اختراع تلگراف، زمینه‌ساز حضور پررنگ مس در دنیای سیم‌کشی

از مهم‌ترین خدمات ما در پارس خورشید تامین انواع تجهیزات سیم‌کشی است. تجهیزاتی همچون انواع سیم‌ها و کابل‌های مسی و آلومینیومی، انواع کابل فرمان و کابل‌های نسوز و ....برآن شدیم تا مقاله جامعی درباره مس، خواص و کاربردهایش آماده کنیم.مس از زمان اختراع آهنربای الکتریکی و تلگراف از دهه ۱۸۲۰م تا کنون در سیم‌کشی‌ها استفاده شده‌است. اختراع تلفن در سال ۱۸۷۶ تقاضای بیشتری برای سیم مسی به عنوان یک رسانای الکتریکی ایجاد کرد.مس رسانای الکتریکی است و در بسیاری از دسته‌های سیم کشی برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیم مسی در تولید برق، انتقال قدرت، توزیع برق، مخابرات، مدار الکترونیکی و انواع بی شماری تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. مس و آلیاژهای آن نیز برای ایجاد اتصالات برق استفاده می‌شوند. سیم کشی در ساختمان‌ها مهم‌ترین بازار برای صنعت مس است. تقریباً نیمی از کل مس تولید شده برای ساخت سیم‌های الکتریکی و کابل‌های سیم کشی استفاده می‌شود.با مس بیشتر آشنا شویمرسانش الکتریکی معیاری است که نشان می‌دهد که چقدر مواد توانایی حمل بار الکتریکی دارند. این یک ویژگی ضروری در سیم کشی سیستم‌های الکتریکی است. مس دارای بالاترین میزان هدایت الکتریکی تمام فلزات غیر گرانبها است: مقاومت الکتریکی مس = 16.78 nΩ • m در ۲۰ ° C است.البته رسانایی مس بدون اکسیژن خالص (OFE) حدود ۱ درصد بیشتر، یعنی حداقل ۱۰۱ درصد (IACS) است.نظریه فلزات در حالت جامد آنها به تعریف هدایت الکتریکی غیرمعمول مس کمک می‌کند. 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. این متوسط مسیر آزاد به محض سرد شدن مس افزایش میابد.به علت رسانایی برتر آن، مس بازپخت شده معیار استاندارد بین‌المللی برای مقایسه با همه رساناهای الکتریکی دیگر شده‌است. در سال ۱۹۱۳، کمیته بین‌المللی الکتروتکنیک، رسانش مس خالص از لحاظ تجاری را در استاندارد بین‌المللی مس بازپخت شدهٔ خودش تعریف کرد، که طبق آن100% IACS برابر با 58.0MS/m در دمای ۲۰ ° Cاست، کاهش آن با آهنگ ۰٫۳۹۳٪ / ° C. ۷ رخ می‌دهد. از آنجا که خلوص تجاری در طول قرن گذشته بهبود یافته‌است، رساناهای مسی مورد استفاده در ساخت سیم‌ها اغلب کمی بیش از استاندارد 100% IACS هستند.مس درجه یک مورد استفاده برای کاربردهای الکتریکی، میله الکترولیتیک سخت (ETP) مس (CW004A یا ASTM تعیین‌کننده C11040) است. این مس حداقل ۹۹٫۹۰٪ خالص و هدایت الکتریکی حداقل 101% IACS را دارد. ETP مس حاوی درصد کمی از اکسیژن (۰۲/۰ تا ۰۴/۰ درصد) است. 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.چندین فلز رسانای الکتریکی کم‌تراکم تر از مس وجود دارند، اما برای حمل جریان یکسان به مقطع عرضی بزرگتری نیاز دارند و امکان دارد در جاهایی که فضای محدود یک نیاز عمده است قابل استفاده نباشند.آلومینیوم ۶۱ درصد رسانش مس را دارد. 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. از جمله در موتورهای کوچک و اتوموبیل‌ها. در برخی از کاربردها مانند کابل‌های انتقال قدرت منطقه‌ای از مس به ندرت استفاده می‌شود.