الأسلاك الكهربائية:
نحن محاطون بكابلات كهربائية واعتدنا على ذلك لدرجة أننا بالكاد نلاحظها، ومع ذلك إذا لم تكن موجودة فلن تكون المهام اليومية مثل تشغيل ضوء الغرفة أو استخدام المصعد أو تشغيل الحاسوب ممكنة، ويقصد بكلمة سلك أنه مسار مادي يتم من خلاله نقل إشارة أو طاقة باستخدام خاصية فيزيائية به تسمى خاصية التوصيل الكهربائي وهي تحدد مجال استخدام كل مادة وتعبر عن قدرة المادة على حمل أو تمرير التيار من خلالها.
أنواع الأسلاك الكهربائية واستخداماتها:
يمكن تعريف الأسلاك الكهربائية بأنها الموصلات التي تنقل الكهرباء من مصدر التوليد مثل محول قريب إلى المنزل أو مكان العمل إلى مكان الاستهلاك، كما أنها تستخدم في توصيل الكهرباء في الأجهزة الإلكترونية وتأتي بأحجام وأغلفة مختلفة لتتناسب مع الأحمال الكهربائية المختلفة والظروف المختلفة التي تستخدم بها، وهي مصنوعة بشكل أساسي من النحاس وتعتبر من أهم استخدامات النحاس، ويمكن استخدام الألمنيوم والألمنيوم المغطى بالنحاس ولكن بسبب أنها اقل كفاءة من ناحية الموصلية الكهربائية فإنها تتطلب سمكا أكبر لتحقيق نفس الكفاءة، وتقسم الكابلات من ناحية الاستخدام إلى ثلاث أنواع:
الأسلاك أحادية الموصل:
تعتبر من أشهر الأسلاك الكهربائية واستخداماتها متنوعة حسب النوع منها إذ يوجد بنوعين الأول هو الأسلاك المجدولة والثاني هو الأسلاك المصمتة، تستخدم الأسلاك المجدولة في العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة شحن التلفونات لأنها مرنة، أما الأسلاك الصلبة فهي صعبة التوصيل إلا أنها توصل الكهرباء بشكل أفضل وتستخدم عند التوصيل لمسافات طويلة، يمتاز هذا النوع بأنه مغلف بالنايلون المقاوم للحرارة العالية والرطوبة والماء.
الأسلاك متعددة الموصلات:
تعتبر من أنواع الأسلاك الكهربائية واستخداماتها خلف الجدران ولتوصيل الأجهزة الثقيلة مثل الغسالات وغيرها من الكهربائيات، تتكون هذه الأسلاك من سلك حي أو ساخن وسلك أرضي والأسلاك المحايدة المجموعة مع بعضها البعض ضمن غلاف بلاستيكي، يعتبر هذا النوع شائع بلونه الأسود وتستخدم مع الدوائر الكهربائية ١١٠/٢20.
الأسلاك المعدنية:
يتكون هذا النوع من الأسلاك الكهربائية من سلك ساخن وسلك أرضي وسلك محايد مجموعة مع بعضها البعض ضمن غلاف معدني حلزوني عادة ما يكون من معدن الألمنيوم، يستخدم هذا النوع في التطبيقات الصناعية ويعود ذلك إلى قدرته على تحمل الأحمال الثقيلة إضافة لقدرة الغلاف المعدني على حماية الأسلاك الداخلية من التعطل والتقليل من مخاطر الحريق، إلا أن هذا النوع يعتبر الأكثر تكلفة وذلك بسبب المواد المصنوع منها والتطبيقات التي يخدمها.
المواد الأولية المستخدمة في صناعة الكابلات:
تستخدم في صناعة الكابلات العديد من المواد الأولية منها العوازل ومنها النواقل وسنذكرها فيما يلي فالمواد المستخدمة كعازل هي:
- البولي فينيل كلوريد.
- البولي إيثلين التشابكي.
- العزل المطاطي.
- العزل بالزيت.
- ورنيش العزل اللاصق.
- العزل المعدني.
