کابل مفتولی چیست؟ (انواع + کاربرد + راهنمای خرید)

کابل‌ها به عنوان شریان‌های حیاتی در هر سیستم الکتریکی، نقش اساسی در انتقال ایمن و کارآمد انرژی ایفا می‌کنند.انتخاب نادرست کابل می‌تواند منجر به بروز مشکلات جدی از جمله افت ولتاژ بیش از حد، افزایش دمای غیرمجاز هادی و عایق، اتلاف انرژی قابل توجه، کاهش عمر مفید و خرابی تجهیزات متصل به شبکه و در بدترین حالت، خطرات جبران‌ناپذیری مانند آتش‌سوزی یا برق‌گرفتگی شود.از این رو، درک صحیح مشخصات فنی انواع کابل‌ها و تطابق دقیق آن‌ها با الزامات الکتریکی، مکانیکی و محیطی هر پروژه، به ویژه هنگام خرید کابل مفتولی، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. این گزارش با هدف ارائه اطلاعات جامع و تخصصی در مورد یکی از پرکاربردترین انواع کابل‌ها، یعنی کابل مفتولی، تهیه شده است تا مهندسان، تکنسین‌ها و سایر دست‌اندرکاران صنعت برق را در انتخاب و استفاده بهینه از این محصول یاری رساند.

کابل مفتولی چیست؟

کابل مفتولی، مطابق با تعاریف استاندارد و رویه‌های صنعتی، نوعی کابل الکتریکی است که بخش رسانای آن (هادی) از یک یا چند رشته سیم فلزی به صورت مفتول تشکیل شده است. منظور از “مفتول” در اینجا، سیمی است که به صورت یکپارچه و صلب بوده و برخلاف سیم‌های افشان، از تابیده شدن تعداد زیادی رشته‌های نازک به یکدیگر به وجود نیامده است. در کابل‌های مفتولی که تنها یک هادی دارند (تک‌هسته‌ای)، این هادی یک مفتول منفرد است. در کابل‌های مفتولی چندهسته‌ای، هر هسته (core) به طور جداگانه از یک مفتول تشکیل شده و سپس این هسته‌های عایق‌بندی شده در کنار هم قرار گرفته و توسط یک غلاف مشترک پوشانده می‌شوند.

به دلیل ساختار صلب و در نتیجه انعطاف‌پذیری بسیار کم هادی، این نوع کابل‌ها اغلب با نام “کابل خشک” (Dry Cable) یا “کابل نصب ثابت” (Fixed Installation Cable) نیز شناخته می‌شوند.این نام‌گذاری به خوبی بیانگر ویژگی اصلی و محدودیت کاربردی این کابل‌ها است: آن‌ها برای نصب در مکان‌هایی طراحی شده‌اند که پس از قرارگیری در مسیر نهایی، نیازی به جابجایی، حرکت یا تحمل خمش‌های مکرر ندارند.

ساختار کابل مفتولی

یک کابل مفتولی استاندارد، صرف‌نظر از تعداد رشته‌ها یا ولتاژ نامی، از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:

1- هادی (Conductor): جنس (مس، آلومینیوم)، کلاس ۱ و ۲ طبق استاندارد IEC 60228

هادی، بخش مرکزی کابل است که وظیفه انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارد.

• جنس هادی: دو فلز اصلی که به طور گسترده برای ساخت هادی کابل‌های مفتولی به کار می‌روند، مس (Copper, Cu) و آلومینیوم (Aluminum, Al) هستند.مس به دلیل هدایت الکتریکی بسیار خوب (مقاومت الکتریکی کمتر)، استحکام مکانیکی مناسب، و مقاومت عالی در برابر خوردگی و اکسیداسیون، به عنوان ماده ارجح برای هادی کابل‌ها، به ویژه در مصارف عمومی و سیم‌کشی داخلی ساختمان‌ها، شناخته می‌شود.آلومینیوم، با وجود هدایت الکتریکی پایین‌تر (حدود ۶۰٪ مس برای سطح مقطع یکسان)، به دلیل وزن بسیار کمتر (تقریباً یک سوم مس) و قیمت تمام‌شده پایین‌تر، در کاربردهای خاصی مانند خطوط انتقال هوایی و کابل‌های با سطح مقطع بسیار بزرگ، مورد توجه قرار می‌گیرد.
• استاندارد IEC 60228: این استاندارد بین‌المللی معتبر، مشخصات و کلاس‌بندی هادی‌های مورد استفاده در کابل‌های برق عایق‌دار را تعیین می‌کند. برای کابل‌های مفتولی، دو کلاس هادی از این استاندارد اهمیت ویژه‌ای دارند: هادی تک مفتولی و هادی چند مفتولی.

2- عایق (Insulation): انواع رایج (PVC, XLPE) و ویژگی‌های آن‌ها

عایق، لایه‌ای از مواد دی‌الکتریک است که مستقیماً روی هادی قرار گرفته و آن را از سایر هادی‌ها و محیط اطراف از نظر الکتریکی ایزوله می‌کند. انتخاب نوع و ضخامت مناسب عایق برای عملکرد ایمن و پایدار کابل حیاتی است.

• PVC (پلی وینیل کلراید – Polyvinyl Chloride): رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین ماده عایق برای کابل‌های مفتولی، به ویژه در کاربردهای فشار ضعیف (تا 1kV) و سیم‌کشی‌های عمومی ساختمان است.PVC مقاومت خوبی در برابر رطوبت، بسیاری از مواد شیمیایی رایج، و سایش از خود نشان می‌دهد.حداکثر دمای مجاز کاربری پیوسته برای عایق PVC معمولاً ۷۰ درجه سانتی‌گراد است، هرچند در شرایط اتصال کوتاه می‌تواند دمای بالاتری را برای مدت زمان بسیار محدودی تحمل کند.
• XLPE (پلی اتیلن کراس لینک شده – Cross-linked Polyethylene): یک ماده عایقی پیشرفته‌تر با عملکرد برتر نسبت به PVC است، به ویژه از نظر مقاومت حرارتی و خواص دی‌الکتریک.فرآیند کراس لینک کردن (شبکه‌ای کردن) ساختار مولکولی پلی اتیلن، مقاومت آن را در برابر حرارت به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد، به طوری که حداکثر دمای کاربری پیوسته آن معمولاً ۹۰ درجه سانتی‌گراد است و در شرایط اضطراری و اتصال کوتاه می‌تواند دماهای بسیار بالاتری (تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد) را بدون ذوب شدن یا تغییر شکل دائمی تحمل کند.علاوه بر این، XLPE دارای استحکام دی‌الکتریک بالاتر، مقاومت در برابر سایش و تنش‌های مکانیکی بیشتر، و جذب رطوبت کمتری نسبت به PVC است. این ویژگی‌ها XLPE را برای کاربردهای صنعتی سنگین، کابل‌های فشار متوسط و قوی، و محیط‌هایی با دمای بالا یا احتمال اضافه‌بار، به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل کرده است.

انتخاب بین عایق PVC و XLPE عمدتاً به الزامات کاربردی و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. در حالی که PVC برای بسیاری از مصارف عمومی کافی و مقرون‌به‌صرفه است، سرمایه‌گذاری اولیه بیشتر برای کابل با عایق XLPE در پروژه‌هایی که قابلیت اطمینان بالا، ظرفیت انتقال جریان بیشتر در دمای محیطی بالاتر، یا مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی مورد نیاز است، می‌تواند در درازمدت از طریق کاهش هزینه‌های نگهداری، افزایش طول عمر کابل و ارتقای سطح ایمنی، توجیه‌پذیر باشد.

3- روکش (Sheath/Jacket): مواد و نقش آن

روکش یا غلاف، خارجی‌ترین لایه محافظ کابل است که مجموعه هادی(ها) و عایق(های) داخلی را در بر می‌گیرد. وظیفه اصلی روکش، محافظت از اجزای داخلی کابل در برابر آسیب‌های مکانیکی (مانند سایش، فشار، کشش و ضربه)، نفوذ رطوبت، تأثیر مواد شیمیایی، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش خورشید (در صورت نصب در فضای باز)، و همچنین افزایش مقاومت کابل در برابر گسترش شعله در صورت بروز آتش‌سوزی است.

ماده متداول برای روکش کابل‌های مفتولی، به ویژه کابل‌های نوع NYY، معمولاً PVC است که مقاومت خوبی در برابر شرایط محیطی رایج ارائه می‌دهد. در برخی کاربردهای خاص که نیاز به مقاومت بیشتری در برابر عوامل محیطی خشن‌تر یا خواص مکانیکی ویژه‌ای وجود دارد، ممکن است از مواد دیگری مانند پلی‌اتیلن (PE) یا ترکیبات بدون هالوژن و کم‌دود (LSZH/LS0H) استفاده شود.

