كبل

كبل
الكَبْل أو غالبًا ما يتكون من سلكين أو أكثر يمران جنبًا إلى جنب ويتم لفهما أو ثنيهما أو تضفيرهما معًا لتكوين كبلا واحدا، هذا هو الكبل الشائع الاستخدام في البيوت حيث نوصل به جهاز مثل التلفاز ومصدر الكهرباء . هذا الكبل يعمل بجهد متردد مقداره 220 فولط . كما توجد كبلات توصل الكهرباء من محطة توليد طاقة كهربائية إلى المستخدم من مصانع وغيرها، وهذه الكبول تكون سميكة ذات مقطع يصل قطره نحو 5 سنتيمتر . هذا الكبل السميك يسمى كبل جهد عالي و منه ما يحمل 380 ألف فولط (380 كيلوفولط) فهو ينقل طاقة كهربائية عالية في هيئة تيار متردد . ولكي نستطيع استخدام الكهرباء في البيوت، لا بد من خفض الجهد العالي الصادر من محطة القوى، مثلا 380.000 فولط إلى جهد 220 فولط المستخدم في البيوت ويتم ذلك عن طريق محطات تحويل تقوم فيها محولات كهربائية بخفض الجهد.
بالإضافة إلى ذلك فتستخدم أنواع أخرى من الكبول لنقل الإشارات، وهذه تستخدم في الاتصالات ومن ضمنها ما ينقل إشارات الهاتف والبث الراديوي والتلفزيوني، مثال على ذلك النوع من الكبول نجده في هوائي الراديو و كبل اتصالات بحري. تختص بتلك التقنية الهندسة الكهربائية.
ابتكر في الوقت الحاضر طريقة نقل الإشارات ليس بأسلاك نحاسية وإنما بأسلاك زجاجية، وهي تسمى ألياف بصرية ، تنتقل فيها الاشارات كومضات ضوئية . وقد عممت تلك الألياف البصرية في جميع أنحاء ألمانيا للاتصالات الهاتفية الأرضية ولتوصيل البرامج التلفزيونية إلى البيوت. وقد ابتكرت الألياف الزجاجية لنقل الإشارات لتفوقها على الأسلاك المعدنية من حيث عدد البرامج التلفزيونية التي تحملها وتنقلها بدون فقد وكذلك لربط الحواسيب بشبكة الإنترنت.
الكبول الكهربائية أنواع، منها الكبول المستخدمة للتركيب في المباني وتشغيل آلات المصانع، وتشغيل مترو النقل العام في المدن. تلك الكبول تصنع لتتحمل جهد قدره 220 فولط أو في المصانع 380 فولط. الكبول المستخدمة في نقل الطاقة الكهربائية إلى مسافات بعيدة والخارجة من محطات توليد الطاقة الكهربائية تصنع بمواصفات أخرى وتكون سميكة لإمكانية مدها على أبراج لمسافات طويلة، وهي تقوم بتوزيع قدرا هائلا من الطاقة ومنها كبول الجهد العالي وكبول نقل الطاقة وتيار الجهد العالي المستمر.
معلومات تاريخية
تُصنع الحبال من جدائل متعددة من الألياف الطبيعية مثل القنب والسيزال والمانيلا والقطن وقد استخدمت منذ آلاف السنين في الرفع والحمل. وبحلول القرن التاسع عشر، أدى تعميق المناجم وتشييد السفن الكبيرة إلى زيادة الطلب على الكابلات القوية. ونتج عن ابتكار تقنيات صناعة الفولاذ المتطورة توفر الفولاذ عالي الجودة بتكلفة أقل ولذلك شاع استخدام الحبال السلكية في التعدين والتطبيقات الصناعية الأخرى. وبحلول منتصف القرن التاسع عشر، كانت صناعة كابلات التلغراف البحرية الكبيرة تتم باستخدام آلات مماثلة لتلك التي تستخدم في صناعة الكابلات الميكانيكية.
وفي القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، غالبًا ما كان يتم عزل الكابلات الكهربائية باستخدام القماش والمطاط والورق. أما الآن فتستخدم المواد البلاستيكية عمومًا، فيما عدا كابلات الكهرباء عالية الموثوقية.
الكابلات الكهربية
قد تكون صناعة الكابلات الكهربية أكثر مرونة عندما تتم عن طريق جدل الأسلاك أو تضفيرها. في هذه العملية، يتم لف السلوك المنفردة الصغيرة أو تضفيرها مع بعضها لتكوين أسلاك أكبر حجمًا وأكثر مرونة من الأسلاك الصلبة التي تكون بالحجم نفسه. ويعمل تجميع الأسلاك الصغيرة قبل جدلها متحدة مع بعضها إلى تحقيق أقصى درجات المرونة. قد تكون الأسلاك النحاسية في الكابلات عارية أو قد تكون مطلية بطبقة رقيقة من أي معدن آخر، ويكون في معظم الأحيان القصدير ولكن في بعض الأوقات يكون الذهب أو الفضة أو غيرها من المواد. تتميز معادن القصدير والذهب والفضة بأنها أقل عرضة لـ الأكسدة من النحاس، مما يساعد في إطالة العمر الافتراضي للسلك ويسهل عملية اللحام. تستخدم عملية الطلاء بالقصدير أيضًا لتوفير التزليق بين الجدائل. وتُستخدم عملية الطلاء بالقصدير في المساعدة على إزالة العازل المطاطي. ويكون السلك في وضع محكم أثناء جدل الأسلاك مما يجعل الكابل قابلاً للمد (كما هو الحال في أسلاك سماعة الهاتف).
