تاثیر سیم و کابل بر افزایش مصرف برق

در سیستم‌های الکترونیکی، کابل و سیم جزء مهم‌ترین تجهیزات محسوب می‌شوند که برای انتقال برق بین قطعات و دستگاه‌های مختلف کاربرد دارد. انواع مختلفی از سیم و کابل در بازار وجود دارد که براساس ضخامت، مفتولی یا افشان بودن، نوع عایق و میزان قطر و ضخامت انتخاب می‌شوند. انتخاب نادرست این محصولات می‌تواند بر روی مصرف برق ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی تاثیر مستقیم داشته باشد. در ادامه قصد داریم به تاثیر سیم و کابل بر افزایش مصرف برق بپردازیم.

تاثیر سیم و کابل در افزایش مصرف برق

کابل و سیم استاندارد اصلی‌ترین قسمت‌های تاسیسات الکتریکی هستند که برق را از منبع دریافت و آن را به سایر نقاط سیستم می‌رسانند. سطح مقطع سیم و یا میزان ضخامت آن می‌تواند بر روی بارهای خانگی و صنعتی تاثیر داشته باشد. همچنین نوع طراحی، کیفیت و تعداد رشته‌های سیم و کابل بر روی بازدهی انرژی و میزان مصرف کلی برق تاثیر زیادی دارد.

در واقع بارهای صنعتی و خانگی از طریق سیم‌ها و کابل‌ها به منبع برق متصل و تغذیه می شود. بنابراین غیراستاندارد یا نامناسب بودن آن‌ها می‌تواند بر روی میزان برق دریافتی تاثیر مستقیم داشته باشد. شما می‌توانید با انتخاب سیم و کابل  با سطح مقطع مناسب می‌توانید شرایط بهینه‌تری را برای بار و شبکه ایجاد کنید تا میزان مصرف برق کاهش یابد.

تاثیر قطر سیم در کاهش مصرف برق

قطر یا میزان ضخامت سیم برق می‌تواند بر روی میزان مصرف برق نیز تاثیر مستقیم داشته باشد. هر چه سیم قطر و ضخامت بیشتر و بزرگتری داشته باشد، میزان مقاومت آن کمتر می‌شود و در نتیجه جریان بیشتری از آن عبور می‌کند.

در مقابل، وقتی میزان قطر سیم و کابل کوچکتر باشد، مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد و در نتیجه باعث کاهش جریان کمتر از آن می‌شود.

به همین دلیل است که سیم و کابل باید با توجه به نیاز ساختمان انتخاب شود. برای مثال در خانه‌های مسکونی از سیم برق 1 میلی متر مربع، 1.5 میلی متر مربع، 2.5 میلی متر مربع، 4 میلی متر مربع، 6 میلی متر مربع و 10 میلی متر مربع و …. استفاده می‌شود.

این سیم‌ها از نظر ظرفیت حمل جریان با همدیگر تفاوت دارند. مطابق با استانداردهای جهانی سیم‌هایی که برای برق‌کشی ساختمان‌های مسکونی استفاده می‌شوند با شماره‌ میلی متر مربع مشخص شده‌اند که عبارتند از:

• سیم برق 1 میلی متر مربع: ظرفیت حمل جریان 6~8A
• سیم برق 1.5 میلی متر مربع: ظرفیت حمل جریان 8~15A
• سیم برق 2.5میلی متر مربع: ظرفیت حمل فعلی 16~25A
• سیم برق 4 میلی متر مربع: ظرفیت حمل فعلی 25~32A
• سیم برق 6 میلی متر مربع: ظرفیت حمل فعلی 32~40A
• سیم برق 10 میلی متر مربع: ظرفیت حمل فعلی 40~65A

در واقع باید گفته میزان قطر یا ضخامت سیم با میزان مصرف برق هیچ ارتباطی ندارد؛ اما مقاومت سیم با قطر آن رابطه مستقیم دارد که در بالا به آن پرداختیم. هر چقدر قطر سیم نازک‌تر باشد، این محصول مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد. در سیم‌های نازک‌تر، میزان مقاومت در زمان جریان برق بیشتر است و در نتیجه انرژی بیشتری مصرف می‌شود. این موضوع به مرور زمان باعث فرسوده شدن سیم برق هم می‌شود.

سیم برق نازک به 2 دلیل برق بیشتری مصرف می‌کند:

وقتی سیم نازک است، میزان مقاومت آن افزایش می‌یابد و گرمای بیشتری تولید می‌کند که توان مصرفی آن را افزایش می‌دهد.

وقتی سیم نازک باشد، افت ولتاژ اتفاق می‌افتد و در مقابل ولتاژ بار نهایی کم است که منجر به کاهش راندمان دستگاه و افزایش جریان می‌شود و میزان مصرف برق را افزایش می‌دهد.