رنگ روکش کابل نیز می‌تواند حاوی اطلاعاتی باشد؛ به عنوان مثال، روکش مشکی معمولاً برای کابل‌های قدرت زمینی (مانند NYY) که ممکن است در معرض نور خورشید قرار گیرند (به دلیل مقاومت بهتر PVC مشکی در برابر UV) استفاده می‌شود، در حالی که رنگ‌های دیگر ممکن است برای شناسایی ولتاژ کاری یا کاربردهای خاص به کار روند.

مزایای عمومی کابل مفتولی

کابل مفتولی، مانند هر محصول مهندسی دیگر، دارای مجموعه‌ای از مزایا است که آن را برای برخی کاربردها مناسب و برای برخی دیگر نامناسب می‌سازد.

• استحکام مکانیکی بالا: ساختار یکپارچه و صلب هادی مفتولی، مقاومت قابل توجهی در برابر نیروهای کششی و فشاری به آن می‌بخشد. این ویژگی به ویژه هنگام کشیدن کابل در لوله‌ها یا نصب در مسیرهای عمودی اهمیت پیدا می‌کند.
• مقاومت در برابر خوردگی: هادی مفتولی، به دلیل داشتن سطح خارجی یکپارچه و کمتر در معرض تماس با محیط (نسبت به مجموع سطوح خارجی رشته‌های متعدد در کابل افشان)، و همچنین عدم وجود فضاهای خالی بین رشته‌ها که می‌توانند رطوبت و عوامل خورنده را در خود نگه دارند، معمولاً مقاومت بهتری در برابر خوردگی، به ویژه در مورد هادی مسی، از خود نشان می‌دهد.
• قیمت تمام شده پایین‌تر: فرآیند تولید کابل مفتولی نسبت به کابل افشان (که نیازمند مراحل کشش رشته‌های نازک و سپس تابیدن آن‌ها به یکدیگر است) ساده‌تر می‌باشد. این سادگی در تولید معمولاً منجر به هزینه کمتر و در نتیجه قیمت نهایی پایین‌تر برای کابل مفتولی با مشخصات مشابه (جنس و سطح مقطع هادی) در مقایسه با کابل افشان می‌شود.
• اتصالات پایدارتر در ترمینال‌های ثابت: در ترمینال‌های پیچی و اتصالات ثابت که در تابلوهای برق و تجهیزات ایستا رایج هستند، صلبیت هادی مفتولی باعث می‌شود که پس از محکم شدن اتصال، کابل به خوبی در جای خود باقی مانده و اتصال پایدار و با مقاومت تماس کم ایجاد شود.این امر احتمال شل شدن اتصال در اثر لرزش یا تغییرات دمایی را کاهش می‌دهد.
• احتمال اتصالی داخلی کمتر: به دلیل ساختار منسجم‌تر و تعداد محدودتر سیم‌ها (در مقایسه با رشته‌های بسیار زیاد در کابل افشان)، و همچنین ثابت بودن موقعیت نسبی هادی‌ها پس از نصب، احتمال بروز اتصال کوتاه داخلی بین هادی‌ها در طول خود کابل مفتولی کمتر است.
• قابلیت فرم‌دهی و حفظ شکل: کابل مفتولی را می‌توان در مسیرهای مستقیم و با خم‌های با شعاع بزرگ، به راحتی شکل داد و پس از فرم‌دهی، شکل خود را حفظ می‌کند. این ویژگی به ایجاد یک سیم‌کشی منظم و مرتب، به ویژه در تابلوهای برق، کمک می‌کند.

معایب عمومی کابل مفتولی

• انعطاف‌پذیری بسیار کم: این اصلی‌ترین و شناخته‌شده‌ترین محدودیت کابل مفتولی است. ساختار صلب هادی باعث می‌شود که این کابل‌ها به سختی خم شوند و برای نصب در مسیرهای پر پیچ و خم، فضاهای محدود، یا اتصال به تجهیزاتی که نیاز به جابجایی یا حرکت دارند، به هیچ وجه مناسب نباشند.
• شکنندگی در برابر خمش مکرر یا شعاع خمش کم: اگر کابل مفتولی بیش از حد مجاز یا به طور مکرر خم و راست شود، یا با شعاع بسیار کمی خم گردد، هادی فلزی آن ممکن است دچار خستگی شده و در نهایت بشکند.این امر به ویژه در مورد هادی‌های با سطح مقطع بزرگتر صادق است.

انواع کابل مفتولی

کابل‌های مفتولی را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی کرد. شناخت این دسته‌بندی‌ها به انتخاب دقیق‌تر کابل متناسب با نیازهای پروژه کمک می‌کند.

دسته‌بندی بر اساس جنس هادی

1- کابل مفتولی مسی (Copper solid cable)

این نوع کابل، به دلیل ویژگی‌های برتر فلز مس، متداول‌ترین و پرکاربردترین نوع کابل مفتولی در بسیاری از تأسیسات الکتریکی است. مس دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالایی است که منجر به اتلاف انرژی کمتر و ظرفیت انتقال جریان بیشتر برای سطح مقطع معین می‌شود. علاوه بر این، مس از استحکام مکانیکی خوبی برخوردار بوده و مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و اکسیداسیون از خود نشان می‌دهد که به طول عمر و پایداری اتصالات کمک می‌کند.مطابق با استاندارد ملی ایران به شماره ISIRI 3084، در سیم‌کشی ساختمان‌ها، استفاده از هادی مسی برای سیم‌ها و کابل‌های انعطاف‌پذیر (کلاس ۵ و ۶) الزامی است. هرچند برای هادی‌های مفتولی (کلاس ۱) و نیمه‌افشان (کلاس ۲) با سطح مقطع ۱۰ میلی‌متر مربع و بالاتر، استفاده از آلومینیوم نیز مجاز شمرده شده است، اما این خود نشان‌دهنده ارجحیت و گستردگی استفاده از مس در بسیاری از کاربردهای رایج، به ویژه در سطح مقاطع پایین‌تر و مدارهای داخلی است.12 کابل‌های مفتولی با هادی مسی معمولاً با حرف N در ابتدای کد شناسایی استاندارد VDE خود مشخص می‌شوند (به عنوان مثال، کابل NYY).

2- کابل مفتولی آلومینیومی (Aluminum solid cable)

کابل مفتولی با هادی آلومینیومی به عنوان یک جایگزین اقتصادی‌تر برای کابل مسی مطرح است، به خصوص در کاربردهایی که وزن کابل و هزینه اولیه مواد از اهمیت بالایی برخوردارند، مانند خطوط انتقال و توزیع نیرو با مسافت‌های طولانی و کابل‌های با سطح مقطع بسیار بزرگ.وزن آلومینیوم تقریباً یک سوم وزن مس برای حجم یکسان است، که این امر عملیات حمل و نقل و نصب کابل‌های سنگین آلومینیومی را به مراتب آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌کند.
با این حال، آلومینیوم دارای رسانایی الکتریکی کمتری نسبت به مس است (حدود ۶۰٪ رسانایی مس برای سطح مقطع یکسان). این بدان معناست که برای انتقال یک جریان الکتریکی معین، کابل آلومینیومی باید دارای سطح مقطع بزرگتری نسبت به کابل مسی باشد تا مقاومت الکتریکی و افت ولتاژ مشابهی داشته باشد.یکی دیگر از چالش‌های مرتبط با هادی آلومینیومی، تمایل آن به اکسیداسیون سطحی است. لایه اکسید آلومینیوم که به سرعت در سطح فلز تشکیل می‌شود، یک عایق الکتریکی است و می‌تواند مقاومت در محل اتصالات را به طور قابل توجهی افزایش دهد. این امر ایجاب می‌کند که برای اتصال کابل‌های آلومینیومی از کلمپ‌ها، کابلشوها و گریس‌های مخصوصی استفاده شود که این لایه اکسید را شکسته و از تشکیل مجدد آن جلوگیری کنند تا اتصال الکتریکی پایدار و با مقاومت کم برقرار شود.همچنین، آلومینیوم نسبت به مس نرم‌تر بوده و ضریب انبساط حرارتی متفاوتی دارد که این موارد نیز باید در طراحی اتصالات و سربندی‌ها لحاظ شوند.

کابل‌های مفتولی با هادی آلومینیومی معمولاً با حروف NA در ابتدای کد شناسایی استاندارد VDE خود مشخص می‌شوند (به عنوان مثال، کابل NAYY).از جمله مزایای ذکر شده برای کابل مفتولی آلومینیومی می‌توان به فرم‌پذیری مناسب، وزن کمتر، نصب آسان‌تر در برخی موارد، و قیمت پایین‌تر هادی اشاره کرد.

