موضوع مقاله: رسانای مسی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رسانای مسی | مقدمه: تقریباً نیمی از کل مس تولید شده برای ساخت سیم‌های الکتریکی و کابل‌های سیم کشی استفاده می‌شود. | ## بخش 1: رسانای مسی | خواص مس رسانش الکتریکی معیاری است که نشان می‌دهد که چقدر مواد توانایی حمل بار الکتریکی دارند. مس دارای بالاترین میزان هدایت الکتریکی تمام فلزات غیر گرانبها است: مقاومت الکتریکی مس = 16.78 nΩ • m در ۲۰ ° C است. در یک اتم مس، ناحیه انرژی 4S یا لایهٔ ظرفیت و رسانش، نیمه پر است، بنابراین بسیاری از الکترونها قادر به حمل جریان الکتریکی هستند. وقتی یک میدان الکتریکی روی یک سیم مسی اعمال می‌شود، الکترون‌ها شتابی به سمت انتهای الکتروپازتیو می‌گیرند، بنابراین جریان ایجاد می‌شود. این الکترون‌ها در برابر برخورد با اتم‌های ناخالص، جابجایی، یون‌های شبکه و نواقص، مقاومت می‌کنند. میانگین فاصله بین برخوردها، که به عنوان " متوسط مسیر آزاد " تعریف شده‌است، به‌طور معکوس متناسب با مقاومت فلز است. آنچه در مورد مس منحصر به فرد است، طول عمر طولانی آن (حدود ۱۰۰ فاصله اتمی در دمای اتاق) است. 7-22 به علت رسانایی برتر آن، مس بازپخت شده معیار استاندارد بین‌المللی برای مقایسه با همه رساناهای الکتریکی دیگر شده‌است. در صورتی که مس با رسانایی بالا نیاز به جوشکاری یا لحیم کاری سخت یا استفاده در یک اتمسفر تقلیل یافته را داشته باشد، از مس بدون اکسیژن (CW008A یا ASTM نامگذاری C10100) استفاده می‌شود. سطح مقطع عرضی رسانای آلومینیومی برای داشتن توانایی حمل جریان یکسان، باید ۵۶ درصد بزرگتر از مس باشد. نیاز به افزایش ضخامت سیم آلومینیومی مصرف آن در بسیاری از کاربردها را محدود کرده‌است. در برخی از کاربردها مانند کابل‌های انتقال قدرت منطقه ای از مس به ندرت استفاده می‌شود نقره، یک فلز گرانبها، تنها فلز با رسانش الکتریکی بالاتر از مس است. 1967–1968: F-132 است هزینه‌های بالا نقره همراه با استحکام کششی کم آن، استفاده از آن را به برنامه‌های خاص مانند آبکاری مشترک و اتصال سطوح و پوشش دادن برای هادی‌ها در کابل‌های کواکسیال با کیفیت بالا که در فرکانس‌های بالای ۳۰ مگا هرتز استفاده می‌شود، محدود کرده‌است. استحکام کششی نیروی مورد نیاز برای کشیدن یک جسم مانند طناب، سیم یا یک ساختار میله ای به نقطه ای است که در آن شکسته می‌شود. استحکام کششی یک ماده حداکثر مقدار استرس کششی است که می‌تواند قبل از شکستن به آن وارد شود. بالاتر بودن استحکام کششی مس (۲۰۰–۲۵۰ نیوتن بر میلیمتر مربع برای مس بازپخته شده) در مقایسه با آلومینیوم (۱۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع برای آلیاژهای معمولی رسانا) یکی دیگر از دلایلی است که مس به‌طور گسترده‌ای در صنایع ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استحکام بالای مس مقاوم بودن در برابر کشش، گردن، خزش، خراشیدگی و شکسته شدن، از خراب شدن و ازکارافتادن حین کار جلوگیری می‌کند. در رساناهای معادل در توانایی حمل جریان، مس خیلی از آلومینیوم سنگین تر است بنابراین استحکام