هادی های تابیده شده (استرندد) در کابل سازی

هادی های تابیده شده (Stranded) در سیم و کابل ها، انعطاف پذیری بیشتری نسبت به هادی تک مفتولی ایجاد میکنند. پیرامون ساختار این رساناها، بیشتر خواهیم گفت.

انواع هادی های تابیده شده

گوناگونی هادیهای استرندد را در سه گروه اصلی میتوان معرفی کرد:

1. هادی های تابیدۀ منظم
2. هادیهای دسته ای (Bunched or Fine Stranded Conductor)
3. هادی تابیدۀ گروهی یا طنابی

هادی تابیدۀ منظم، خود دارای چند زیر گروه است که در ادامه معرفی خواهند شد.

رساناهای Stranded منظم

این هادیها شامل یک مفتول مرکزی احاطه شده با یک یا چند لایۀ از مفتولها هستند که به صورت مارپیچ در اطراف آن تابیده میشوند. در مورد مفتولهای با قطر یکسان، ساختار عمومی زیر را در نظر میگیرند:

…+1+6+12+18

که در آن لایۀ n+1، دارای 6 رشته مفتول بیشتر از تعداد مفتولهای لایۀ n است. از این گروه هادیها، میتوان به معمولی یا متعارف، تاب یکسان، هم جهت و گرد هم تاب اشاره کرد.

جهت تاب یا جهت چرخش دستگاه تابنده، در هنگام فرایند عملیات تاب تعیین میشود. روش معمول برای تعیین جهت تاب، مشاهدۀ سطح بیرونی رسانای تابیده به صورتیست که یک سر آن به سمت ناظر و سیم در حال دور شدن از او باشد. اگر رشته های تابیده در حال دور شدن از ناظر به سمت چپ بچرخند و حالت اریب همانند بخش میانی حرف S داشته باشند، از آن به جهت S نام میبرند. اگر رشته های تابیده، در حال دور شدن از ناظر به سمت راست بچرخند و حالت اریب شبیه بخش میانی حرف Z داشته باشند، از آن با عنوان جهت Z یاد میگردد.

در حالتهای تاب یکسان (Unilay)، تاب هم تاب (Equilay) و هادی دسته ای (Bunched)، طول تاب همۀ لایه ها با هم برابر است. در حالات هم مرکز واقعی، هادی هم مرکز هم جهت و هادی تابیدۀ گروهی (Multiple strand or Rope lay)، طول تاب لایه های داخلی، کمتر است.

جهت تاب لایۀ بیرونی، غالباً S است. جهتهای تاب لایه های داخلی به ساختار هادی بستگی دارد. طول تاب لایۀ بیرونی برای کاربردهای گوناگون، متفاوت است. برای بیشتر کاربردها، طول تابهای بین 8 تا 16 برابر قطر خارجی هر لایه در استاندارد ASTM B286 تعیین شده است. طول تابهای واقع در محدودۀ 12 تا 15 برابر قطر خارجی، برای حدود رواداری کمتر و کنترل بهتر الگوی هندسی هادی، توصیه میگردد.

هادیهای دسته ای

هادیهای دسته ای یا افشان، شامل مفتولهای تابیده به صورت مارپیچ، در یک جهت و با طول تاب یکسان، بدون تشکیل لایه های مشخص هستند. یک هادی دسته ای، نمیتواند ساختاری به گردی هادی تابیدۀ منظم هم مرکز داشته باشد.

