ظرفیت آلترناتورها، ترانسفورماتورها و وسایل برق رسانی توسط تلفات حرارتی آنها که تنها تابع مقدار جریان است و بستگی به ضریب توان ندارد تعیین میشود.
به طوری که توان مصرفی بارهای الکتریکی بستگی به ضریب توان آنها دارد و بنابراین برای استفاده مؤثر از ظرفیت آلترناتورها و ترانسفورماتورها و خطوط انتقال و توزیع لازم است ضریب قدرت بارها بزرگ باشد.
برای برق رسانی به نقاط مختلف از سیم ها و کابل ها استفاده میشود که در ساختمان آنها فلزات هادی جهت حمل جریان برق به نقاط مورد نظر و عایق های مناسب توسط میگر سنجیده می شود به منظور جلوگیری از نشت جریان به نقاط دیگر به کارگرفته میشود.
یک هادی با روکش عایق، سیم روکش داریا سیم عایق دار نامیده میشود و در صورتی که چند هادی عایق بندی شده در داخل یک غلاف مشترک قرار گیرند،
این مجموعه کابل نامیده میشود. در برق رسانی هوایی از سیم های بدون روکش استفاده میشود که سیم لخت نامیده میشوند.
هادیهای مورد استفاده در سیم ها و کابل ها از بین فلزاتی که به عنوان هادی در ساختمان سیم ها و کابل ها مورد استفاده قرار میگیرند مسی از همه معمول تر است و معمولاً از مس با درجه خلوص بالاتر از ۹۹/۵ درصد استفاده میشود تا از فعل و انفعالات شیمیایی ناخالصی ها جلوگیری به عمل آید.
مس در حرارت ۲۰ درجه سانتیگراد مقاومت مخصوصی برابر ۸-۱۰ × ۱۸۷۲۴ اهم بر متر در مقابل جریان مستقیم از خود نشان میدهد.
علاوه بر داشتن مقاومت الکتریکی کم، مس در مقابل اثرات جوی مقاوم است و دارای استحکام مکانیکی مطلوب میباشد و به سهولت میتوان آن را به اشکال دلخواه درآورد.
هادی دیگری که به این منظور مورد استفاده قرار میگیرد آلومینیوم است که مقاومت مخصوص آن ۱/۶۵ برابر مس است و وزن مخصوص آن سه برابر کمتر از مس میباشد و قیمت آن نیز کمتر است،
لیکن عوامل جوی بخصوصا رطوبت روی آن تاثیرات سوء، نظیر خونگی میگذارد و در اثر اکسیده شدن آن اکسید آلومینیوم حاصل میشود که حتمی عایق است.
دلایل استفاده از آلومینیوم در خطوط انتقال هوایی
استحکام مکانیکی آلومینیوم و نرمش آن برای قبول اشکال دلخواه به خویی مس نیست و به این دلایل آلومینیوم کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.
لیکن در سالهای اخیر به علتافزایش سریع قیمت مس، آلومینیوم بیشتر – مورد استفاده قرار گرفته است.
در خطوط انتقال هوایی به علت وزن و قیمت کمتر، آلومینیوم مورد استفاده قرار میگیرد و جهت استحکام مکانیکی این سیم ها به دور سیم های فولادی پیچیده میشود و یا آلیاژی از آلومینیوم و فولاد مورد استفاده قرار میگیرد.
در سالهای اخیر برای رفع مشکلات ناشی از حساسیت آلومینیوم نسبت به عوامل جوی
مانند رطوبت، سیمهای آلومینیومی را به جدار نازکی از مس مجهز میکنند. این سیم ها، سیمهای آلومینیومی با جدار مسی نام گرفته اند.
برای اینکه سیم های عایق دار یا کابل ها دارای قابلیت انعطاف برای حمل و نقل و نصب باشند، هادی را از تعدادی رشتههای یکنواخت که به صورت مارپیچ دور هم تاییده میشوند در این نوع ساختمان معمولاً یک سیم در وسط قرار میگیرد و شش سیم به دور آن تابیده میشود
- نکته : دقت کنید که در سیم های رشتهای یا افشان طول حقیقی رشتهها به استثنای رشته یا رشتههای وسط از طول سیم عایق دار بیشتر است و به این دلیل مقاومت سیم معمولاً چند درصد ازمقاومتی که براساس طول سیم محاسبه میکنیم بیشتر است
ساختمان سیم های عایق دار و کابلها ، یک سیم عایق دار از ۱۹ رشته هریک به قطر ۱/۵۳ میلیمتر تشکیل شده است در برق متناوب مقاومت سیم به علت خاصیت خودالقایی و تقسیم غیر یکنواخت جریان در سطح مقطع سیم از مقدار آن برای برق مستقیم قدری بیشتر است.
مقاومت ویژه مس خالص برای برق مستقیم در حرارت ۲۰ درجه سانتیگراد برابر ^ و ۱ × ۱۸۷۲۴ اهم متر است. هرچه درجه حرارت افزایش یاید “مقاومت ویژه به مس نیز بیشتر میشود.
عایقهای فورد استفاده در سیم های عایق دار و گابل های فشار ضعیف برای عایق کردن سیم ها و کابل ها از کاغذ، کاغذ آغشته به روغن، لاستیک طبیعی، لاستیک مصنوعی و پلاستیک استفاده میشده است.
فرکانس و ساختمان و اندازه سیم دارد. در فرکانس ۵۰ سیکل ضریب افزایش برای سیم یک رشتهای ۱/۰۲ است که برای سیم های افشان با تعداد رشتههای زیاد تا ۱/۰۵ افزایش مییابد.
این ضریب را با اK نشان میدهیم. به طوری که میدانیم در سیم های افشان، رشتهها به طور مارپیچ به هم تاییده میشوند و لذا طول رشتهها به استثناء رشتهای که در وسط قرار میگیرد از طول کابل با سیم عایق دار بیشتر است.
نظر به اینکه مقاومت را براساس طول سیم عایق دار یا کابل محاسبه میکنیم برای محاسبه مقاومت واقعی استفاده از ضریبی برابر یک برای سیم های یک رشتهای تا ۱/۰۴ برای سیم های افشان با رشتههای زیاد ضروری است. این ضریب را با وK نشان میدهیم.
” در مورد کابل های چند سیمی چون سیم ها به طور مارپیچ به هم تابیده میشوند طول حقیقی هر سیم از طول کابل بیشتر است و لذا استفاده از ضریبی برابر یک برای کابل یک سیمی تا ۱/۰۴ برای کابل های چند سیمی ضروری است که با K نشان داده میشود.