSZH (کم دود، بدون هالوژن) و عایق‌های مقاوم در برابر آتش مبتنی بر سیلیکون، نشان‌دهنده تمرکز فزاینده بر ایمنی انسان و سازگاری با محیط زیست است. این نوآوری‌ها، که توسط مقررات سخت‌گیرانه و نیاز به کاهش خطرات ثانویه در هنگام آتش‌سوزی (مانند تولید دود سمی و انسداد دید) هدایت می‌شوند، بر اهمیت انتخاب مواد پیشرفته در طراحی کابل تأکید دارند.

به طور کلی، انتخاب صحیح هر جزء غیرهادی در سیم و کابل، نتیجه یک تحلیل جامع از محیط عملیاتی، الزامات عملکردی، ملاحظات ایمنی و تحلیل هزینه-فایده است. درک عمیق این اجزا و ویژگی‌های آن‌ها، مهندسان و مصرف‌کنندگان را قادر می‌سازد تا انتخاب‌های آگاهانه‌ای داشته باشند که به قابلیت اطمینان، کارایی و ایمنی طولانی‌مدت سیستم‌های الکتریکی کمک می‌کند.