مهم‌ترین نکات برای تهیه سیم و کابل

با توجه به تاثیر سیم و کابل بر افزایش مصرف برق و اینکه می‌توانند در افزایش راندمان دستگاه‌های مصرف‌کننده و میزان برق داشته باشد، باید در زمان خرید سیم افشان یا کابل به چند نکته دقت داشته باشید:

• ظرفیت یا جریان مجاز کابل
• میزان افت ولتاژ
• توجه به حفاظت مدار
• بار اتصال کوتاه مجاز
• شرایط مکانیکی
• شرایط محیطی نصب کابل و سیم
• سطح مقطع کابل

تاثیر جریان مجاز کابل بر مصرف برق

وقتی برق از کابل یا سیم عبور می‌کند، باعث گرم شدن آن‌ها می‌شود و اگر میزان حرارت افزایش یابد، به مرور زمان عایق سیم و یا کابل را خراب می‌کند. با این حساب باید میزان گرمایی که در کابل و یا سیم تولید می‌شود، در حد متعادل باشد تا به عایق آن‌ها آسیبی وارد نکند.

از سوی دیگر گرمای تولید شده باید به محیط اطراف منتقل شود. به این صورت که گرمای تولید شده در هادی به محیط اطراف آن منتقل شود و بر روی یک نقطه از آن متمرکز نشود.

از سوی دیگر طبق استانداردهای بین‌المللی، درجه حرارت عایق در سطح هادی در کابل‌های PVC نباید از 70 درجه سانتیگراد بیشتر شود. در این محصولات ظرفیت جریان مجاز مطابق با محل و شرایط استفاده، طول و اندازه هادی، سطح مقطع و تعداد هادی‌ها مشخص می‌شود.

شرکت‌های تولیدکننده برای در نظر گرفتن عایق سیم و کابل مطابق با استانداردهای جهانی عمل می‌کنند. هر سیم یا کابل براساس ضخامت یا قطر دارای یک عایق با توانایی تحمل گرماست.

میزان افت ولتاژ سیم و کابل

از دیگر نکات مهمی که در زمان خرید کابل افشان باید به آن‌ها توجه کنید، بررسی افت ولتاژ از منبع تغذیه تا محل بار است. زیرا افت ولتاژ بر روی عملکرد دستگاه‌های برقی تاثیرات منفی دارد و باعث می‌شود:

• در تجهیزات صنعتی گشتاور راه‌اندازی و گشتاور حداکثر دستگاه را کاهش می‌دهد. در دستگاه‌های 3 فاز، افت ولتاژ نباید از 3 درصد ولتاژ نامی بیشتر شود.
• در لامپ‌های رشته‌ای باعث کاهش نور لامپ و افزایش نور قرمز می‌شود.
• در لامپ گازی باعث خاموشی کامل آن می‌شود.

توجه به عایق و هادی کابل و سیم

یکی دیگر از نکات مهم برای انتخاب سیم و کابل مناسب توجه به حفاظت مدار است که به نوع سیم و روکش آن اشاره دارد. مس، آلومینیوم، برنج و فولاد از جمله آلیاژهایی هستند که برای تهیه هادی استفاده می‌شوند و هر کدام ویژگی متفاوتی برای عبور برق دارند. در این مورد باید گفت مس خالص در اولویت قرار دارد و سپس باید آلومینیوم خالص را برای انتخاب کابل و سیم انتخاب کنید.

عایق هم می‌تواند روی عملکرد این محصولات تاثیر داشته باشد و از اجزای داخلی کابل و سیم در برابر محیط بیرونی محافظت کند. عایق مناسب و استاندارد از نشت جریان الکتریکی جلوگیری می‌کند.

انواع مختلف عایق می‌تواند از جنس پلی اتیلن، پی وی سی و یا نئوپرن باشد. انتخاب هر یک از این عایق‌ها باید با توجه به ولتاژ کابل، شرایط محیطی و کاربرد کابل و سیم صورت بگیرد.

بررسی مدار اتصال کوتاه مجاز سیم و کابل

بار یا مدار اتصال کوتاه یکی دیگر از نکات برای خرید این محصولات است. توانایی مکانیکی سیم یا کابل باید با مدار اتصال کوتاه برابر و یا از آن بیشتر باشد. زیرا بعد از اتصال کوتاه، کابل باید بتواند بدون فشار مکانیکی به کار خود ادامه دهد. در این مواقع اندازه و ابعاد کابل یا سیم می‌تواند روی مدار اتصال کوتاه آن‌ها تاثیر مستقیم داشته باشد.