أما المواد التي تستخدم في تصنيع الجزء الناقل هي:
- النحاس.
- خليط النحاس.
- الألمنيوم.
- الحديد.
مميزات استخدام النحاس في الأسلاك الكهربائية:
يعد النحاس المعدن الأمثل لأنواع الأسلاك الكهربائية واستخداماتها حيث أنه بالإضافة لكونه موصل جيد يمتاز بأنه عالي الليونة مما يسمح بتشكيله بسماكة قليلة جدا ولديه القدرة على التعامل مع كمية أكبر من الطاقة الكهربائية ويتطلب عزل أقل، بالإضافة إلى أنه يمتلك قدرة كبيرة على مقاومة الحرارة والقضاء على معظم قضايا الحمولة الزائدة وتمتاز الأسلاك النحاسية بأنها مقاومة للتآكل على الرغم من إمكانية تشكل الصدأ وهو تشوه ناتج عن أكسدة الحديد إلا أن النحاس لا يفقد كفاءته في هذه الحالة.
محتويات معمل الأسلاك الكهربائية ومساحته:
يعتبر مصنع الكابلات من المصانع الضخمة جدا لذلك يجب أن لا تقل مساحة المعمل عن ٢٠٠٠ متر مربع لكي تستوعب حجم الآلات والتخزين وليتحرك العمال بسهولة داخل المعمل ويجب أن يحتوي المعمل على المواصفات التالية:
- عدد من خطوط الإنتاج لا يقل عن ٢ خط إنتاج.
- عدد خطوط سحب نحاس يساوي إلى نصف عدد خطوط الإنتاج.
- منطقة تغليف مع عدد خط تغليف يساوي نصف عدد خطوط الإنتاج.
- ورشة صيانة متكاملة.
- خط تحميل وتنزيل.
- منطقة إدارية متكاملة.
- طرق داخلية لتحميل وتنزيل بكرات الأسلاك والمواد الأولية.
الآلات المستخدمة في مصنع الأسلاك الكهربائية والعمالة المطلوبة:
من أهم الوسائل التي تساعد جدا في تحقيق النجاح والربح هو العمالة الماهرة والمدربة وكلما كانت العمالة ذات خبرة كلما زاد الإنتاج والعمل بجودة عالية، لذلك يجب توافر العديد من العمال أصحاب الخبرة العالية، أما الآلات المستخدمة في عملية الصناعة هي:
- آلات سحب الأسلاك.
- الالات الجدل.
- آلات دعم الأسلاك وتسليحها.
- آلات العزل والتغليف.
المراحل الإنتاجية الأساسية في عملية تصنيع الكابلات:
مرحلة سحب الأسلاك:
المرحلة أساسية في تصنيع الكابلات فإن هذه الكابلات على اختلاف أنواعها تمر بهذه المرحلة ومن المعروف أن الموصلات الكهربائية تصنع عادة من النحاس أو الألمنيوم حيث تكون المواد الخام المستخدمة على شكل ملفات تحتوي قضيب بقطر معين وثابت عالميا حسب المواصفات الخاصة بالكابلات، يتم في هذه المرحلة إنزال قطر السلك المسحوب إلى قطر أقل ليتناسب هذا السلك الجديد مع الموصل المطلوب تصنيعه، يتم إنزال أقطار الأسلاك من خلال مكائن متعددة أهمها ماكينة (Rod Breakdown) لسحب الأسلاك، حيث تعتمد آلية السحب على تمرير السلك أو القضيب من خلال قالب له فتحة دائرية ذات قطر أقل من قطر السلك المدخل فيتم تمري السلك من هذه الفتحة فيحدث ما يسمى استطالة بسبب الشد المطبق عليه وهكذا يمر السلك بعدة قوالب موضوعة على التوالي ليتم الحصول على القطر المطلوب ثم بعد ذلك يدخل على مرحلة التخمير التي تتم في الأسلاك الكهربية النحاسية بالتسخين ثم التبريد الفجائي.
