آلومینیوم همه کاره است، آلومینیوم نه تنها یک ماده ساختاری جهانی است، بلکه یک رسانای برق کامل است. امروزه در کنار مس، آلومینیوم انتقال نیرو را در سراسر جهان تضمین می‌کند. و جهت تولید سیم و کابل برق مصرف می‌شوند. در نتیجه کاربرد آلومینیوم در کابل برای همه مشخص شده است. برق بدون شک یکی از مهمترین اکتشافات بشریت است. همه چیز روی سیاره ما را به حرکت در می‌آورد و به قاره‌ها اجازه می‌دهد فقط در کسری از ثانیه به هم متصل شوند و تبادل اطلاعات نمایند. بدون برق، پیشرفت‌های علمی و فناوری امروز غیرممکن خواهد بود و ما بدون برق قادر به تولید آلومینیوم نخواهیم بود. جالب است که امروزه دقیقاً همین فلز وظیفه انتقال نیرو در طول هزاران مایل را بر عهده دارد. کاربرد آلومینیوم در کابل امروزه برای انتقال برق رایج شده است.
در میان فلزات پایه، در مقایسه با آلومینیوم فقط مس بهتر است، اما فقط 33٪، در عین حال آلومینیوم یک مزیت غیرقابل انکار دارد، سبک‌تر است. این مزیت یکی از عواملی است که سبب کاربرد آلومینیوم در کابل می‌شود، یک سیم آلومینیومی دارای سطح مقطع 1.5 برابر بزرگتر برای عبور جریانی مشابه سیم مسی است، اما دو برابر سبک‌تر است. وزن یکی از مهمترین پارامترهای خطوط برق فشار قوی است که توان را در فواصل طولانی انتقال می‌دهد. بنابراین در خطوط برق هوایی اصلی فقط از سیم‌های آلومینیومی استفاده می‌شود.
سابقه کاربرد آلومینیوم در کابل
اولین سیم‌های آلومینیومی در اواخر قرن نوزدهم در ایالات متحده آمریکا ظاهر شد. در سال 1880 در شیکاگو، رئیس یک ایستگاه قطار متوجه شد که تمام سیم‌های مسی فضای باز به سرعت در حال خراب شدن هستند. او نتیجه گرفت که این به این دلیل است که مس توسط دود لوکوموتیو خورده می‌شود. دلیل اینکه او تصمیم گرفت از آلومینیوم به عنوان جایگزین استفاده کند ناشناخته است، اما یک سیم مسی چند صد متری با یک سیم آلومینیومی جایگزین شد که با وجود این واقعیت که تعداد قطارها در ایستگاه هر سال افزایش می‌یافت، بسیار بادوام‌تر بود. احتمالا این اولین کاربرد آلومینیوم در کابل بوده است. پس از ان احتمالا آلومینیوم جز مواد اولیه تولید سیم و کابل قرار گرفت.
مزایای کاربرد آلومینیوم در کابل
وزن نسبتاً سبک سیم و کابل آلومینیومی بار روی پایه‌های شبکه را کاهش می‌دهد و فاصله دهانه‌های بین آنها را افزایش می‌دهد، در نتیجه هزینه‌ها و زمان ساخت کاهش می‌یابد. هنگامی که جریان از کابل آلومینیومی عبور می‌کند، آنها گرم می‌شوند و سطح آنها با یک لایه اکسید پوشیده می‌شود. این لایه به عنوان یک عایق عالی از کابل در برابر اثرات خارجی محافظت می‌کند. به همین دلیل کاربرد آلومینیوم در کابل باعث دوام کابل می‌شود. برای تولید سیم‌کشی آلومینیومی از سری‌های آلیاژی استفاده می‌شود. سری اخیر محصولاتی با عمر مفید بیش از 40 سال ایجاد می‌کند. در کاربرد آلومینیوم در کابل، یک میله آلومینیومی قطعه‌ی کار برای کابل آلومینیومی است. خم شدن و چرخاندن آن آسان است بدون اینکه ترک بخورد. پاره شدن یا شکستن آن تقریبا غیرممکن است و به راحتی بارهای ساکن قابل توجهی را تحمل می‌کند. میله آلومینیومی با استفاده از ریخته‌گری و نورد مداوم تولید می‌شود. قطعه کار ریخته‌گری شده به‌دست‌آمده از چند آسیاب رول عبور داده می‌شود و سطح مقطع آن را به قطر مورد نیاز کاهش می‌دهد.