تصمیم‌گیری برای استفاده از کابل مسی یا آلومینیومی یک تحلیل مهندسی است که باید با در نظر گرفتن تمامی جوانب فنی و اقتصادی، از جمله هزینه اولیه مواد، هزینه نصب (با توجه به نیاز به اتصالات خاص برای آلومینیوم)، هزینه‌های بهره‌برداری مرتبط با اتلاف انرژی (به دلیل مقاومت متفاوت برای سطح مقطع یکسان)، و الزامات مربوط به قابلیت اطمینان و طول عمر سیستم در شرایط محیطی پروژه انجام شود.

دسته‌بندی بر اساس تعداد رشته (هسته یا Core)

1- کابل مفتولی تک رشته (Single-core solid cable)

این نوع کابل، همانطور که از نامش پیداست، تنها دارای یک هادی مفتولی است که توسط لایه‌ای از عایق پوشانده شده و معمولاً یک روکش خارجی نیز برای محافظت بیشتر دارد.کابل‌های تک رشته مفتولی برای انتقال جریان‌های بالا در سیستم‌های تکفاز (با استفاده از دو کابل مجزا برای فاز و نول) یا سیستم‌های سه‌فاز (با استفاده از سه یا چهار یا پنج کابل مجزا برای فازها، نول و ارت) به کار می‌روند. همچنین، از سیم‌های مفتولی تک رشته (مانند سیم NYA) به طور گسترده برای سیم‌کشی داخلی تابلوهای برق و یا به عنوان سیم ارت استفاده می‌شود.به عنوان مثال، یک کابل با مشخصه “1×120 mm²” نشان‌دهنده یک کابل تک رشته با سطح مقطع هادی ۱۲۰ میلی‌متر مربع است.

2- کابل مفتولی چند رشته (Multi-core solid cable)

این کابل‌ها شامل دو یا چند هادی مفتولی هستند که هر یک به طور جداگانه عایق‌بندی شده‌اند و سپس مجموعه این هادی‌های عایق‌دار (که به آن‌ها رشته یا هسته یا Core گفته می‌شود) توسط یک لایه فیلر (در صورت نیاز برای گرد کردن مقطع کابل) و یک روکش مشترک خارجی احاطه می‌شوند. کابل‌های مفتولی چند رشته برای تغذیه بارهای تکفاز (معمولاً با دو یا سه رشته شامل فاز، نول و گاهی ارت) و بارهای سه‌فاز (معمولاً با سه، چهار یا پنج رشته شامل فازهای R, S, T، نول N، و سیم محافظ ارت PE) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مثال‌هایی از این نوع کابل‌ها عبارتند از: کابل “NYY 5×10 mm²” که یک کابل قدرت پنج رشته با هادی مسی مفتولی، عایق و روکش PVC است و هر یک از پنج رشته آن دارای سطح مقطع ۱۰ میلی‌متر مربع می‌باشند.23 یا کابل “NYY 2×4 mm²” که یک کابل دو رشته با مشخصات مشابه و سطح مقطع هر رشته ۴ میلی‌متر مربع است.

در برخی از کابل‌های مفتولی چند رشته قدرت، به ویژه کابل‌های سه‌فاز و نول، ممکن است سطح مقطع رشته نول کمتر از سطح مقطع رشته‌های فاز باشد. این امر به دلیل آن است که در سیستم‌های سه‌فاز متعادل، جریان عبوری از نول به طور ایده‌آل صفر است و حتی در شرایط عدم تعادل معمول، جریان نول از جریان فاز کمتر است. به عنوان مثال، کابل با مشخصه “3×150+70 mm²” دارای سه رشته با سطح مقطع ۱۵۰ میلی‌متر مربع برای فازها و یک رشته با سطح مقطع ۷۰ میلی‌متر مربع برای نول است.30 این طراحی به بهینه‌سازی مصرف مواد و کاهش هزینه کابل کمک می‌کند، اما باید با در نظر گرفتن میزان عدم تعادل بار و جریان‌های هارمونیکی احتمالی در سیستم انتخاب شود.

دسته‌بندی بر اساس استانداردهای نامگذاری و ساختار

کابل‌های مفتولی، مانند سایر انواع کابل‌ها، بر اساس استانداردهای ملی و بین‌المللی مختلفی نامگذاری و کدگذاری می‌شوند. این کدها اطلاعات فشرده و مهمی را درباره جنس هادی، نوع عایق، نوع روکش، ولتاژ نامی و ساختار کلی کابل ارائه می‌دهند. آشنایی با این سیستم‌های کدگذاری برای انتخاب صحیح کابل و اطمینان از تطابق آن با الزامات پروژه ضروری است.

1- کابل NYY (تشریح کد و ساختار)

کد NYY یکی از رایج‌ترین و شناخته‌شده‌ترین کدهای شناسایی برای کابل‌های قدرت فشار ضعیف مفتولی است که بر اساس استاندارد VDE آلمان (Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik) تعریف شده و در ایران و بسیاری از کشورهای دیگر به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. تفسیر حروف این کد به شرح زیر است:

•  N: حرف اول نشان‌دهنده جنس هادی است. N در اینجا به معنای هادی از جنس مس (Copper) طبق استاندارد VDE می‌باشد.
•  Y: حرف دوم (اولین Y) به جنس عایق هر یک از رشته‌های هادی اشاره دارد. Y در اینجا نشان‌دهنده عایق از جنس PVC (پلی وینیل کلراید) است.
•  Y: حرف سوم (دومین Y) جنس روکش یا غلاف کلی کابل را مشخص می‌کند. Y در این موقعیت نیز به معنای روکش از جنس PVC است.

بنابراین، کابل NYY یک کابل با هادی مسی، عایق PVC برای هر رشته، و روکش نهایی PVC است. این کابل‌ها معمولاً برای نصب ثابت طراحی شده‌اند و می‌توانند به صورت دفنی در زمین، داخل کانال‌های کابل، داکت‌ها، و حتی در آب (در صورتی که تحت تنش‌های مکانیکی شدید قرار نگیرند) مورد استفاده قرار گیرند.14 هادی کابل NYY می‌تواند از نوع کلاس ۱ (تک مفتولی) یا کلاس ۲ (چند مفتولی تابیده شده یا نیمه‌افشان) باشد، به ویژه در سطح مقاطع بزرگتر.14 ولتاژ نامی رایج برای کابل‌های NYY معمولاً 0.6/1kV است که آن‌ها را برای شبکه‌های توزیع فشار ضعیف مناسب می‌سازد.

گاهی اوقات پسوندهایی نیز به کد NYY اضافه می‌شود:

• NYY-J: نشان‌دهنده وجود یک رشته اضافی به عنوان سیم محافظ ارت (PE) با رنگ عایق سبز/زرد در کابل است.
• NYY-O: نشان‌دهنده عدم وجود رشته ارت در کابل است (معمولاً برای کابل‌های دو رشته یا کابل‌هایی که ارت به صورت جداگانه تأمین می‌شود).

2- کابل NAYY (تشریح کد و ساختار)

کابل NAYY از نظر ساختار عایق و روکش و همچنین کاربردها، مشابه کابل NYY است، با این تفاوت اساسی که هادی آن از جنس آلومینیوم می‌باشد.

• NA: دو حرف اول نشان‌دهنده جنس هادی آلومینیومی (Aluminum) طبق استاندارد VDE است.
• Y: عایق رشته‌ها از جنس PVC.
• Y: روکش کلی کابل از جنس PVC. کابل NAYY نیز برای نصب ثابت و در ولتاژ نامی 0.6/1kV استفاده می‌شود، اما در انتخاب و استفاده از آن باید ویژگی‌های خاص هادی آلومینیومی مانند رسانایی کمتر نسبت به مس (نیاز به سطح مقطع بزرگتر برای جریان یکسان) و الزامات مربوط به اتصالات (استفاده از کابلشو و گریس مخصوص) در نظر گرفته شود.

3- سایر کدهای رایج (مانند H07V-U, H05V-U)

علاوه بر کدهای مبتنی بر VDE، کدهای دیگری نیز برای شناسایی سیم‌ها و کابل‌های مفتولی وجود دارند که بر اساس استانداردهای هماهنگ اروپایی (CENELEC HD 361) تعریف شده‌اند. این کدها بیشتر برای سیم‌های تک‌رشته مفتولی که در سیم‌کشی داخلی ساختمان‌ها و تابلوهای برق مورد استفاده قرار می‌گیرند، کاربرد دارند.

• H: حرف اول نشان‌دهنده تطابق با استاندارد هماهنگ (Harmonized standard) است.
• 07: دو رقم بعدی ولتاژ نامی کابل را مشخص می‌کنند. 07 به معنای ولتاژ نامی 450/750 ولت است.
• 05: به معنای ولتاژ نامی 300/500 ولت است.
• V:حرف بعدی جنس عایق را نشان می‌دهد. V در اینجا به معنای عایق از جنس PVC است.
• U: حرف آخر نوع ساختار هادی را مشخص می‌کند. U به معنای هادی تک مفتولی (کلاس ۱) است.