نقره، یک فلز گرانبها، تنها فلز با رسانش الکتریکی بالاتر از مس است. هدایت الکتریکی نقره ۱۰۶٪ از مس بازپخت شده در مقیاس IACS بیشتر است و مقاومت الکتریکی نقره = 15.9 nΩ • m در ۲۰ ° C[۱۳][۱۴] 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.ویژگی‌های مس یا دلایل محبوبیتش در سیم‌کشی ساختماناستحکام کششیکانکتورهای F متصل به کابل‌های کواکسیال برای اتصالات تلویزیون‌های هوایی و ماهواره‌ای به یک تلویزیون یا مبدل دیجیتال استفاده می‌شود.استحکام کششی نیروی مورد نیاز برای کشیدن یک جسم مانند طناب، سیم یا یک ساختار میله‌ای به نقطه‌ای 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 انعطاف‌پذیریانعطاف‌پذیری توانایی یک ماده برای تغییر شکل تحت تنش کششی است. این اغلب به وسیله توانایی مواد به سیم متصل می‌شود. 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).مس دارای قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به سایر فلزات به به استثنای طلا و نقره دارد. به علت قابلیت انعطاف‌پذیری بالای مس، به راحتی می‌توان آن را با کشش مفتولی به قطر مطلوب با خطای بسیار کم رساند.معمولاً، هرچه فلز قوی تر باشد، انعطاف‌پذیری آن کمتر است. 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 خزشخزش، 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.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 خوردگیخوردگی، 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 حرارتیفلزات و دیگر مواد جامد پس از حرارت دیدن دچار انبساط شده و با سرد شدن دچار انقباض می‌شوند. این یک اتفاق نامطلوب در سیستم‌های الکتریکی است. مس به عنوان یک ماده الکتریکی ضریب انبساط حرارتی کوچکی دارد. 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. با استفاده از سخت‌افزار مناسب، مانند اتصالات spring pressure و واشرهای فشرده یا تقسیم شده در مفصل، شاید بتوان کیفیت اتصالات آلومینیومی را نسبت به اتصالات مسی قابل مقایسه کرد.رسانش حرارتیرسانش حرارتی توانایی یک ماده برای هدایت گرما است. در سیستم‌های الکتریکی، رسانش حرارتی بالا برای تخلیه گرمای اضافی، به ویژه در اتصالات و پایانه‌ها مهم است. مس ۶۰٪ سرعت رسانش حرارتی بیشتری نسبت به آلومینیم دارد. بنابراین بهتر می‌تواند نقاط داغ حرارتی در سیستم‌های سیم کشی شدهٔ الکتریکیرا کاهش دهد.قابلیت لحیم کاریلحیم کاری فرایندی است که در آن دو یا چند فلز طی یک فرایند حرارتی به هم متصل می‌شوند. این یک ویژگی مطلوب در سیستم‌های الکتریکی است. مس در صورت لزوم می‌تواند به راحتی برای اتصال‌های با دوام لحیم شود.سهولت نصباستحکام ، 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، در حالی که سختی آن کمک می‌کند تا در آن محل، اتصال مطمئنی داشته باشیم. سیم مسی دارای استحکام خوبی برای کشیدن سیم در داخل مسیرهای باریک و ("کشش")، از جمله لوله‌ها است. می‌تواند به راحتی خم شده یا پیچ بخورد بدون آن که بشکند. 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.در مقالات بعدی به کاربردهای مس خواهیم پرداخت. اگر تمایل دارید از این رسی محتواها بیشتر بخوانید، هر روز به بلاگ پارس‌خورشید سر بزنید.همکاران واحد فروش ما هرگونه اطلاعات بیشتری که نیاز داشته باشید را در اختیارتان خواهند گذاشت. انواع سیم‌ها و کابل‌های مسی و آلومینیومی، انواع فشار قوی و ضعیف انها و حتی نوع نسوزشان.منبع: Copper