استاندارد برای کاربرد آلومینیوم در کابل
استانداردهای بین المللی کابل بسته به کاربرد، استفاده از هادی آلومینیومی یا مسی را توصیه می‌کنند. مس رسانایی بهتری نسبت به آلومینیوم به طور کلی دارد و برای اینکه یک هادی آلومینیومی بتواند جریان یا بار یکسانی را حمل کند باید حداقل یک اندازه بالاتر از مس مشابه خود باشد. در هر صورت، با توجه به کاربرد آلومینیوم در کابل، گواهینامه های مناسب باید برای اثبات کیفیت محصول و مطابقت با استانداردهای مورد نیاز، به منظور محافظت از کاربران در هنگام نصب کابل‌ها، اخذ شود. کابل‌ها منبع اصلی انرژی برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی هستند که برای حفظ فعالیت های تجاری و زیرساخت‌ها مهم هستند. در حالی که کیفیت هادی مهم است، استاندارد برای کیفیت مواد عایق و پوشش نیز قابل اهمیت است. زیرا آنها نقش عمده‌ای در طراحی کابل دارند. روش‌های آزمایش و پارامترهای طراحی برای هر دو ماده رسانا مشابه است، اما هدایت الکتریکی آلومینیوم تنها معادل 61 درصد مس آن است، بنابراین نیاز به افزایش اندازه هادی در کابل آلومینیومی است.
معایب کاربرد آلومینیوم در کابل
ممکن است در حال حاضر با توجه به کاربرد آلومینیوم در کابل، برای انتخاب کابل‌هایی که از هادی‌های آلومینیومی نسبت به مس استفاده می‌کنند، مزایای زیادی وجود داشته باشد. با این حال، شرایطی وجود دارد که ایمنی بسیار مهم است و کابل‌ها در صورت عدم کارکرد، در برابر افزایش شدت شرایط آتش‌سوزی آسیب‌پذیر می‌شوند. در محیط‌هایی که کابل‌ها در معرض شرایط عملیاتی سخت هستند، از جمله دماهای بالا، رطوبت، تماس با هیدروکربن‌ها و خطر اضافه بار، هادی‌های مسی به دلیل خواص مواد قوی‌تر که قادر به مقاومت در برابر آنها هستند، چرخه عمر طولانی‌تری را ارائه می‌کنند. کاربردهای حیاتی مانند مقاومت در برابر آتش نیاز به آزمایش یکپارچگی مدار دارند تا اطمینان حاصل شود که در هنگام آتش سوزی به کار خود ادامه می‌دهند.
چگالی مس 3.25 برابر بیشتر از آلومینیوم است، به همین دلیل است که هادی‌های مسی جایگزینی سنگین و همچنین مقاومت در برابر لرزش بهتری را ارائه می‌دهند. پس از نصب، آنها به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند و در مقایسه با همتایان آلومینیومی خود، به طور کلی، میزان خرابی کمتری را ارائه می‌دهند. به عنوان یک مزیت بیشتر، آنها همچنین ظرفیت اضافه بار بالاتر را در شرایط عملیاتی سخت تحمل می کنند. این درست است که امروزه کاربرد آلومینیوم در کابل بسیار شده است، با این حال مشکلات و محدودیت‌هایی نیز ایجاد می‌کند که باعث شده است تا در مواردی از آن استفاده نشود.
منبع