دسته‌بندی بر اساس ولتاژ نامی (فشار ضعیف، فشار متوسط)

ولتاژ نامی، حداکثر ولتاژی است که کابل برای کارکرد ایمن و پیوسته تحت آن طراحی شده است. کابل‌های مفتولی بر این اساس به دسته‌های اصلی زیر تقسیم می‌شوند:

1- کابل‌های فشار ضعیف (Low Voltage – LV)

این دسته از کابل‌ها برای کار در سیستم‌هایی با ولتاژ نامی تا 1 کیلوولت (1kV) طراحی شده‌اند. ولتاژ نامی این کابل‌ها معمولاً به صورت U0/U بیان می‌شود که U0 ولتاژ بین هادی و زمین و U ولتاژ بین دو هادی فاز است. مقادیر رایج برای کابل‌های قدرت فشار ضعیف مفتولی (مانند NYY و NAYY) 0.6/1 kV می‌باشد.این کابل‌ها بخش عمده‌ای از کاربردهای کابل مفتولی را شامل می‌شوند، از جمله سیم‌کشی ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی، توزیع داخلی نیرو، و تغذیه انواع تجهیزات و ماشین‌آلات.

سیم‌های مفتولی سبک‌تر که برای سیم‌کشی داخلی و تابلوها استفاده می‌شوند (مانند H07V-U یا NYA) نیز در دسته فشار ضعیف قرار می‌گیرند و دارای ولتاژ نامی 450/750 V هستند. برخی دیگر از سیم‌ها و کابل‌های سبک مفتولی ممکن است ولتاژ نامی 300/500 V داشته باشند.

2- کابل‌های فشار متوسط (Medium Voltage – MV)

کابل‌های فشار متوسط برای ولتاژهای نامی بالاتر از 1 کیلوولت و معمولاً تا حدود 36 کیلوولت (به عنوان مثال، از 3.6/6 kV تا 20.8/36 kV) طراحی می‌شوند.در این سطح ولتاژ، کابل‌های مفتولی (اغلب با هادی آلومینیومی به دلیل ملاحظات اقتصادی و وزنی) در شبکه‌های توزیع اولیه برق، اتصال پست‌های توزیع به یکدیگر، و تغذیه تأسیسات صنعتی بزرگ و پست‌های اختصاصی کاربرد دارند.

ساختار کابل‌های فشار متوسط به مراتب پیچیده‌تر از کابل‌های فشار ضعیف است. به دلیل شدت میدان الکتریکی بالا در این ولتاژها، کنترل دقیق توزیع میدان الکتریکی در داخل عایق و جلوگیری از بروز پدیده تخلیه جزئی (Partial Discharge) که می‌تواند منجر به تخریب تدریجی عایق و در نهایت شکست الکتریکی کابل شود، از اهمیت حیاتی برخوردار است. به همین منظور، کابل‌های فشار متوسط علاوه بر هادی و عایق اصلی (که معمولاً از XLPE با کیفیت بالا ساخته می‌شود)، دارای لایه‌های نیمه‌هادی داخلی و خارجی بر روی هادی و زیر شیلد فلزی، و همچنین یک شیلد (اسکرین) فلزی (معمولاً از سیم‌ها یا نوارهای مسی) برای کنترل میدان الکتریکی و تأمین مسیر بازگشت جریان خطا هستند. در برخی موارد، این کابل‌ها ممکن است دارای زره فلزی برای محافظت مکانیکی بیشتر نیز باشند. استاندارد ملی ایران ISIRI 7181 به مشخصات کابل‌های برق با ولتاژ اسمی بیش از ۱ کیلوولت می‌پردازد.
با افزایش سطح ولتاژ، الزامات طراحی و تولید کابل به شدت سختگیرانه‌تر می‌شود تا اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد در طول عمر مفید کابل حاصل گردد.

مقایسه فنی کابل مفتولی و کابل افشان

انتخاب بین کابل مفتولی و کابل افشان یکی از تصمیمات رایج در طراحی و اجرای سیستم‌های الکتریکی است. هر یک از این دو نوع کابل دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی هستند که آن‌ها را برای کاربردهای خاصی مناسب می‌سازد. در این جدول به مقایسه فنی این دو نوع کابل از جنبه‌های مختلف پرداخته می‌شود.

مقایسه جامع ویژگی‌های کابل مفتولی و کابل افشان

کاربردهای تخصصی کابل مفتولی

کابل مفتولی به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، در طیف وسیعی از تأسیسات الکتریکی کاربرد دارد. در این فصل به برخی از مهم‌ترین و تخصصی‌ترین موارد استفاده از این نوع کابل پرداخته می‌شود.

1-سیم‌کشی تأسیسات ساختمانی (Wiring in building installations)

• نصب ثابت در داکت، لوله و زیر گچ (Fixed installation in ducts, conduits, and under plaster) : یکی از اصلی‌ترین و گسترده‌ترین کاربردهای کابل مفتولی، سیم‌کشی مدارهای روشنایی، پریزهای برق، و تغذیه سایر بارهای الکتریکی ثابت در ساختمان‌های مسکونی، تجاری، اداری و عمومی است.6 به دلیل انعطاف‌پذیری کم، این کابل‌ها برای نصب در مسیرهای مستقیم و محافظت‌شده مانند داخل انواع لوله‌های برق (PVC، فولادی، یا خرطومی در موارد خاص و با رعایت ضوابط)، داکت‌های سیم‌کشی، کانال‌ها، و یا مستقیماً زیر لایه‌ای از گچ (در صورتی که استانداردها و مقررات ملی ساختمان اجازه دهند و کابل دارای حفاظت مکانیکی کافی باشد) بسیار مناسب هستند.

مقررات ملی ساختمان ایران، به ویژه مبحث ۱۳ (طرح و اجرای تأسیسات برقی ساختمان‌ها)، الزامات و ضوابط دقیقی را برای نحوه انتخاب، نصب، و حفاظت از سیم‌ها و کابل‌ها در ساختمان‌ها تعیین کرده است که رعایت آن‌ها برای تمامی فعالان این حوزه الزامی است.به عنوان مثال، در منبع اشاره شده است که برای سهولت در سیم‌کشی و جلوگیری از آسیب به سیم‌ها، نسبت قطر داخلی لوله به قطر دسته سیم‌ها یا قطر خارجی کابل چندرشته‌ای باید حداقل ۱.۳ باشد.

2- کاربرد در تابلوهای توزیع و فرمان (Application in distribution and control panels)

کابل‌ها و سیم‌های مفتولی، به ویژه سیم‌های تک‌رشته (مانند NYA) و یا رشته‌های جدا شده از کابل‌های قدرت مفتولی (مانند NYY)، به دلیل استحکام مکانیکی هادی و قابلیت ایجاد اتصالات بسیار پایدار و محکم در ترمینال‌های پیچی، گزینه‌ای ایده‌آل برای سیم‌کشی داخلی انواع تابلوهای برق، از جمله تابلوهای توزیع اصلی و فرعی، تابلوهای فرمان و کنترل، و تابلوهای راه‌اندازی موتورها محسوب می‌شوند.

قابلیت فرم‌دهی مناسب کابل مفتولی و توانایی آن در حفظ شکل پس از خم‌کاری (با رعایت شعاع خمش مجاز)، به ایجاد یک سیم‌کشی منظم، مرتب و با قابلیت ردیابی آسان در داخل تابلو کمک شایانی می‌کند. این امر نه تنها از نظر زیبایی‌شناسی مهم است، بلکه به تهویه بهتر، کاهش احتمال خطاهای انسانی در حین مونتاژ یا تعمیرات، و افزایش ایمنی کلی تابلو نیز کمک می‌کند.

3- شبکه‌های توزیع نیروی برق (Power distribution networks)

کابل‌کشی زمینی (Underground cabling) کابل‌های قدرت مفتولی، به ویژه انواع NYY (با هادی مسی) و NAYY (با هادی آلومینیومی)، به طور گسترده‌ای در شبکه‌های توزیع نیروی برق فشار ضعیف (LV) و در برخی موارد فشار متوسط (MV)، به صورت نصب مستقیم در خاک (دفنی)، یا داخل کانال‌ها و داکت‌های زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند.4این کابل‌ها به عنوان کابل‌های تغذیه اصلی ساختمان‌ها از شبکه عمومی، اتصال ترانسفورماتورهای توزیع به تابلوهای اصلی، و همچنین برای ایجاد شبکه‌های توزیع در مجتمع‌های مسکونی، تجاری و صنعتی به کار می‌روند.