کششی زیاد این سنگین تر بودن را جبران و توجیه می‌کند. ترکیب قدرت و انعطاف‌پذیری انعطاف‌پذیری توانایی یک ماده برای تغییر شکل تحت تنش کششی است. انعطاف‌پذیری در فلزکاری بسیار مهم است زیرا موادی که در اثر استرس شکسته یا خراب می‌شوند نمی‌توانند چکش کاری، نورد یا کشش مفتولی شوند (کشش مفتولی یک روند است که از نیروهای کششی برای کشش فلز استفاده می‌کند). خوشبختانه این ویژگی برای مس صادق نیست ترکیبی منحصر به فرد از استحکام بالا و انعطاف‌پذیری بالا، مس را برای سیم کشی سیستم‌ها ایده‌آل ساخته‌است. برای مثال، در جعبه‌های تقسیم و در ترمینال‌ها، مس می‌تواند خم، پیچ خورده و بدون کشش یا شکستن کشیده شود. مقاومت خزش خزش، تغییر شکل تدریجی یک ماده بر اثر انبساط و انقباض‌های مداوم در شرایط زیر «بار، بدون بار» است. این فرایند اثرات نامطلوبی بر سیستم‌های الکتریکی دارد: پایانه‌ها براثر آن می‌توانند سست شوند و از بین بروند، باعث ایجاد گرما در اتصالات می‌شود یا قوس‌های خطرناکی ایجاد می‌کند.تست فلوک Fluke چیست و چه کاربردی دارد؟خبرگزاری ویرانت.دریافت شده در 25 ژانویه 2023 مس دارای ویژگی‌های خزش فوق‌العاده ای است که موجب می‌شود که از بین رفتن اتصالات به کمترین مقدار برسد. برای دیگر رساناهای فلزی که خزش داده می‌شوند، تعمیرات اضافی لازم است تا از محکم بودن پیچ‌ها در سر جایشان مطمئن شده و ازگرمای بیش از حد و قوس‌های الکتریکی جلوگیری شود مقاومت در برابر خوردگی خوردگی، تضعیف ناخواسته و در هم شکستن یک ماده به علت واکنش‌های شیمیایی است. مس به‌طور کلی در مقابل خوردگی رطوبت، هوای شرجی، آلودگی صنعتی و سایر موارد جوی مقاوم است. با این حال، هر گونه اکسید خوردگی، کلرید و سولفیدها که بر روی مس شکل می‌گیرند، تا حدودی مساعد هستند. در بسیاری از شرایط کاربردی، مس در سری‌های گالوانیکی بالاتر از سایر فلزات ساختاری معمول است، یعنی در مقایسه با سایر فلزات، سیم مسی در صورت خیس شدن کمتر در معرض خوردگی قرار می‌گیرد. به هر حال، هر فلز آنودیک در تماس با مس تا جایی که ممکن است، محافظ مس شده و به جای مس دچار خوردگی خواهد شد. ضریب انبساط حرارتی فلزات و دیگر مواد جامد پس از حرارت دیدن دچار انبساط شده و با سرد شدن دچار انقباض می‌شوند. آلومینیوم، یک رسانای معمولی جایگزین، با افزایش دمای یکسان تقریباً یک سوم بیشتر از مس انبساط پیدا می‌کند. این بیشتر بودن درجهٔ انبساط، همراه با انعطاف‌پذیری کمتر آلومینیوم، زمانی که که اتصالات پیچ و مهره به درستی نصب نشده باشندمی تواند باعث ایجاد مشکلات الکتریکی شود. در سیستم‌های الکتریکی، رسانش حرارتی بالا برای تخلیه گرمای اضافی، به ویژه در اتصالات و پایانه‌ها مهم است. سهولت نصب استحکام ، سختی و انعطاف‌پذیری مس با استفاده از آن را بسیار آسان کرده‌است. سیم کشی مسی را می‌توان به سادگی و به راحتی بدون ابزار خاص، واشر، پیچ و مهره، یا ترکیبات مشترک نصب شده انجام داد. انعطاف‌پذیری آن اتصال را آسان می‌کند ب، در حالی که سختی آن کمک می‌کند تا در آن محل، اتصال مطمئنی داشته باشیم. | ## بخش 2: رسانای مسی | سیم مسی دارای