رسانای تابیدۀ گروهی یا طنابی

هادیهای تابیدۀ گروهی متشکل از چندین هادی تابیدۀ منظم یا دسته ای هستند که در یک یا چند لایه به هم تابیده شده اند. چگونگی ساختار این هادیها، با توجه به جهت تاب هادیهای تابیدۀ منظم یا دسته ای اولیه، تعیین میشوند. نامگذاری این رساناها با توجه به روش ارائه شده در استاندارد ASTM، به این شکل است:

1. در بخش اول، تعداد اجزای تشکیل دهندۀ هادی تابیدۀ گروهی را مینویسند؛ مثل: 7، 13، 19، 27، 37 و 61
2. پس از آن، با جداسازی از طریق کلمۀ by (یا علامت ×)، تعداد اجزای تشکیل دهندۀ تابیده را در هادیهای تابیدۀ منظم یا دسته ای درج میکنند.
3. و در پایان، جداسازی از طریق واژۀ by (یا علامت ×) و نوشتن تعداد مفتولهایی که در هادی اولیۀ تابیدۀ منظم یا دسته ای وجود دارد.

مثلاً هادی Rope lay با سایز 19by19by7، یعنی:

• 7 مفتول به هم تابیده شده اند تا یک هادی 7 سیمه ارائه شود.
• 19 هادی 7 سیمه به هم تابیده میشوند تا یک جزء 19 دسته ای 7 سیمه تشکیل گردد.
• 19 جزء از مفتولهای 7×19 تایی به هم تابیده میشوند تا یک هادی تابیدۀ گروهی یا طنابی 7×19×19 را بسازند.

با توجه به این نکات، چنین رسانایی دارای 2527 رشته مفتول خواهد بود.

جمع بندی نکات دربارۀ هادی های تابیده شده

• رسانای استرندد هم مرکز، بیشتر به دلیل استحکام مکانیکی آن انتخاب میشود.
• چینش تاب یکسان یا Unilay، سبب کاهش وزن رسانا میشود و قطر کوچک را امکانپذیر میکند.
• در هادی هم تاب یا Equilay، رشته ها شبیه به نوع هم مرکز هستند؛ اما طول لایه ها یکسان است.
• هادی بانچ، معمولاً کم هزینه ترین روش ساخت رسانای سیم و کابلهاست و انعطاف پذیری بیشتری را نسبت به هادیهای استرندد منظم فراهم میکند.
• رسانای گروهی یا Rope lay، انعطاف پذیرترین نوع هادی خواهد بود.
• طول تابهای کمتر از 12 برابر قطر، با عیب افزایش وزن در واحد طول و افزایش مقاومت الکتریکی رسانا مواجه خواهند شد.
• تنها هادی نوع هم تاب را میتوان در یک مرحله به صورت تابیده در آورد؛ اما تولید آن نیازمند پیچش لایۀ 12 سیمه با زاویۀ 15 درجه است.
• در استاندارد آمریکا، کلاس های C, B و D مربوط به تاب هم مرکز هستند. کلاسهای K, I, H, G و M مرتبط با هادیهای دسته ای و طنابی میباشند.
• در استاندارد IEC 228، کلاس 2 معرف رساناهای تابیدۀ منظم است و کلاسهای 5 و 6 مرتبط با هادیهای فاین استرندد خواهند بود.
• قطر نهایی رسانای دسته ای و گروهی از فرمول زیر به دست می آید:
  D=kd√n
  D ← میانگین قطر نهایی هادی به mm
  d ← قطر هر رشتۀ مفتول (mm)
  k ← معمولاً 1.13 تا 1.16 برای نوع دسته ای (افشان) و 1.18 تا 1.2 برای هادی گروهی (طنابی)
  n ← تعداد کل مفتولها در رسانا

---

منابع:

1. مهندس پور عبدالله، محمد باقر، مترجم:«شناخت هادی های سیم و کابل»، نشریۀ داخلی صنعت سیم و کابل، شمارۀ 63، تابستان 1395
2. علایی، الهام، مترجم:«طول تاب و جهت تاب و رابطۀ تاب با مقاومت الکتریکی هادی»، نشریۀ داخلی صنعت سیم و کابل، شمارۀ 63، تابستان 1395
3. AWC, “Solid vs. Stranded Conductors, Types of Stranding, and Stranding Classes”