كبل

الكَبْل(جمع:كُبُول)أوالكابلغالبًا ما يتكون منسلكينأو أكثر يمران جنبًا إلى جنب وتُلف أو تُثنى أو تُضفر 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 كبول توصل الكهرباء منمحطة توليد طاقة كهربائيةإلى المستخدم من مصانع وغيرها، وهذه الكبول تكون سميكة ذات مقطع يصل قطره نحو 5 سنتيمتر . هذا الكبل السميك يسمىكبل جهد عاليو منه ما يحمل 380 ألففولط(380 كيلوفولط) فهو ينقل طاقة كهربائية عالية في هيئةتيار 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 وذلك بمحطات تحويل تقوم فيهامحولات كهربائيةبخفض 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 وكبل اتصالات بحري. تختص بتلك التقنيةالهندسة الكهربائية.
ابتكر في الوقت الحاضر طريقة نقل الإشارات ليس بأسلاك نحاسية وإنما بأسلاك زجاجية، وهي تسمىألياف بصرية، تنتقل فيها الاشارات كومضات ضوئية . وقد عممت تلك الألياف البصرية في جميع أنحاءألمانياللاتصالات 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 منمحطات توليد الطاقة الكهربائيةتصنع بمواصفات أخرى وتكون سميكة لإمكانية مدها على أبراج لمسافات طويلة، وهي تقوم بتوزيع قدرا هائلا من الطاقة ومنهاكبول الجهد العاليوكبول نقل الطاقةوتيار الجهد العالي المستمر.
تُصنعالحبالمن جدائل متعددة من الألياف الطبيعية مثلالقنبوالسيزالوالمانيلاوالقطنوقد استخدمت منذ آلاف السنين في الرفع والحمل. وبحلول القرن التاسع عشر، أدى تعميق المناجم وتشييد السفن الكبيرة إلى زيادة الطلب على الكبول القوية. ونتج عن ابتكار تقنياتصناعة الفولاذالمتطورة توفر الفولاذ عالي الجودة بتكلفة أقل ولذلك شاع استخدام الحبال السلكية في التعدين والتطبيقات الصناعية الأخرى. وبحلول منتصف القرن التاسع عشر، صُنعتكبول التلغراف البحريةالكبيرة بآلات مماثلة لتلك التي تستخدم في صناعة الكبول الميكانيكية.
وفي القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، غالبًا ما كان عُزلت الكبول الكهربائية باستخدام القماش والمطاط والورق. أما الآن فتستخدم اللدائن عمومًا، فيما عدا كبول الكهرباء عالية الموثوقية.
قد تكون صناعة الكبول الكهربية أكثر مرونة بجدل الأسلاك أو تضفيرها. في هذه العملية، تُلف الأسلاك 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 تكونالأسلاك النحاسية في الكبولعارية أو قد تكون مطلية بطبقة رقيقة من أي معدن آخر، ويكون في معظم الأحيانالقصديرولكن في بعض الأوقات يكونالذهبأوالفضةأو غيرها من المواد. تتميز معادن القصدير والذهب والفضة بأنها أقل عرضة لـالأكسدةمن النحاس، مما يساعد في إطالة العمر الافتراضي للسلك ويسهل عمليةاللحام. 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 الكبل قابلاً للمد (كما هو الحال في أسلاك سماعة الهاتف).
يمكن ربط الكبول وترتيبها بأمان، وذلك من خلال استخدام خطوط الربط أو صينية حاملة للكبول أوروابط الكبولأوالربط الشبكي بين الكبول. ويمكن تأمين الكبول المرنة المتتالية أوالكبول المرنةالمستخدمة في النقل بينحاملات الكبولباستخدام أجهزة تخفيف الجهد أو روابط الكبول.
وفي حالة الترددات العالية، يمر التيار بطول سطح الموصل. وهذا ما يعرف باسمالظاهرة السطحية.
إن أي موصل يحملتيارًا، بما في ذلك أي كبل، يُشع حولهمجالا كهرومغناطيسيا. وبالمثل، يلتقط أي موصل أو كبل الطاقة من أيمجال كهرومغناطيسيموجود 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 التقاطضجيجغير المطلوب سير الإشارة المطلوبة في الكبل، أو، إذا كان الكبل يحملمزود الطاقةأو يتحكم في الجهد، تتلوث المعدات بدرجة تؤدي إلى تعطيلها.
الحل الأول لهذه المشكلات هو الحفاظ على أطوال الكبول في المباني القصيرة، لأن التقاط المجال الكهرومغناطيسي ونقل الطاقة الكهربائية يتناسبان أساسًا مع طول الكبل. والحل الثاني هو توجيه الكبول بعيدًا عن المشاكل. وبعيدًا عن كل هذا، يوجد تصميمات كبول معينة تقلل من التقاط المجال الكهرومغناطيسي ونقل الطاقة الكهربية. وهناك ثلاثة من أساليب التصميم الرئيسية وهيالحجبوالهندسةالمحوريةوهندسةالسلك المزدوج المجدول.
يستفيد العزل من قانونقفص فاراديالكهربي. يكون الكبل 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 منمحولكهرباء مجاور. يعمل العازل الأرضي في الكبول بقدرة 2.5 كيلوفولت أو أكثر، ويجمع تيار التسرب الأرضي والتيار السعوي، ويحمي الناس من التعرض لصدمات كهربية ويساوي الضغط على عزل الكبل.
بينما يساعد التصميم المحوري للكبل 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 الكبل المزدوج المجدول على سلكين للكبل 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 الكبل المزدوج المجدول، تُطور الأطوال البديلة للأسلاك الجهد الكهربي المقابل، ومتجهة إلى إلغاء تأثير التدخل.
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 كبل التيار المتردد فغالبا يكون لونهما بني وأزرق، ويمثل السلك ذو لون بني الموصل الحامل للتيار.
كبل 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.
فيالإنشاءات، تُعد المادة المستخدمة في تغليف الكبل الكهربي مصدرًا محتملاً للوقود والحرائق. وللحد من انتشار الحريق على طول غلاف الكبل، قد تُستخدم إحدى مواد طلاء الكبول وقد تستخدم كبول مغطاة بمواد ضد الاحتراق بطبيعتها. يمكن نزع الغلاف اللدن الذي يغطي بعض الكبول المعدنية المكسوة عند التركيب لتقليل مصادر الوقود الذي يؤدي إلى نشوب الحرائق. تحمي مواد الطلاء غير العضوية والصناديق الموجودة حول الكبول المناطق المجاورة لخطر الحريق المتعلقة بتغطية الكبل 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 للكبل:
فيما يلي أنواع الكبول الرئيسية:
؛ الإنشاء
بناءً على الإنشاء وخواص الكبول، يمكن تصنيف الكبول كما يلي:
؛ خاص
يمكن استخدام الكبول الضوئية والكهربائية الهجينة في التطبيقات اللاسلكية الخارجية من الألياف إلى الهوائي (FTTA). في هذه الكبول، تحمل الألياف الضوئية المعلومات وتستخدم الموصلات الكهربائية لنقل الطاقة. يمكن وضع هذه الكبول في عدة بيئات لخدمة الهوائيات المركبة على أعمدة أو أبراج أو هياكل أخرى. قد تُطب لوائح السلامة المحلية.