استحکام خوبی برای کشیدن سیم در داخل مسیرهای باریک و ("کشش")، از جمله لوله‌ها است. می‌تواند در هنگام نصب و استفاده به خوبی و بدون هیچ تهدیدی مثل شکستن یا دندانه ای شدن به کار برود و برای اتصال در پایانه‌ها به خوبی بریده شود؛ و می‌تواند بدون استفاده از ابزار ویژه و اتصالات خاص وصل شود. ترکیبی از همه این عوامل باعث می‌شود که برقکاران به راحتی بتوانند سیم‌های مسی را نصب کنند. سیمهای مسی تک رشته معمولاً به عنوان سیم مغناطیسی (در ایران معروف به سیم لاکی است) در موتور و ترانسفورماتور استفاده می‌شوند. آنها نسبتاً سفت و سخت هستند، به راحتی خم نمی‌شوند و به‌طور معمول برای کارهای دائمی نصب شده، اغلب دستکاری شده در سیستم‌های کم انعطاف کاربرد دارند. سیم مسی چند رشته‌ای انعطاف‌پذیر تر و راحت تر از یک سیم بزرگ یک رشته‌ای با مقطع یکسان نصب می‌شود. یک سیم مسی چند رشته‌ای، با یک سیم مسی تک رشته‌ای با سطح مقطع یکسان مقاومت مشابه و برابری دارد، اما با انعطاف‌پذیری آن بیشتر است. یک کابل مسی شامل دو یا چند سیم مسی است که در کنار هم قرار می‌گیرند و به یکدیگر متصل می‌شوند و پیچیده می‌شوند یا به یکدیگر چسبیده شده و سیم واحدی را تشکیل داده‌اند. کابل‌های برق را می‌توان با استفاده از سیم‌های مسی چند رشته‌ای انعطاف پذیرتر کرد. سیمهای مسی در یک کابل ممکن است لخت باشند یا ممکن است به منظور کاهش اکسیداسیون با یک لایه نازک از فلز دیگر، اغلب قلع، اما گاهی اوقات طلا یا نقره، پوشیده شوند. جفت‌های پیچیده و کابل‌های کواکسیال برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی، جلوگیری از تابش سیگنال‌ها و ارائه خطوط انتقال با ویژگی‌های تعریف شده طراحی شده‌اند. کاربردها مس پودر الکترولیتیک (ETP)، یک مس با خلوص بالا و حاوی اکسیژن به عنوان عامل آلیاژ، بیشترین کاربرد در برنامه‌های الکتریکی را دارد چرا که به علت رسانایی الکتریکی بالا و بازپخت آن باعث بهبود می‌شود. مس بدون اکسیژن برای مقاوم بودن در برابر تردی هیدروژن استفاده می‌شود زمانی که مقدار زیادی از کارهای سرد مورد نیاز است و در کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌پذیری بالایی دارند (به عنوان مثال، کابل ارتباطی). 7-22 برای کاربردهای خاص، به جای مس خالص، آلیاژهای رسانای مس به کار می‌روند، به ویژه هنگامی که نیاز به نقاط قوت بالاتر یا بهبود ساییدگی و مقاومت در برابر خوردگی وجود داشته باشد. با این حال، نسبت به مس خالص، مزایای استحکام و مقاومت در برابر خوردگی که توسط آلیاژهای مس ارائه می‌شود، با رسانایی الکتریکی کمتر آنها جبران می‌شوند. مهندسان طراحی، مزایا و معایب انواع مختلفی از رساناهای مسی و آلیاژهای مسی را در هنگام تعیین نوع مشخصه برای کاربردهای الکتریکی خاص، برآورد می‌کنند. سیم کشی برق توزیع برق در ساختمان‌های مسکونی، تجاری یا صنعتی، خانه‌های همراه، وسایل نقلیه تفریحی، قایق‌ها و پست‌های برق در ولتاژهای تا ۶۰۰ ولت است. سیم مسی ساختمانی نیاز به عایق کمتری دارد و می‌تواند در کانال‌های کوچکتر نصب شود و در مواقعی که رسانش کمتری مورد نیاز است استفاده