در نظر گرفتن شرایط مکانیکی

شرایط مکانیکی کابل و سیم می‌تواند بر روی واکنش آن‌ها در مقابل نیروهای بیرونی تاثیر داشته باشد. از جمله مشخصات مکانیکی سیم و کابل که در شرایط محیطی روی مقاومت آن تاثیر دارد باید باید به موارد زیر اشاره کنیم:

• مقاومت در برابر سایش
• میزان مقاومت سیم و کابل در برابر برش و پارگی
• مقاومت در برابر افزایش طول و کشیدگی
• انعطاف پذیری و توانایی خم شدن در شرایط عادی و تحمل خمیدگی‌های مکرر
• به یاد داشته باشید که متریال سیم و کابل می‌تواند روی استانداردهای مکانیکی آن تاثیر زیادی داشته باشد.

در نظر گرفتن شرایط محیطی نصب کابل و سیم

نحوه نصب و استفاده از کابل و سیم نیز بر روی میزان جریان قابل تحمل تاثیر زیادی دارد و می‌تواند افزایش دما در محیط را به دنبال داشته باشد.

برای خرید کابل مناسب باید به کابل‌های مجاور و میزان کششی که بر روی کابل مورد نظر وارد می‌شود، توجه داشته باشید. بهترین کابل‌های بازار تحت تاثیر میزان دما و کشش وارده قرار نمی‌گیرند. اما برای اینکه بتوانید چنین محصولی را تهیه کنید باید به جنس هادی (مسی یا آلومینیوم خالص)، نوع عایق و تعداد رشته‌های هادی توجه داشته باشید.

انتخاب کابل و سیم براساس سطح مقطع هادی

سطح مقطع این محصولات باید با توجه به موارد زیر انتخاب شود:

• نوع سیستم برق‌کشی (تک فاز یا سه فاز بودن)
• میزان جریان عبوری (آمپر)
• طول کابل و سیم
• افت ولتاژ مجاز مجاز سیم و کابل
• شرایط و محیط نصب (در داخل ساختمان یا در هوای آزاد)
• جنس هادی (مس یا آلومینیوم)
• حداکثر مقاومت ظاهری کابل و سیم
• جریان مجاز برق
• روش سیم‌کشی (توکار یا روکار بودن
• اثر هارمونیک‌ها روی هادی

تنش‌های الکترومکانیکی ناشی از اتصال کوتاه

یک تاثیر سیم و کابل بر افزایش مصرف برق با توجه به تنش‌های الکترومکانیکی ناشی از اتصالات کوتاه مشخص میشود. برای اینکه بدانید چه نوع سیم و کابل با سطح مقطع مشخص برای ساختمان شما مناسب‌تر است به این فاکتورها توجه داشته باشید:

• بررسی مشخصات بار محصول (میزان افت ولتاژ مجاز، میزان جریان یا ضریب توان)
• فاصله بار تا تابلو یا طول کابل
• بررسی مشخصات مسیر عبور کابل و سیم (میزان درجه حرارت)

تاثیر طول سیم و کابل بر افزایش مصرف برق

میزان مقاومت الکتریکی سیم و کابل تا حد زیادی تحت طول آن‌ها قرار می‌گیرد. به طوری که هر چقدر طول این محصولات بیشتر باشد، میزان مقاومت الکتریکی آن‌ها نیز افزایش می‌یابد. در نتیجه در سیم و کابلی که طول بیشتری داشته باشد، افت ولتاژ اتفاق می‌افتد.

این می‌تواند بر روی کارایی تجهیزات الکتریکی و میزان مصرف برق تاثیر مستقیم بگذارد. از سوی دیگر خطرات زیادی را نیز به دنبال دارد. به همین دلیل گفته می‌شود طول سیم و کابل نباید بیش از حد بلند باشد.

تاثیر عایق سیم و کابل بر میزان مصرف انرژی

یکی دیگر از مواردی که بر روی میزان مصرف برق و راندمان دستگاه‌های برقی تاثیر دارد، عایقی است که در سیم و یا کابل به کار می‌رود. اگرچه مهم‌ترین دلیل استفاده از روکش برای جلوگیری از خطرات برق‌گرفتگی و اتصالات و یا آتش‌سوزی است؛ اما می‌تواند از اتلاف گرما و انرژی سیم و کابل  نیز جلوگیری کند.

همانطور که اشاره کردیم انواع مختلفی از عایق برای این محصولات استفاده می‌شود. هر چقدر کیفیت روکش بالاتر باشد، در جذب افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش تلفات ناشی از جریان‌های سرگردان و گرمای تولید شده هادی تاثیر زیادی دارد. PVC، XLPE یا تفلون از جمله متریال‌های پرکاربرد برای تهیه عایق کابل و سیم هستند.