4- مصارف صنعتی خاص (Specific industrial uses)

در محیط‌های صنعتی، به شرط آنکه کابل پس از نصب در معرض حرکت، لرزش شدید، یا خمش‌های مکرر قرار نگیرد، کابل مفتولی می‌تواند گزینه‌ای مناسب و اقتصادی برای تغذیه انواع ماشین‌آلات ثابت، الکتروموتورها، پمپ‌ها، سیستم‌های روشنایی صنعتی، و تجهیزات کنترل و ابزار دقیق باشد.
مقاومت خوب کابل مفتولی در برابر برخی عوامل محیطی (بسته به نوع عایق و روکش انتخاب شده، مثلاً مقاومت PVC در برابر بسیاری از روغن‌ها و مواد شیمیایی رایج در صنعت) و همچنین قیمت تمام شده مناسب‌تر آن نسبت به کابل افشان با ظرفیت جریان مشابه، آن را برای برخی از کاربردهای صنعتی که الزامات انعطاف‌پذیری در آن‌ها مطرح نیست، جذاب می‌سازد.

5- محدودیت‌ها و موارد عدم کاربرد (Limitations and non-application scenarios)

علی‌رغم کاربردهای گسترده، کابل مفتولی دارای محدودیت‌های ذاتی است که استفاده از آن را در برخی شرایط نامناسب یا حتی ممنوع می‌سازد. عدم توجه به این محدودیت‌ها می‌تواند منجر به کاهش عمر مفید سیستم، افزایش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات، و مهم‌تر از همه، به خطر افتادن ایمنی افراد و تجهیزات شود.

• تجهیزات متحرک و پرتابل: به دلیل انعطاف‌پذیری بسیار کم، کابل مفتولی به هیچ وجه برای اتصال به وسایلی که در حین کار جابجا می‌شوند یا دارای قطعات متحرک هستند، مناسب نیست. این شامل انواع ابزارهای برقی دستی (مانند دریل، فرز)، لوازم خانگی متحرک (مانند جاروبرقی، بخاری برقی پرتابل)، تجهیزات روشنایی سیار، و همچنین بازوهای متحرک ربات‌های صنعتی و ماشین‌آلات مشابه می‌شود.در تمامی این موارد، استفاده از کابل افشان با انعطاف‌پذیری بالا الزامی است.
• مکان‌های با لرزش شدید: ارتعاشات مداوم و شدید، مانند آنچه در نزدیکی موتورهای بزرگ، پرس‌ها، یا سایر ماشین‌آلات با لرزش بالا وجود دارد، می‌تواند به هادی صلب کابل مفتولی تنش وارد کرده و در درازمدت منجر به خستگی فلز، ایجاد ترک‌های میکروسکوپی، و در نهایت شکستگی هادی یا شل شدن اتصالات در ترمینال‌ها شود. در چنین شرایطی، کابل افشان به دلیل توانایی رشته‌هایش در جذب و مستهلک کردن ارتعاشات، عملکرد بهتری دارد.
• مسیرهای با خمش‌های بسیار زیاد و شعاع کم: تلاش برای نصب کابل مفتولی در مسیرهایی که دارای تعداد زیادی خم با شعاع بسیار کوچک هستند، نه تنها بسیار دشوار است، بلکه می‌تواند به عایق و هادی کابل آسیب جدی وارد کند. هر کابل دارای یک حداقل شعاع خمش مجاز است که توسط سازنده یا استانداردها مشخص می‌شود و خم کردن کابل با شعاعی کمتر از این مقدار، می‌تواند منجر به ترک خوردن عایق، تغییر شکل دائمی هادی، و کاهش عمر مفید کابل شود.

راهنمای جامع انتخاب و خرید کابل مفتولی

انتخاب و خرید کابل مفتولی مناسب، یک فرآیند چند مرحله‌ای است که نیازمند توجه به الزامات استاندارد، ارزیابی کیفیت اجزای کابل، محاسبه دقیق سطح مقطع، و در نهایت، اعتبارسنجی تولیدکننده و بررسی ظاهری محصول است. این قسمت به ارائه یک راهنمای جامع برای کمک به خریداران در اتخاذ تصمیمات آگاهانه و ایمن می‌پردازد.

الزامات استاندارد و کنترل کیفیت

• استانداردهای ملی (ISIRI) و بین‌المللی (IEC, VDE) : استفاده از کابل‌های تولید شده بر اساس استانداردهای معتبر ملی و بین‌المللی، اساسی‌ترین شرط برای تضمین ایمنی، کیفیت، و عملکرد صحیح و قابل اعتماد سیستم الکتریکی است.کابل‌های غیراستاندارد، که متأسفانه گاهی در بازار یافت می‌شوند، می‌توانند خطرات بسیار جدی مانند برق‌گرفتگی، بروز آتش‌سوزی به دلیل گرم شدن بیش از حد یا کیفیت پایین عایق، و آسیب به تجهیزات گران‌قیمت را به همراه داشته باشند.
• استانداردهای ملی ایران (ISIRI – Institute of Standards and Industrial Research of Iran): موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، مسئول تدوین و نظارت بر اجرای استانداردهای ملی در تمامی حوزه‌ها، از جمله صنعت سیم و کابل است. برخی از مهم‌ترین استانداردهای ISIRI مرتبط با کابل‌های مفتولی عبارتند از: ISIRI 607 ، ISIRI 3569-1 ، ISIRI 3084 ، IEC ، VDE

نحوه شناسایی علامت استاندارد ISIRI و استعلام اعتبار آن

در بازار سیم و کابل که متأسفانه احتمال وجود محصولات غیراستاندارد، تقلبی، یا با کیفیت پایین وجود دارد ، توانایی شناسایی کابل استاندارد و اعتبارسنجی آن، اولین و مهم‌ترین گام برای یک خرید ایمن و مطمئن است.

• علامت استاندارد ملی ایران (ISIRI): تمامی کابل‌های برقی که در داخل کشور تولید یا عرضه می‌شوند و مشمول استاندارد اجباری هستند، باید دارای نشان استاندارد ملی ایران باشند. این علامت باید به صورت خوانا، واضح، و با فواصل منظم (طبق استاندارد، معمولاً کمتر از ۵۵ سانتی‌متر 40) بر روی روکش خارجی کابل حک شده باشد. این حک باید دائمی بوده و به راحتی با دست یا سایش پاک نشود.
• کد ۱۰ رقمی پروانه کاربرد علامت استاندارد: علاوه بر خود نشان استاندارد، تولیدکنندگان معتبر و دارای پروانه، ملزم به درج یک کد ۱۰ رقمی منحصر به فرد (کد رهگیری پروانه کاربرد علامت استاندارد) بر روی محصول خود هستند.این کد، کلید استعلام اصالت و اعتبار استاندارد محصول است.

استعلام از طریق سامانه پیامکی سازمان ملی استاندارد ایران: سازمان ملی استاندارد ایران یک سامانه پیامکی به شماره ۱۰۰۰۱۵۱۷ راه‌اندازی کرده است که از طریق آن می‌توان با ارسال کد ۱۰ رقمی حک شده روی کابل، اطلاعات مربوط به پروانه استاندارد آن محصول را استعلام نمود. پاسخ این استعلام معمولاً شامل نام محصول، نام تجاری (برند)، تاریخ اعتبار پروانه، و نام واحد تولیدی می‌باشد. این یک ابزار بسیار قدرتمند و در دسترس برای مصرف‌کنندگان است تا از استاندارد بودن کابل مورد نظر خود اطمینان حاصل کنند. عدم وجود این کد، یا عدم تطابق اطلاعات دریافتی از سامانه با مشخصات ظاهری کابل، می‌تواند نشانه‌ای از غیراستاندارد بودن یا تقلبی بودن محصول باشد. آموزش و ترویج استفاده از این ابزارهای کنترلی، نقش مهمی در ارتقای فرهنگ استفاده از کالای استاندارد و مقابله با عرضه محصولات نامرغوب در بازار دارد.

ارزیابی کیفیت اجزای کابل

علاوه بر کنترل استاندارد، بررسی چشمی و فیزیکی کیفیت اجزای تشکیل‌دهنده کابل نیز می‌تواند اطلاعات مفیدی درباره مرغوبیت آن ارائه دهد.