می‌شود. همچنین، نسبت به فلزات دیگر با رسانش کمتر، سیم مسی بیشتری می‌تواند در یک مجرای یکسان جای گیرد. این بیشتر «پرشدن با سیم» هنگامی که یک سیستم دوباره سیمکشی شده یا انبساط یافته‌است یک مزیت ویژه به‌شمار می‌رود. به همین دلیل است که اکثر تولیدکنندگان لوازم خانگی و الکتریکی از سیم‌های سرب مس برای اتصال به سیستم‌های سیم کشی شدهٔ ساختمان استفاده می‌کنند. سیم کشی ساختمان «تمام مس» به ساختمان‌هایی گفته می‌شود که در آن خدمات برق داخلی منحصراً سیم کشی مسی شده باشد. در خانه‌های تمام مس، هادی‌های مس در پانل‌های قطع کننده مدار، سیم کشی انشعابات مدار (مثلاً به خروجی‌ها، سوئیچ‌ها، وسایل روشنایی و غیره) و در شاخه‌های اختصاص داده شده در خدمت وسایل سنگین بار (مانند محدوده، اجاق، خشک کن لباس و تهویه مطبوع) استفاده می‌شوند. تلاش برای جایگزینی مس با آلومینیوم در ساخت سیم زمانی که متوجه شدند که اتصالات آلومینیومی به علت خزش آهسته ذاتیشان، و ترکیب شدن آلومینیوم با اکسیژن در دمای بالای به وجود آمده در پی مقاومت زیاد آن که در نهایت منجر از بین رفتن آن‌ها می‌شود در اکثر کشورها کاهش یافت. اتصال با Spring-load به‌طور عمده این مشکل را با هادی‌های آلومینیومی در ساخت سیم حل می‌کند، اما برخی از قوانین ساختمان هنوز استفاده از آلومینیوم را ممنوع کرده‌است. برای اندازه شاخه مدار، تقریباً تمام سیمهای اصلی برای چراغ‌ها، خروجی‌ها و سوئیچ‌ها از مس ساخته شده‌اند. هادی‌های مورد استفاده در مناطقی که در آن هوا سرد است و در اطراف سیمها آزاد است، به‌طور کلی می‌توانند جریان بیشتری را از خود عبور دهندنسبت به هادی‌های کوچک که در یک کانال زیرزمینی قرار دارد و بسیاری از کانالهای مشابه در مجاورت آن قرار دارند. ارزیابی درجه حرارت عملیاتی از عایق‌های مس سر عمدتاً به دلیل محدودیت‌های مواد عایق یا درجه حرارت از تجهیزات متصل ناشی می‌شود سیم کشی ارتباطات کابل جفت پیچ خورده کابل کشی پیچ خورده محبوب‌ترین کابل شبکه است و اغلب در شبکه‌های داده برای اتصال کوتاه و متوسط (تا ۱۰۰ متر یا ۳۲۸ فوت) استفاده می‌شود. استفاده از این کابل در مقایسه با استفاده از فیبر نوری یا کابل کواکسیال دارای قیمت کمتری می‌باشد. دراواخر قرن بیستم، کابل‌های جفت پیچ خورده بیشترین استفاده را در کابل‌های شبکه کامپیوتر داشتند. استفاده از این کابل‌ها در تجهیزات ویدیویی، در درجه اول: دوربین‌های امنیتی رو به افزایش است. کابل‌های UTP پلاسمایی که در بالای سقف و دیواره‌های داخلی قرار می‌گیرند، از یک هسته مس جامد برای هر هادی استفاده می‌کنند که باعث می‌شود کابل در صورت خم شدن شکل خود را حفظ کند. کابل‌های پچ، که کامپیوتر را به صفحات دیواری متصل می‌کنند، از سیم مسی و رشته‌ای استفاده می‌کنند، چون که بایستی انعطاف‌پذیری خود را در زمان طول عمر خود حفظ کنند. در مواقعی که امنیت و عدم تداخل مهم است، کابل محافظ یا فیبر نوری اغلب در نظر گرفته می‌شود. کابل‌های جفت پیچ خورده شامل: نوع سه کابل، که حداقل کابل لازم برای اتصالات تلفن می‌باشد. نوع پنج کابل، کابل ۱۰۰ مگا هرتز هر جفت پیشرفته