تفاوت کابل ها در تولید و دسته بندی متأثر از تفاوت در نوع کاربرد آنهاست. این تفاوتها موجب تقسیم بندی کابلها به گروههای مختلف میگردد. یکی از گروههای مهم، گروه کابلهای کنترل و ابزار دقیق هستند. دلیل نامگذاری کابلهای ابزار دقیق به کاربرد آنها در ارتباط تجهیزات ابزار دقیق برمیگردد.
از جمله کاربردهای كابلهای ابزار دقيق ارسال و دريافت سيگنالهای ديجيتال و آنالوگ، استفاده در تجهیزات اتوماسیون اداری، PLC، اتاقهای کنترل فرایندهای صنعتی، سیستمهای انتقال داده در پالایشگاهها، صنایع پتروشیمی، ایستگاههای تقویت و تقلیل فشار گاز، نیروگاهها و واحدهای تولید برق اشاره نمود. لازم به یادآوری است که این کابلها برای ارتباط مستقیم با منابعی مانند برق شهر که امپدانس پایین دارند مناسب نیستند.
کابلهای ابزار دقیق که هم در فضای باز و هم به صورت مدفون در زمین بکار میروند، با توجه به نوع تجهیز و شرایط محیطی مورد استفاده، با ساختارهای متفاوت قابل تولید هستند. این کابلها غالباً از استرند دسته های چندتایی به هم، به دست می آیند که خود این دسته ها نیز از تابیده شدن رشته ها با همدیگر به صورت دو رشته ای (زوج)، سه رشته ای یا چهار رشته ای و با طول تابهای متفاوت تشکیل میشوند. تعداد دسته ها، سطح مقطع، کلاس هادی، ساده یا قلع اندود بودن هادی، اسکرین یا شیلد، زره، روکش سرب، جنس عایق و روکش و … همگی از مواردی هستند که با توجه به کاربرد کابل در طراحی در نظر گرفته میشوند تا در نهایت بهترین کارآیی برای مصرف کننده ایجاد شود.
در کابل های ابزار دقیق، هر دسته رشته میتواند دارای اسکرین جداگانه باشد. این لایه تا حد زیادی باعث کاهش همشنوایی مابین دسته ها میشود. همچنین کابل میتواند دارای اسکرین نهایی نیز باشد که کابل را در مقابل میدان های الکترومغناطيسی خارجی محافظت میکند. معمولاً اطلاعاتی که در این کابلها منتقل میشوند نسبت به نویزهای محیط و میدانهای الکترومغناطیسی حاصل از سایر وسایل الکترونیکی، بسیار حساس بوده و تأثیرپذیرند. لذا برای حذف اثر میدانها و نویزهای موجود و نیز برای حفظ و جابجایی کامل و صحیح سیگنالها، معمولاً این نوع کابلها را مجهز به اسکرین یا شیلد فلزی میکنند.
در صورتی که کابل در محلهایی استفاده شود که امکان وارد شدن صدمات مکانیکی بر آن وجود دارد، معمولاً از زره در ساختار داخلی استفاده میشود. اگر کابل در محیطهای حاوی هیدروکربنها، حلالها، روغن، نفت و مواد خورنده استفاده گردد، حتماً باید دارای روکش سرب در ساختارش باشد. در ساختار جایگزین، از روکش چند لایه شامل نوار آلومینیوم کوپلیمر، روکش پلی اتیلن و لایه ای از پلی آمید نیز استفاده میشود که آسیب بسیار کمتری به محیط زیست و کاربران وارد میکند.
تولید این کابلها براساس دو استاندارد BS/EN 50288 و استاندارد IEC 60092 صورت میگیرد. این استانداردها بیانگر مشخصات و خصوصیات ابعادی، الکتریکی، مکانیکی و حرارتی برای تولید و آزمون محصول هستند. از هر دو استاندارد میتوان هم در تولید کابلهای ابزاردقیق و هم در تولید کابلهای کنترل استفاده کرد. استاندارد IEC عمدتاً برای تولید کابلهای مورد مصرف شناورها و تجهیزات فراساحلی است.
نگاهی کلی به دو استاندارد وجود شباهتها و تفاوتهایی را نشان میدهد:
- حداکثر ولتاژ نسبی در استاندارد BS برابر با 90، 300 و 500 ولت A.C و در استاندارد IEC برابر با ولتاژ (300) 150/250 ولت A.C برای نصب ثابت است.
- کلاس هادی در استاندارد BS شامل مفتولی، نیمه افشان و افشان (کلاس 1، 2 و 5) در حالی که در استاندارد IEC فقط شامل نیمه افشان و افشان (کلاس 2 و 5) بوده. جنس هادی در هر دو استاندارد میتواند مس یا مس قلع اندود باشد.
- سطح مقطع مجاز کابلها در هر دو استاندارد از سایز 0.5 تا 2.5 میلیمتر مربع بوده و سایزهای ترجیحی در استاندارد IEC دو سایز 0.75 و 1.5 میلیمتر مربع است.