1- هادی: جنس (مس خالص، آلومینیوم)، عدم اکسیداسیون، یکنواختی

• جنس و خلوص مس: در صورتی که هادی از جنس مس باشد، باید از مس خالص آنیل شده (نرم شده در فرآیند حرارتی برای افزایش انعطاف‌پذیری و کاهش سختی) با درجه خلوص بالاتهیه شده باشد. سطح ظاهری مفتول‌های مسی باید کاملاً شفاف، براق، و به رنگ طبیعی مس باشد. وجود هرگونه سیاهی، تیرگی، یا لکه‌های سبز رنگ بر روی سطح مس، نشان‌دهنده اکسیداسیون یا سولفاته شدن آن است که می‌تواند مقاومت الکتریکی را افزایش داده و کیفیت اتصال را کاهش دهد.همچنین، مفتول‌های مسی با کیفیت نباید با چند بار خم و راست شدن ساده (با رعایت شعاع خمش مناسب) به راحتی بشکنند، که این امر نشان‌دهنده آنیل شدن صحیح و عدم وجود ناخالصی‌های شکننده‌کننده است.
• جنس آلومینیوم: برای هادی‌های آلومینیومی نیز، استفاده از آلومینیوم با گرید و آلیاژ مناسب و مطابق با الزامات استاندارد ضروری است.
• یکنواختی قطر هادی: قطر هادی (یا مجموع سطح مقطع مفتول‌ها در هادی کلاس ۲) باید در تمام طول کابل یکنواخت باشد. هرگونه نوسان قابل توجه در قطر، می‌تواند نشانه‌ای از فرآیند تولید نامناسب و عدم کنترل کیفیت باشد و منجر به تغییرات ناخواسته در مقاومت الکتریکی و ظرفیت جریان در طول کابل شود.
• مرکزیت هادی در عایق (Concentricity): هادی باید دقیقاً در مرکز لایه عایق قرار گرفته باشد. اگر هادی به یک سمت از مرکز منحرف شده باشد (اصطلاحاً “خارج از مرکز” یا eccentric باشد)، ضخامت لایه عایق در یک سمت کمتر از حد استاندارد و در سمت دیگر بیشتر خواهد بود. این امر می‌تواند منجر به کاهش استحکام دی‌الکتریک در نقطه با ضخامت کمتر و افزایش احتمال شکست الکتریکی (جرقه یا اتصال کوتاه) در آن نقطه شود، به ویژه در ولتاژهای بالا یا در شرایط تنش الکتریکی.مرکزیت هادی را می‌توان با ایجاد یک برش عرضی تمیز در کابل و مشاهده مقطع آن بررسی کرد.

2- عایق و روکش: نوع (PVC, XLPE)، ضخامت استاندارد، یکنواختی، مقاومت حرارتی و مکانیکی

• نوع ماده: همانطور که پیشتر بحث شد، انتخاب بین عایق PVC و XLPE (و همچنین مواد روکش) بستگی به الزامات کاربردی دارد.17 XLPE معمولاً مقاومت حرارتی و مکانیکی بالاتری ارائه می‌دهد اما هزینه بیشتری نیز دارد.
• ضخامت استاندارد: ضخامت لایه‌های عایق و روکش باید دقیقاً مطابق با مقادیر تعیین شده در استانداردهای مربوطه برای سطح مقطع هادی و ولتاژ نامی کابل باشد. استفاده از عایق یا روکش با ضخامت کمتر از حد استاندارد، ایمنی کابل را به طور جدی به خطر انداخته و مقاومت آن را در برابر تنش‌های الکتریکی، مکانیکی و محیطی کاهش می‌دهد.3 باید مراقب بود که برخی تولیدکنندگان متقلب، برای کاهش هزینه‌ها، از میزان فلز هادی کاسته و در عوض ضخامت عایق را افزایش می‌دهند تا ظاهر کلی کابل حجیم‌تر و استاندارد به نظر برسد، در حالی که در واقع ظرفیت جریان و کیفیت آن به شدت پایین است.
• یکنواختی و کیفیت سطح: سطح خارجی عایق (در صورت مشاهده پس از برداشتن روکش) و به ویژه سطح خارجی روکش کابل باید کاملاً صاف، یکنواخت، و بدون هرگونه نقص ظاهری مانند فرورفتگی، برآمدگی، ترک، پارگی، تاول، یا پدیده دوپَہنی (تغییر شکل مقطع از دایره به بیضی) باشد.وجود چنین نقایصی می‌تواند نشان‌دهنده مشکلات در فرآیند اکستروژن مواد یا کیفیت پایین خود مواد باشد.
• کیفیت مواد و مقاومت مکانیکی: عایق و روکش ساخته شده از مواد مرغوب، نباید بیش از حد نرم یا بیش از حد سخت و شکننده باشند. یک روش ساده برای ارزیابی اولیه، تلاش برای خراشیدن سطح روکش با ناخن یا جدا کردن تکه‌ای از آن با دست است. در کابل‌های غیراستاندارد، اغلب می‌توان با اعمال نیروی کم، عایق و روکش را به راحتی آسیب زد یا تکه‌تکه کرد.این نشان‌دهنده استفاده از مواد PVC یا پلیمرهای بازیافتی با کیفیت پایین و بدون افزودنی‌های لازم برای ایجاد خواص مکانیکی و حرارتی مطلوب است.
• مقاومت حرارتی: عایق و روکش باید بتوانند دمای کاربری مجاز کابل و همچنین دماهای بالاتر ناشی از اتصال کوتاه (برای مدت زمان محدود) را بدون تغییر شکل، ذوب شدن، یا از دست دادن خواص عایقی خود تحمل کنند. این امر به ویژه برای عایق XLPE که برای کار در دماهای بالاتر طراحی شده، اهمیت دارد.توجه به این نکات در کنار بررسی نشان استاندارد، به خریدار کمک می‌کند تا با اطمینان بیشتری نسبت به کیفیت کابل مفتولی مورد نظر خود قضاوت کند. فراتر از ظاهر اولیه، کیفیت واقعی کابل در جزئیات ساختاری و مواد به کار رفته در آن نهفته است.

تعیین سطح مقطع بهینه

انتخاب سطح مقطع (cross-sectional area) مناسب برای هادی کابل، یکی از مهم‌ترین مراحل در طراحی سیستم الکتریکی است. سطح مقطع، که معمولاً با واحد میلی‌متر مربع (mm²) بیان می‌شود، به طور مستقیم بر ظرفیت انتقال جریان کابل، میزان افت ولتاژ در طول آن، و تولید حرارت ناشی از مقاومت الکتریکی تأثیر می‌گذارد. انتخاب سطح مقطع کوچکتر از حد نیاز می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد کابل، آسیب به عایق، اتلاف انرژی، افت ولتاژ شدید و در نهایت خطر آتش‌سوزی شود. از سوی دیگر، انتخاب سطح مقطع بسیار بزرگتر از حد نیاز، اگرچه از نظر فنی مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما منجر به افزایش غیرضروری هزینه خرید کابل می‌شود. عوامل اصلی مؤثر در تعیین سطح مقطع بهینه عبارتند از:

• میزان جریان بار (آمپر): این مهم‌ترین عامل است. سطح مقطع هادی باید به گونه‌ای انتخاب شود که ظرفیت جریان مجاز آن (آمپاسیتی – ampacity) در شرایط نصب مورد نظر، بیشتر از حداکثر جریان پیوسته‌ای باشد که بار الکتریکی از شبکه دریافت می‌کند.برای محاسبه جریان بار، می‌توان از فرمول پایه I=P/V برای بارهای مقاومتی تکفاز (که در آن I جریان به آمپر، P توان به وات، و V ولتاژ به ولت است) استفاده کرد.برای بارهای سه‌فاز یا بارهای با ضریب توان مشخص، باید از فرمول‌های دقیق‌تر استفاده شود.
• طول مسیر کابل‌کشی: با افزایش طول کابل، مقاومت الکتریکی کل مسیر نیز افزایش می‌یابد (R=ρL/A که در آن ρ مقاومت ویژه هادی، L طول، و A سطح مقطع است). این افزایش مقاومت منجر به افت ولتاژ بیشتر در طول کابل می‌شود. بنابراین، برای مسیرهای طولانی، حتی اگر جریان بار کم باشد، ممکن است نیاز باشد که سطح مقطع بزرگتری انتخاب شود تا افت ولتاژ در محدوده مجاز (معمولاً ۳٪ تا ۵٪ برای شبکه‌های فشار ضعیف) باقی بماند.
• افت ولتاژ مجاز (Permissible voltage drop): افت ولتاژ بیش از حد مجاز می‌تواند عملکرد صحیح تجهیزات الکتریکی را مختل کرده و باعث کاهش راندمان و اتلاف انرژی شود. استانداردها و آیین‌نامه‌های ملی معمولاً حداکثر افت ولتاژ مجاز را برای مدارهای مختلف (مثلاً مدارهای روشنایی یا مدارهای تغذیه موتور) مشخص می‌کنند.
• نوع بار الکتریکی: ماهیت بار الکتریکی نیز در انتخاب کابل مؤثر است. به عنوان مثال، موتورهای الکتریکی در لحظه راه‌اندازی جریانی چندین برابر جریان نامی خود (جریان هجومی) می‌کشند. اگرچه این جریان برای مدت کوتاهی است، اما کابل و تجهیزات حفاظتی باید بتوانند آن را تحمل کنند. همچنین، بارهای غیرخطی (مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، درایوهای موتور) می‌توانند هارمونیک‌هایی را در جریان ایجاد کنند که منجر به افزایش حرارت در کابل می‌شود و ممکن است نیاز به در نظر گرفتن ضرایب کاهنده برای ظرفیت جریان کابل داشته باشد.
• شرایط نصب و محیط: نحوه نصب کابل (مانند نصب در هوای آزاد، نصب به صورت دفنی در خاک، نصب در داخل لوله یا کانال)، دمای محیط اطراف کابل، و همچنین همجواری با سایر کابل‌های حامل جریان، همگی بر توانایی کابل در دفع حرارت تولید شده در اثر عبور جریان و در نتیجه بر ظرفیت جریان مجاز آن تأثیر می‌گذارند.به عنوان مثال، کابلی که در دمای محیط بالاتر از دمای مرجع (معمولاً ۳۰ یا ۴۰ درجه سانتی‌گراد) نصب می‌شود، یا در گروهی از کابل‌ها که نزدیک به هم قرار گرفته‌اند نصب می‌شود، ظرفیت جریان مجاز کمتری خواهد داشت و باید از ضرایب تصحیح (derating factors) مناسب برای محاسبه آمپاسیتی واقعی آن استفاده شود.
• نوع هادی (مس یا آلومینیوم): همانطور که قبلاً ذکر شد، رسانایی الکتریکی آلومینیوم کمتر از مس است. بنابراین، برای انتقال یک جریان معین، کابل آلومینیومی باید دارای سطح مقطع بزرگتری نسبت به کابل مسی باشد. یک قاعده سرانگشتی رایج این است که سطح مقطع کابل آلومینیومی باید حدود ۱.۶ برابر سطح مقطع کابل مسی معادل باشد، یا به عبارت دیگر، برای کابل آلومینیومی باید یک یا دو سایز استاندارد بالاتر از سایز معادل مسی انتخاب شود.