که به عنوان کابل‌های اترنت استفاده می‌شوند. | ## بخش 3: رسانای مسی | در کابل‌های شبکه‌های جفت پیچ خورده مسی، صدور تاییدیه برای این کابل‌ها از طریق یک سری کامل آزمایش‌ها مطابق با استاندارد صنعت ارتباطات مخابراتی (TIA) یا استاندارد بین‌المللی سازمان استاندارد (ISO) انجام می‌شود. کابل کواکسیال کابل‌های کواکسیال به‌طور گسترده در سیستم‌های کامپیوتری اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند و اولین نوع کابل اصلی مورد استفاده برای شبکه‌های محلی (LAN) بودند. به همین خاطر امروزه بیشتر از کابل‌های ارزان‌تر مثل کابل‌های جفت پیچ خورده یا فیبر نوری در ظرفیت بالاتری نسبت به این نوع کابل‌ها استفاده می‌شود. مروزه، بسیاری از کمپانی‌های سازنده کابل تلویزون از کابل‌های کواکسیال برای داخل خانه استفاده می‌کنند. با این حال، این کابل‌ها به‌طور فزاینده ای به یک سیستم ارتباطی داده‌های فیبر نوری خارج از خانه متصل می‌شوند. سیم کشی ساخت یافته اکثر خطوط تلفن می‌توانند به‌طور همزمان صدای و داده‌ها را به اشتراک بگذارند. سیم کشی چهار سیمه تلفن در خانه‌ها قادر به تأمین نیازهای ارتباطی برای چندین خط تلفن، سرویس اینترنت، ارتباطات تصویری،انتقال داده، دستگاه‌های فکس و خدمات امنیتی نیست. تداخل، تداخل استاتیک، سیگنال‌های غیرقابل شنفتن و قطع شدن ارتباط از مشکلات رایج سیم کشی قدیمی می‌باشند. کامپیوترهای متصل به شبکه، با روش سیم کشی قدیمی، اغلب عملکرد اینترنت ضعیف را تجربه می‌کنند. " سیم کشی ساخت یافته " یک اصطلاح کلی در سیم کشی محلی در قرن بیست و یکم می‌باشد؛ که از آن در سیم کشی محلی برای تلفن با ظرفیت‌های بالا، ویدیو، سیستم انتقال داده، امنیت،کنترل و سیستم‌های سرگرمی استفاده می‌شود. تأسیسات آن شامل یک پانل توزیع مرکزی می‌باشد که در آن همه اتصالات ساخته شده‌اند از قبیل :اتصالات اختصاصی برای تلفن، داده‌ها، تلویزیون‌ها و جک‌های صوتی. سیم کشی ساخت یافته همچنین می‌تواند کامپیوترها را پرینتر، اسکنر، تلفن، دستگاه فکس، و حتی سیستم‌های امنیتی خانگی و تجهیزات سرگرمی خانگی متصل کند. کابل کواکسیال RG-6 دارای محافظ چهارگانه می‌تواند همزمان تعداد زیادی کانال تلویزیونی را حمل کند. الگوی سیم کشی ستاره، جایی که سیم کشی به هر جک به یک دستگاه توزیع مرکزی گسترش می‌یابد، انعطاف‌پذیری خدمات، شناسایی مشکل و کیفیت سیگنال بهتر را تسهیل می‌کند. ابزارهای نصب، راهنمایی‌ها و تکنیک‌ها برای سیستم‌های سیم کشی شبکه با استفاده از کابل‌های جفت پیچ خورده، کابل‌های کواکسیال و اتصالات برای هر یک در دسترس هستند. با وجود اینکه سیستم‌های بی‌سیم قطعاً دارای مزایای راحتی هستند، سیم کشی ساخت یافته دارای نقاط ضعف در سیستم‌های مسی سیمی هستنداما سیم کشی رده ۵ پهنای باند بالاتری نسبت به سیستم‌های بی‌سیم را پشتیبانی می‌کند؛ که معمولاً بیش از ده برابر سرعت سیستم‌های بی‌سیم را دارا می‌باشد که می‌توان از آن برای برنامه‌های سریع تر، داده‌ها و کانال‌های بیشتری برای برنامه‌های ویدئویی، استفاده کرد. همچنین سیستم‌های بی‌سیم دارای خطر امنیتی می‌باشند زیرا