- جنس عایق در استاندارد BS میتواند یکی از مواد: PVC ،PE ،HFFR ، XLPE یا P.P و در استاندارد IEC میتواند یکی از مواد PVC/A ،EPR ، XLPE (و برخی مشتقات دو ماده آخر) انتخاب شود.
- برای ضخامت عایق در استاندارد BS عدد دقیقی تعیین نشده و فقط به ذکر حداقل ضخامت نقطه ای اکتفا شده است، در حالی که در استاندارد IEC بسته به نوع مواد مورد استفاده میتوان عدد دقیقی برای ضخامت عایق یافت. نکته جالب توجه این است که ضخامت عایق در استاندارد BS ارتباطی با جنس عایق نداشته و کلیه مواد دارای ضخامت یکسان هستند. بنابراین قابل انتظار است که فقط وزن مواد عایق در کابلهای این استاندارد متفاوت باشد. در تولید عایق بسیار مهم است که تولید یکنواخت باشد، زیرا یکنواخت بودن ضخامت عایق (سنتر بودن عایق) برای کاهش نامتعادلی خازنی شرط اساسی است. همچنین به دلیل اینکه در این کابلها مشخصات اهمی، خازنی – سلفی و L/R اهمیت فراوانی دارند توجه به مشخصات عایق اهمیت ویژه ای دارد.
- تعداد رشته سیم های هر دسته رشته در هر دو استاندارد میتوانند زوج، سه رشته ای یا چهار رشته ای باشند. سطح مقطعهای سایز پایین در استاندارد BS دارای طول تاب رشته های بهم تابیده کمتری بوده و اصطلاحاً جمعتر هستند.
- در هر دو استاندارد، دسته رشته ها میتوانند دارای اسکرین مجزا باشند. در استاندارد BS اسکرین مجزا میتواند به صورت بافت مسی یا مس قلع اندود (با درصد پوشش %60)، نوار (با اورلپ حداقل 20%) و یا ترکیبی از هر دو (با درصد پوشش 30%) باشد. قطر نامی رشته های بافت بسته به قطر زیر بافت میتواند 0.1، 0.15، 0.2، 0.3 یا 0.4 میلی متر باشد. اسکرین مجزا در استاندارد IEC فقط میتواند بصورت بافت با درصد پوشش 57.3% و یا نوار با همپوشانی حداقل 25%) باشد. قطر نامی رشته های بافت فقط میتواند در دو سایز 0.15 یا 0.2 میلی متر بسته به قطر زیر بافت باشد.
- سیم ارت بکار رفته در استاندارد BS فقط میتواند دارای سطح مقطع 0.5 میلیمتر مربع و مس قلع اندود بصورت نیمه افشان باشد در حالی که در استاندارد IEC سطح مقطع رشته سیم ارت برابر با سطح مقطع هادی اصلی، مس یا مس قلع اندود و به صورت نیمه افشان است. در این استاندارد یک لایه پلی استر نیز با حداقل اورلپ 20% بر روی اسکرین در هر دسته قرار میگیرد. این موضوع با توجه به اینکه معمولاً هر یک از المانهای زوج، تریپل یا کواد بطور جداگانه ارت میشوند دارای اهمیت ویژه ای است.
- ضخامت فیلر در هر دو استاندارد مقادیر مشخصی داشته و بسته به قطر زیر آن از جداول مربوطه تعیین میگردد. در صورت نیاز به استفاده از بدینگ یا روکش میانی، فرمولهای مربوطه استفاده میشود. باید دقت نمود که لازم است از قطرهای فرضی در محاسبات اولیه و در فرمولها استفاده نمود. ذکر این نکته قابل توجه است که در استاندارد IEC از دو عبارت پوشش میانی (فیلر) و روکش میانی استفاده شده است. تفاوت این دو فقط در جنس مواد بکار رفته است.
- پوشش فلزی برای محافظت از کابل در استاندارد BS از جنس فولاد گالوانیزه به صورت مفتولی یا نواری است. نوع مفتولی نیز میتواند به صورت بافت یا مفتول گرد/تخت استفاده گردد. در صورت استفاده از بافت، مفتول ها دارای قطرهای نامی 0.3 یا 0.4 میلیمتر با درصد پوشش 57% و در صورت استفاده از مفتول دارای قطرهای نامی از 0.9 تا 3.15 میلیمتر است. در صورت استفاده از نوار، ضخامت نامی نوارها 0.2، 0.5 یا 0.8 میلیمتر خواهد بود. قطر/ضخامت مورد استفاده بستگی به قطر فرضی زیر پوشش فلزی دارد. پوشش فلزی در استاندارد IEC بصورت بافت از جنس مس، مس قلع اندود، آلیاژ آلومینیوم یا فولاد گالوانیزه است. قطر نامی این رشته با توجه قطر فرضی زیر بافت می تواند 0.2، 0.3 یا 0.4 میلیمتر باشد.
- ضخامت روکش سرب و روکش نهایی کابل نیز با توجه به ساختار داخلی کابل از فرمولهای موجود در استانداردها به دست می آید.
منبع: لیلا سرخوش، کابل های ابزار دقیق: تولید، نشریه داخلی صنعت سیم و کابل، شماره 65، زمستان 1395