يمكن ربط الكابلات وترتيبها بأمان، وذلك من خلال استخدام خطوط الربط أو صينية حاملة للكابلات أو روابط الكابلات أو الربط الشبكي بين الكابلات. ويمكن تأمين الكابلات المرنة المتتالية أو الكابلات المرنة المستخدمة في النقل بين حاملات الكابلات باستخدام أجهزة تخفيف الجهد أو روابط الكابلات.
وفي حالة الترددات العالية، يمر التيار بطول سطح الموصل. وهذا ما يعرف باسم الظاهرة السطحية.
الكابلات والمجالات الكهرومغناطيسية
إن أي موصل يحمل تيارًا، بما في ذلك أي كابل، يُشع حوله مجالا كهرومغناطيسيا. وبالمثل، يلتقط أي موصل أو كابل الطاقة من أي مجال كهرومغناطيسي موجود حوله. وغالبًا ما تكون هذه التأثيرات غير مرغوب فيها، ففي الحالة الأولى تصل إلى توصيل الطاقة غير المطلوبة التي قد تؤثر سلبًا على المعدات المجاورة أو أجزاء أخرى للمعدة ذاتها؛ وفي الحالة الثانية، قد يحجب التقاط ضجيج غير المطلوب سير الإشارة المطلوبة في الكابل، أو، إذا كان الكابل يحمل مزود الطاقة أو يتحكم في الجهد، تتلوث المعدات بدرجة تؤدي إلى تعطيلها.
الحل الأول لهذه المشكلات هو الحفاظ على أطوال الكابلات في المباني القصيرة، لأن التقاط المجال الكهرومغناطيسي ونقل الطاقة الكهربائية يتناسبان أساسًا مع طول الكابل. والحل الثاني هو توجيه الكابلات بعيدًا عن المشاكل. وبعيدًا عن كل هذا، يوجد تصميمات كابلات معينة تقلل من التقاط المجال الكهرومغناطيسي ونقل الطاقة الكهربية. وهناك ثلاثة من أساليب التصميم الرئيسية وهي الحجب والهندسة المحورية وهندسة السلك المزدوج المجدول.
يستفيد العزل من قانون قفص فارادي الكهربي. يكون الكابل مغطى بأكمله برقيقة معدنية أو شبكة سلكية. وتنعزل جميع السلوك التي تمتد داخل هذه الطبقة العازلة بدرجة كبيرة عن المجالات الكهربية الخارجية، ولا سيما إذا كانت الطبقة العازلة متصلة بنقطة الجهد المستمر مثل الأرض. ومع ذلك لا يؤثر الحجب البسيط من هذا النوع تأثيرًا كبيرًا أمام المجالات المغناطيسية ذات التردد المنخفض مثل، «الطنين» المغناطيسي الذي يأتي من محول كهرباء مجاور. يعمل العازل الأرضي في الكابلات بقدرة 2.5 كيلوفولت أو أكثر، ويجمع تيار التسرب الأرضي والتيار السعوي، ويحمي الناس من التعرض لصدمات كهربية ويساوي الضغط على عزل الكابل.
بينما يساعد التصميم المحوري للكابل على تقليل نقل المجالات المغناطيسية ذات الترددات المنخفضة والتقاطها. لذا في هذا التصميم تحتوي الرقيقة المعدنية العازلة أو الشبكة العازلة على مقطع عرضي مستدير ويكون الموصل الداخلي تحديدًا في مركزها. ينتج عن ذلك فولتات تنبعث من المجال المغناطيسي بين العازل والموصل الموجود بالمركز فتنتج كميتان متساويتان تقريبًا تلغي كلاً منهما الأخرى.
يحتوي الكابل المزدوج المجدول على سلكين للكابل يلتفان حول بعضهما البعض. ويمكن شرح هذا بواسطة وضع نهاية واحد من زوج الأسلاك في مثقاب يدوي والتحويل مع الحفاظ على الجهد المعتدل في الخط. وحيث إن إشارة التدخل لها طول موجة طويل مقارنة مع طول الكابل المزدوج المجدول، تُطور الأطوال البديلة للأسلاك الجهد الكهربي المقابل، ومتجهة إلى إلغاء تأثير التدخل.