مرحلة الجدل:
تخضع المواد الخام لهذه العملية، من أجل إنتاج موصل كهربائي ذو مساحة مقطع معلوم وخواص كهربائية معينة إلا أنه يستثنى من هذه الموصلات المصمتة فهي عبارة عن ساك واحد بقطر معين يعطي مساحة معلومة، فتقسم الموصلات الكهربائية إلى أربعة أقسام وهي كالتالي:
الموصل الدائري المتعدد:
يتكون من أسلاك متجانسة القطر ومجدولة بشكل لولبي حول سلك محوري لتشكيل ٧ أسلاك.
الموصلات الدائرية المتعددة المضغوطة:
يتكون هذا الموصل من أسلاك مجدولة بشكل لولبي حول سلك محوري مشكلة طبقات متتالية وتكون هذه الأسلاك مضغوطة لتعطي شكلا دائري وأملس.
الموصلات المتعددة على شكل قطاع:
تكون هذه الأسلاك مضغوطة ومشكلة على شكل قطاع ربع دائري أو ثلث دائري وأملس.
الموصلات المرنة:
يتكون هذا الموصل من أسلاك بقطر قليل يتفاوت من ٠.٢ مم إلى ٠.٦١ مم وذات عدد كثير مجدولة على شكل حزم دون محور أو نسق معين.
مرحلة العزل:
العزل في الكابلات هو عملية تغطية الموصل الكهربائي بطبقة من مادة عازلة من خلال عملية تسمى بالبثق، هذه العملية من أهم العمليات الإنتاجية وأدقها في تصنيع الكابلات المعزولة هي التي تفصل كهربائيا وتحمل فروق الجهد المطبقة عليها بين الأطوار، وهي تختلف إما من خلال اللون أو الطباعة ..الخ.
مرحلة التجميع:
بعد أن تتم صناعة الموصل وعزله بالمادة المناسبة يصبح جاهزا للتجميع لتشكيل القلب الداخلي للكبل، ويجب الإشارة إلى أن هذه المرحلة ليست مطلوبة في كل حالات صناعة الكابلات حيث أنها تتم عند الحاجة لجمع أكثر من قلب خاصة بشكل حلزوني.
مرحلة العزل الداخلي:
عند الانتهاء من مرحلة تجميع الكبل لا بد من تنظيم شكله إن كان الكبل غير مسلح ليأخذ الشكل الدائري المطلوب فيتم عزله بطبقة العزل الداخلية أو يتم تغليفه حيث يلف على الكابل خلال عملية التجميع ولكن بعد جدل الأكوار.
مرحلة التسليح:
حيث يقسم تسليح الكابلات إلى نوعين الأول هو التسليح بالأسلاك والثاني هو التسليح بالشريط المعدني أما من حيث
المادة المستخدمة هي أما مواد فرو مغناطيسية أو مواد الغير فرو مغناطيسية حيث أن المادة الأولى ذات نفاذية للمجال
الكهربائي أما الثانية فهي عازل مغناطيسي ولكل منها استخداماتها حسب عملية التصنيع المطلوبة.
مرحلة العزل الخارجي:
في المرحلة الأخيرة وبعد أن تنتهي جميع المراحل بنجاح يتم تغطية الكابل بطبقة من ال PVC بسماكة معينة تتراوح
بين ١.٥ إلى ٣.٠ مم حسب المواصفات العالمية .
بعد الانتهاء من جميع المراحل الإنتاجية السابقة في صناعة الكابلات يتم لف الكابل على بكرات كبيرة تصل إلى قطر
٣ م حيث يتم لف الكابل في مرحلة التسليح على شكل درم ثم بعد الانتهاء من تصنيعه ينتقل إلى مكنة التلبيس فيتم
إجراء عملية عزل كما تمت في مراحل العزل السابقة لكن باستخدام مواد من نوع مختلف لها مواصفات أفضل من
ناحية الخواص الميكانيكية فهذه الطبقة تتحمل إجهادات أكبر فيجب أن تتحمل ظروف جوية وغيرها.
ملاحظة: إن هذه الأرقام والدراسة تختلف حسب حجم ونوعية الآلات والمعدات المستخدمة في المعمل