مقایسه سیم‌های مسی و آلومینیومی از نظر بهره‌وری انرژی

دو فلز پرکاربرد برای تولید انواع کابل و سیم برق، آلومینیوم و مس است. هر کدام از این فلزات مزیت‌ها و معایب خاص خود را دارند:

میزان راندمان سیم‌های مسی

مس دومین فلز ی دنیا بعد از نقره است. سیم و کابل‌های مسی قدرت بیشتری (در مقایسه با آلومینیوم) برای انتقال جریان برق دارند. این محصولات در برابر جریان الکتریکی مقاومت کمتری دارند و در انتها انرژی کمتری به هدر می‌رود. این موضوع باعث افزایش بهره‌وری کابل‌ها و سیم‌های مسی می‌شود.

میزان راندمان سیم‌های آلومینیومی

سیم و کابل آلومینیومی در مقایسه با محصولات مسی راندمان کمتری دارند، اما چون سبک‌تر هستند و قیمت کمتری دارند، از آن‌ها برای مسیرهای طولانی و پروژه‌های سبک استفاده می‌شود.

تاثیر دما و شرایط محیطی بر عملکرد سیم و کابل‌ها

عملکرد کابل‌ها و سیم‌های برق تا حد زیادی تحت دمای محیط قرار می‌گیرد. گرما و حرارت محیط می‌تواند روی عملکرد و راندمان کابل ها و سیم‌های برق تاثیر داشته باشد. اما به همان میزان سرما هم می‌تواند برای این تجهیزات برق مضر باشد. به طوری که عایق سیم و کابل باعث شکنندگی و کاهش انعطاف‌پذیری عایق آن‌ها می‌شود.

یکی دیگر از عوامل محیطی که می‌تواند راندمان و عملکرد کابل و سیم را تحت تاثیر قرار دهد، رطوبت است. نفوذ این عامل به داخل هادی باعث افت عملکرد آن‌ها می‌شود. به همین دلیل باید با توجه به شرایط محیطی (گرما، سرما، رطوبت و …) کابل و سیم  را انتخاب کنید.

بهینه سازی مصرف برق با سیم و کابل‌های هوشمند

یکی از جدیدترین انواع سیم و کابل بازار هوشمند طراحی شده است که با استفاده از تکنولوژی روز تولید می‌شوند. فناوری‌های به کار رفته در این محصولات به بهینه‌سازی مصرف برق کمک زیادی می‌کند. از آنجا که کابل‌های هوشمند با کمک سنسورهای هوشمند جریان برق را به صورت مداوم پایش می‌کنند، اطلاعات دقیق‌تری در مورد میزان مصرف انرژی ارائه می‌دهند.

از سوی دیگر کابل هوشمند با کسب اطلاعات دقیق‌تر می‌‌توانند مصرف انرژی را کاهش دهند. این کابل‌ها و سیم‌های برق با شناسایی اتصالات غیرمجاز و ناهنجاری‌ها می‌توانند به صورت اتوماتیک جریان برق را قطع کنند و مانع از هدر رفتن انرژی شوند.

جدیدترین کابل‌ها و سیم‌های برق حتی توانایی تنظیم مصرف برق براساس زمان و نیاز دستگاه‌های برقی را نیز دارند. در نتیجه استفاده از آن‌ها می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و صرفه‌جویی در مصرف انرژی موثر باشد.

سیم‌کشی استاندارد برای کاهش تلفات انرژی

یکی دیگر از نکات مهم در کاهش مصرف برق و تلفات ناشی از افت ولتاژ، سیم کشی استاندارد و درست است. اجرای دقیق سیم کشی و طراحی مناسب می تواند مقاومت در مدارها را کاهش دهد و از سوی دیگر از افت ولتاژ نیز جلوگیری کند.

در سیم‌کشی اصولی از سیم‌ها با قطر مناسب استفاده می‌شود و مواد باکیفیتی که در روکش‌ها به کار می‌رود، باعث انتقال موثرتر انرژی و جلوگیری از اتلاف آن می‌شود.

در آخر

سیم و کابل می‌تواند بر روی راندمان دستگاه‌های برقی تاثیر زیادی داشته باشد. انتخاب نادرست این محصولات باعث آسیب شدید به برخی از دستگاه می‌شود و مصرف برق را نیز افزایش می‌دهد. به همین دلیل باید در انتخاب آن‌ها با دقت بیشتری عمل کنید. در فروشگاه بازاری انواع مختلفی از سیم و کابل همراه با مشخصات آن‌ها عرضه می‌شود. با توجه به تاثیر سیم و کابل بر افزایش مصرف برق بهتر است در تهیه این محصولات با حساسیت بیشتری اقدام کنید.