عدد الفروع
يمثل عدد الأسلاك التي يجري فيها التيار في كبل عدد الفروع . بالنسبة إلى كبل ذو عدة فروع يغطى كل فرع بعازل 1و لون معين، ويغطيهم جميعا من الخارج عازل آخر:
الكبل ذو فرعين للتيار المستمر تكون ألوان السلك المغطى أحمر للقطب (+) وأسود للقطب (−). واما كابل التيار المتردد فغالبا يكون لونهما بني وأزرق، ويمثل السلك ذو لون بني الموصل الحامل للتيار.
كابل الكهرباء العادي الذي نستخدمه في المنازل يصنف بصنف الوقاية I ، ويحتوي على سلك معزول لونه أصفر-أخضر . هذا السلك الثالث (أصفر-أخضر) يرتبط بالأرضي .ووظيفته الوقاية
من الصعقة عند لمس جهاز فيه خلل، إذ يمرر هذا السلك الواقي التيار إلى الأرض . بالإضافة له يوجد في الكبل فرعين آخرين يوصلان التيار أحدهما بني أو أسود والآخر مائل إلى البني، وأما التغطية الخارجية العازلة فلونها اختياري وغالبا يكون الكبل أبيضا.
الحماية من الحرائق
في الإنشاءات، تُعد المادة المستخدمة في تغليف الكابل الكهربي مصدرًا محتملاً للوقود والحرائق. وللحد من انتشار الحريق على طول غلاف الكابل، قد يتم استخدام إحدى مواد طلاء الكابلات وقد تستخدم كابلات مغطاة بمواد ضد الاحتراق بطبيعتها. يمكن نزع الغلاف البلاستيكي الذي يغطي بعض الكابلات المعدنية المكسوة عند التركيب لتقليل مصادر الوقود الذي يؤدي إلى نشوب الحرائق. تحمي مواد الطلاء غير العضوية والصناديق الموجودة حول الكابلات المناطق المجاورة لخطر الحريق المتعلقة بتغطية الكابل غير المحمية. ومع ذلك، فإن الحماية من الحرائق هذه تعيق الحرارة الناتجة عن فاقد الموصل، لذلك يجب أن يكون عازل الحماية رقيقًا.
هناك طريقتان لتوفير الحماية من الحرائق للكابل:
إضافة مواد العزل عن عمد مع مواد إخماد الحرائق
الموصل النحاسي تغطية ذاته بعازل معدني (كابلات MICC)
أنواع الكابلات الكهربية
فيما يلي أنواع الكابلات الرئيسية:
الشكل
كابل شريطي
؛ الإنشاء
بناءً على الإنشاء وخواص الكابلات، يمكن تصنيف الكابلات كما يلي:
كابل محوري
كابل مكسو بالنحاس ومعزول بالمعدن
كابل مزدوج محوري
كابلات مرنة
كابلات مغطاة غير معدنية (أو أسلاك بناء غير معدنية)
كابل مكسو معدني (أو كابل محمي AC أو BX)
كابل متعدد المحاور (يتكون من أكثر من سلك ويغطى بغلاف الكابل)
كابل معزول
كابل فردي (يستخدم هذا الاسم من وقت لآخر مع السلك)
كابل مزدوج مجدول
كابل مجدول
؛ خاص
كابل ماسك
كابل بودن
كابل هيلياكس
كابل مدفون
رفع ثقيل كابل
مصعد كابل
الاستخدام
الكابل السمعي البصري
كابل بودن للدراجات
كابل الاتصالات
كابل الكمبيوتر
كابل ميكانيكي
كابل الاستشعار
كابل الغواصة
سلك
الكابلات الهجينة
يمكن استخدام الكابلات الضوئية والكهربائية الهجينة في التطبيقات اللاسلكية الخارجية من الألياف إلى الهوائي (FTTA). في هذه الكابلات، تحمل الألياف الضوئية المعلومات وتستخدم الموصلات الكهربائية لنقل الطاقة. يمكن وضع هذه الكابلات في عدة بيئات لخدمة الهوائيات المركبة على أعمدة أو أبراج أو هياكل أخرى. قد يتم تطبيق لوائح السلامة المحلية.
انظر أيضًا
لنقل الطاقة، انظر:
كبل الجهد العالي
و خط جهد عالي
و تيار الجهد العالي المستمر
كابل قوى
ارسال تردد الراديو
غرفة الكهرباء
حامل الكابلات
بواط (كهرباء)
مضمان سلكي
موصل كهربائي
أسلاك التمديد الكهربائي
تلفزيون كبلي
بولي فينيل كلوريد
هيكل الشد
خط النقل
سلك
معيار السلك الأمريكي
مضمان كبلي
تلفزيون كبلي
كابل مجموعة 5
كابل مجموعة 6
رابط كهربائي
وصلة مقابس
عازل
أسلاك علوية
كلوريد متعدد الفاينيل
كبل استطاعة
كابل اتصالات بحري
هيكل الشد
خط نقل كهرباء
المراجع
تمديد كهربائي
كابلات