استفاده از جداول جریان مجاز (Ampacity Tables)

برای سهولت در انتخاب سطح مقطع، تولیدکنندگان معتبر سیم و کابل و همچنین استانداردها (مانند استاندارد ملی ایران ISIRI 3569-1 یا استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 60364-5-52) جداولی را ارائه می‌دهند که ظرفیت جریان مجاز کابل‌ها را بر اساس سطح مقطع هادی، نوع هادی (مس یا آلومینیوم)، نوع عایق (PVC یا XLPE)، تعداد رشته‌های باردار، و شرایط مختلف نصب (مانند نصب در هوا، دفن در خاک با مقاومت حرارتی‌های مختلف، نصب در لوله) مشخص می‌کنند.مهندسان و طراحان باید با مراجعه به این جداول و اعمال ضرایب تصحیح مناسب برای شرایط واقعی پروژه، سطح مقطع بهینه کابل را انتخاب نمایند.

جدول جریان مجاز تقریبی کابل‌های مفتولی مسی (NYY) و آلومینیومی (NAYY) با عایق PVC، ولتاژ 0.6/1kV، نصب شده در هوا در دمای محیط ۳۰ درجه سانتی‌گراد (بر اساس استانداردهای رایج)

ولتاژ نامی و تطابق با سیستم

ولتاژ نامی یک کابل، حداکثر ولتاژی است که کابل برای کارکرد ایمن و مداوم تحت آن طراحی شده است. این ولتاژ معمولاً به صورت U0/U(kV) یا U0/U(V) بیان می‌شود، که U0 ولتاژ مؤثر بین هر هادی و زمین (یا شیلد فلزی) و U ولتاژ مؤثر بین دو هادی فاز در یک سیستم چندفاز یا بین دو هادی در یک سیستم تکفاز است.

انتخاب کابل با ولتاژ نامی مناسب برای سیستم الکتریکی که قرار است در آن مورد استفاده قرار گیرد، از اهمیت حیاتی برخوردار است.5 ولتاژ نامی کابل باید همواره مساوی یا بیشتر از حداکثر ولتاژ کاری سیستم باشد. استفاده از کابل با ولتاژ نامی کمتر از ولتاژ سیستم، می‌تواند منجر به اعمال تنش الکتریکی بیش از حد بر روی عایق کابل شده و در نتیجه باعث کاهش عمر مفید عایق، بروز پدیده تخلیه جزئی، و در نهایت شکست الکتریکی عایق و ایجاد اتصال کوتاه یا برق‌گرفتگی شود.

اعتبار سنجی تولیدکننده و برند

کیفیت و استاندارد بودن سیم و کابل، ارتباط مستقیمی با اعتبار و سابقه تولیدکننده آن دارد. خرید از تولیدکنندگان معتبر و برندهای شناخته‌شده که دارای سابقه طولانی و مثبت در تولید سیم و کابل‌های استاندارد و با کیفیت هستند، یکی از راه‌های اطمینان از دریافت محصولی قابل اعتماد است.
تولیدکنندگان معتبر معمولاً:

• دارای گواهینامه‌های استاندارد ملی (ISIRI) و گاهی بین‌المللی (مانند ISO 9001 برای سیستم مدیریت کیفیت) برای محصولات خود هستند.
• از مواد اولیه مرغوب (مس و آلومینیوم با خلوص بالا، ترکیبات PVC و XLPE با کیفیت) در فرآیند تولید استفاده می‌کنند.
• دارای آزمایشگاه‌های مجهز کنترل کیفیت برای انجام آزمون‌های لازم بر روی مواد اولیه و محصول نهایی طبق الزامات استاندارد می‌باشند
• اطلاعات فنی کامل و دقیقی را در مورد محصولات خود ارائه می‌دهند.
• دارای شبکه توزیع و خدمات پس از فروش مناسبی هستند.

بازرسی ظاهری و فیزیکی کابل

قبل از نهایی کردن خرید، انجام یک بازرسی چشمی و فیزیکی دقیق از کابل می‌تواند به شناسایی برخی از مشکلات کیفی یا عدم تطابق با استانداردها کمک کند:

• سطح خارجی روکش: روکش کابل باید کاملاً صاف، یکنواخت، و بدون هرگونه آسیب‌دیدگی فیزیکی مانند بریدگی، خراشیدگی عمیق، سوراخ، تاول، تورم، یا فرورفتگی غیرعادی باشد.وجود چنین نقایصی می‌تواند نشان‌دهنده حمل و نقل یا انبارداری نامناسب، یا مشکلات در فرآیند تولید باشد.
• اطلاعات حک شده روی کابل: تمامی اطلاعات لازم شامل نام یا علامت تجاری تولیدکننده، نشان استاندارد ملی ایران (ISIRI)، کد مشخصه کابل (مانند NYY)، ولتاژ نامی، تعداد رشته‌ها و سطح مقطع نامی هر رشته، و همچنین کد ۱۰ رقمی پروانه کاربرد علامت استاندارد، باید به صورت خوانا، واضح، و با فواصل منظم بر روی روکش کابل حک شده باشد.این حک باید دائمی بوده و به راحتی پاک نشود.
• یکنواختی قطر کلی کابل: قطر کلی کابل باید در تمام طول آن (در یک حلقه یا قرقره) نسبتاً یکنواخت باشد. تغییرات قابل توجه در قطر می‌تواند نشانه‌ای از عدم کنترل ضخامت لایه‌های عایق یا روکش در حین تولید باشد.

روش‌های تشخیص کابل اصلی از نمونه‌های تقلبی و نامرغوب

متأسفانه، بازار سیم و کابل نیز از گزند محصولات تقلبی و نامرغوب در امان نیست. استفاده از اینگونه محصولات می‌تواند پیامدهای بسیار خطرناکی داشته باشد. بنابراین، آشنایی با روش‌های تشخیص کابل اصلی از تقلبی برای خریداران ضروری است:

• استعلام کد ۱۰ رقمی استاندارد: همانطور که توضیح داده شد، این مطمئن‌ترین روش برای بررسی اصالت پروانه استاندارد محصول است. با ارسال کد ۱۰ رقمی حک شده روی کابل به سامانه پیامکی ۱۰۰۰۱۵۱۷، اطلاعات مربوط به تولیدکننده و محصول استاندارد باید با مشخصات کابل تطابق داشته باشد.
• قیمت بسیار پایین و غیرمنطقی: قیمت‌هایی که به طور قابل توجهی از متوسط قیمت بازار برای یک نوع و سایز مشخص کابل پایین‌تر هستند، باید با شک و تردید نگریسته شوند. تولید کابل استاندارد با استفاده از مواد اولیه مرغوب (به ویژه مس) هزینه‌بر است و قیمت بسیار پایین می‌تواند نشانه‌ای از کاهش کیفیت، استفاده از مواد نامرغوب، یا حتی تقلبی بودن محصول باشد.
• کیفیت پایین مواد اولیه و ساخت: در کابل‌های مسی تقلبی، ممکن است از مس با خلوص پایین، مس بازیافتی نامرغوب، یا حتی از آلیاژهای دیگر با روکش نازکی از مس (مانند CCA – آلومینیوم با روکش مس، یا CCS – فولاد با روکش مس) استفاده شود. رنگ مس با کیفیت باید شفاف و براق باشد؛ در حالی که رنگ تیره یا کدر می‌تواند نشان‌دهنده ناخالصی یا اکسیداسیون باشد و همچنین مس مرغوب نباید با خم و راست شدن ساده بشکند. یک روش برای تشخیص CCA، تراشیدن سطح یکی از رشته‌ها است؛ اگر مغز آن به رنگ نقره‌ای (آلومینیوم) باشد، کابل تقلبی است. روش دیگر، استفاده از شعله فندک است؛ آلومینیوم یا فولاد با روکش مس در برابر حرارت سریع‌تر ذوب شده یا تغییر رنگ شدید می‌دهند، در حالی که مس خالص مقاومت بیشتری دارد. در مورد عایق و روکش، در کابل‌های نامرغوب اغلب از ترکیبات PVC بازیافتی یا با کیفیت پایین استفاده می‌شود؛ این مواد ممکن است بوی نامطبوعی داشته باشند، بیش از حد نرم یا بیش از حد سخت و شکننده باشند، به راحتی با ناخن خراشیده شوند یا پوسته پوسته شوند و در برابر حرارت مقاومت کمی داشته باشند. علاوه بر این، ضخامت عایق و روکش نیز ممکن است کمتر از حد استاندارد باشد یا به طور غیریکنواخت اعمال شده باشد.
• عدم وجود یا مخدوش بودن علامت استاندارد و اطلاعات محصول: کابل‌های تقلبی ممکن است فاقد نشان استاندارد ISIRI و کد ۱۰ رقمی باشند، یا این علائم به صورت ناخوانا، کج و معوج، یا با کیفیت چاپ پایین بر روی کابل درج شده باشند که به راحتی پاک می‌شوند.همچنین، اطلاعات دیگر مانند نام سازنده، مشخصات فنی، و کشور سازنده ممکن است ناقص یا نادرست باشند.
• وزن کابل: کابل‌های تقلبی که در آن‌ها از میزان کمتری فلز هادی (به ویژه مس) استفاده شده یا از فلزات سبک‌تر مانند آلومینیوم به جای مس استفاده شده باشد، معمولاً وزن کمتری نسبت به نمونه استاندارد با همان طول و مشخصات اسمی دارند. مقایسه وزن یک حلقه یا قرقره کابل با وزن استاندارد اعلام شده توسط تولیدکنندگان معتبر (در صورت دسترسی) می‌تواند یکی از روش‌های تشخیص باشد.
• بررسی مرکزیت هادی در عایق و یکنواختی ضخامت عایق: همانطور که در بخش قبل ذکر شد، عدم مرکزیت هادی یا ضخامت غیریکنواخت عایق می‌تواند نشانه‌ای از فرآیند تولید نامناسب و کیفیت پایین باشد.هوشیاری خریدار و استفاده از مجموعه‌ای از این روش‌های کنترلی، می‌تواند احتمال خرید کابل مفتولی تقلبی یا نامرغوب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

مروری بر الزامات نصب طبق مقررات ملی ساختمان ایران (مبحث ۱۳)

حتی اگر بهترین و استانداردترین کابل مفتولی نیز انتخاب شود، نصب نادرست و غیراصولی آن می‌تواند تمامی مزایای کیفی را از بین برده و منجر به بروز مشکلات عملکردی و خطرات ایمنی شود. مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان “طرح و اجرای تأسیسات برقی ساختمان‌ها”، چارچوب قانونی و فنی جامعی را برای طراحی، انتخاب مصالح، و اجرای تمامی جنبه‌های تأسیسات الکتریکی در ساختمان‌ها، از جمله سیم‌کشی و کابل‌کشی، ارائه می‌دهد.رعایت دقیق الزامات این مبحث برای تمامی مهندسان طراح، ناظر، و مجریان تأسیسات برقی الزامی است.

برخی از نکات کلیدی از مبحث ۱۳ که به طور خاص با انتخاب و نصب کابل‌های مفتولی (و سایر سیم‌ها و کابل‌ها) مرتبط هستند، عبارتند از:

• الزام به استفاده از سیم و کابل استاندارد: مبحث ۱۳ به صراحت بر لزوم استفاده از سیم‌ها و کابل‌هایی که مطابق با استانداردهای ملی ایران (ISIRI) یا استانداردهای بین‌المللی معتبر تولید شده‌اند، تأکید دارد.
• الزامات مربوط به لوله‌کشی و حفاظت مکانیکی: در این مبحث، انواع لوله‌های مجاز برای سیم‌کشی در محیط‌های مختلف (مانند لوله‌های PVC صلب، لوله‌های فولادی، لوله‌های خرطومی پلاستیکی یا فلزی) و شرایط استفاده از آن‌ها (توکار، روکار، محیط‌های خشک، مرطوب، یا با خطر انفجار) مشخص شده است. همچنین، الزاماتی در مورد نسبت مناسب بین قطر داخلی لوله و مجموع قطر سیم‌ها یا کابل‌های عبوری از آن (معمولاً سطح مقطع لوله نباید بیش از ۴۰٪ توسط سیم‌ها اشغال شود، یا طبق 3 نسبت قطر داخلی لوله به قطر دسته سیم‌ها باید حداقل ۱.۳ باشد) برای سهولت در سیم‌کشی و جلوگیری از آسیب به عایق سیم‌ها در حین کشیدن، ارائه شده است.
• رعایت حداقل شعاع خمش مجاز: تمامی کابل‌ها، به ویژه کابل‌های مفتولی که انعطاف‌پذیری کمی دارند، دارای یک حداقل شعاع خمش مجاز هستند که توسط سازنده یا استانداردها تعیین می‌شود. خم کردن کابل با شعاعی کمتر از این مقدار می‌تواند به هادی یا عایق آن آسیب دائمی وارد کند. مبحث ۱۳ بر رعایت این حداقل شعاع خمش تأکید دارد.
• روش‌های اتصال و سربندی سیم‌ها و کابل‌ها: اتصالات الکتریکی باید به گونه‌ای انجام شوند که از نظر مکانیکی محکم، از نظر الکتریکی پیوسته و با مقاومت کم، و از نظر ایمنی قابل اطمینان باشند. استفاده از ترمینال‌ها، کانکتورها، و سرسیم‌های مناسب و استاندارد، و همچنین رعایت اصول صحیح سربندی (مانند برداشتن عایق به اندازه کافی، محکم کردن صحیح پیچ‌ها یا اتصالات، و عایق‌بندی مناسب محل اتصال) الزامی است.
• حفاظت کابل‌ها در برابر عوامل محیطی و آسیب‌های مکانیکی: کابل‌ها باید در برابر عواملی مانند رطوبت، حرارت یا سرمای بیش از حد، تابش مستقیم نور خورشید (در صورت عدم مقاومت روکش در برابر UV)، مواد شیمیایی خورنده، و همچنین آسیب‌های مکانیکی ناشی از ضربه، فشار، یا کشش محافظت شوند.
• جداسازی مدارهای با ولتاژ مختلف و مدارهای جریان ضعیف: مبحث ۱۳ الزاماتی را برای جداسازی فیزیکی و رعایت فواصل مجاز بین کابل‌های مدارهای با سطوح ولتاژ مختلف (مانند فشار ضعیف و جریان ضعیف) و همچنین بین کابل‌های قدرت و کابل‌های سیستم‌های جریان ضعیف (مانند تلفن، شبکه، آنتن) برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی و خطرات ایمنی، مشخص کرده است. آشنایی کامل و رعایت دقیق الزامات مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان، نه تنها به اجرای یک سیستم الکتریکی ایمن و کارآمد کمک می‌کند، بلکه از بروز مشکلات قانونی و مسئولیت‌های حرفه‌ای برای دست‌اندرکاران نیز جلوگیری می‌نماید.

جمع‌بندی نکات کلیدی و حیاتی

کابل مفتولی(کابل خشک یا NYY ) نوعی کابل برق با هادی صلبِ تک‌رشته‌ای (مسی یا آلومینیومی) است که به دلیل انعطاف‌پذیری کمتر، برای نصب ثابت در سیم‌کشی ساختمان‌ها، تابلوهای برق و محیط‌های صنعتی کاربرد دارد.

برای انتخاب و خرید صحیح این کابل‌ها، به تمامی کاربران (از مهندسان تا مصرف‌کنندگان نهایی) توصیه می‌شود اطلاعات فنی را به دقت مطالعه کرده، در پروژه‌های پیچیده حتماً با متخصصان و مهندسان برق مشورت کنند. همچنین، استفاده از روش‌هایی مانند استعلام کد ۱۰ رقمی استاندارد از سامانه پیامکی سازمان ملی استاندارد ایران، برای تشخیص کالای استاندارد از نمونه‌های تقلبی بسیار مؤثر است. برای خرید و استعلام قیمت کابل مفتولی می‌توانید به فروشگاه برق و صنعت عالی مراجعه فرمائید. هدف از این آگاهی‌بخشی، کمک به انتخاب و استفاده بهینه از کابل مفتولی و در نهایت، ارتقای سطح ایمنی و کارایی تأسیسات الکتریکی است.