می‌توانند اطلاعات حساس را به کاربران ناخواسته که دارای دستگاه‌های دریافت کننده مشابه هستند، ارسال کنند. کابل‌های قدرت برای انتقال و توزیع برق در داخل یا خارج از ساختمان استفاده می‌شود. دلیل استفاده از آن در خطوط انتقال زیرزمینی هدایت الکتریکی و حرارتی حجمی آن نسبت به دیگر هادی‌ها است. این خواص مفید برای هادی‌های مس صرفه جویی در فضا، کاهش تلفات و حفظ دمای کم کابل را به همراه دارد. هادی‌های خودرو نیاز به عایق‌هایی دارند تادر مقابل دمای بالا، محصولات نفتی، رطوبت، آتش‌سوزی و مواد شیمیایی مقاوم باشند. 7-22 اغلب سیم‌های مغناطیسی از مس کاملاً تصفیه شده، الکترولیت تصفیه شده تشکیل شده‌اند تا سیم‌ها به هم نزدیک تر شوند برای ایجاد کویل مغناطیسی. این اتصال‌ها را می‌توان در انواع کاربردهای مختلف استفاده کرد، از جمله شاخه سازی. این نوع اتصالات را می‌توان در انواع کاربردهای مختلف، از جمله اتصالات شاخه و دسترسی به کابل به کار برد. اتصال در خط را نیز می‌توان با استفاده از محدود کردن دسترسی کابل به یک انتهای اتصال، در یک پیکربندی بافت استفاده کرد. بسته شدن اتصالات مس با ویژگی‌های طراحی عملکرد تعریف شده‌است و اکثر اوقات مستقل از محیط و کاربرد خاص آن می‌باشد. در این زمان، Telcordia دو (۲) نوع اتصال مس را شناسایی کرده‌است: اتصالات انعطاف‌پذیر محیطی (ESCs) اتصالات تنفس آزاد (FBCs) ESCها تمام ویژگی‌ها و عملکردهای ارائه شده در اتصالات معمولی را در محفظه ای فراهم می‌کنند که مانع نفوذ مایع و بخار در داخل محفظه می‌شود. این کار از طریق استفاده از یک سیستم آب‌بندی محیطی مانند واشر لاستیکی یا چسب‌های بسیارداغ انجام می‌شود. FBCها تمام ویژگی‌ها و عملکردهای ارائه شده در اتصالات معمولی را فراهم می‌کند واز نفوذ باران، گرد و غبار و حشرات جلوگیری می‌کند. با این وجود، چنین اتصالاتی، مبادله آزاد هوا با محیط خارج را اجازه می‌دهد؛ بنابراین ممکن است که درون اتصال متراکم شود؛ بنابراین لازم است که تخلیه کافی برای جلوگیری از انباشت آب داخل اتصال ایجاد شود. بسیاری از تولیدکنندگان شروع به استفاده از آلیاژهای مس مانند مس-منیزیم (CuMg) می‌کنند که قابل استفاده برای سیم‌های با قطر کوچکتر و وزن کمتر است و عملکرد رسانایی را بهبود می‌بخشد. آلیاژهای خاصی مانند مس-منیزیم در حال افزایش استفاده در خودرو، هوا فضا و صنعت دفاعی هستند. با توجه به نیاز به افزایش انتقال صوت با سرعت بالا و سیگنال داده‌ها، انتظار می‌رود کیفیت سطح سیم مسی همچنان بهبود یابد. رسیدن به نقاط بهتر و حرکت به سوی نقصهای صفر در هادی‌های مس، انتظار می‌رود ادامه یابد. به منظور بهبود شکل‌پذیری سیم و جلوگیری از کشش بیش از حد سیم در طول عملیات کابل کشی حداقل مقاومت مکانیکی برای سیم مغناطیسی لازم می‌باشد. به نظر نمی‌رسد که استانداردهای خلوص سیم مسی فراتر از مقدار کمینه فعلی IACS 101% افزایش یابد. | ## جمع‌بندی | اگر چه ۶ نان مس (۹۹٫۹۹۹۹٪ خالص) در مقادیر کم تولید شده‌است، اما بسیار گران است و برای اکثر برنامه‌های کاربردی تجاری مثل آهنربا، مخابرات، و ساختن سیم غیر ضروری است.