مراحل وطرق صناعة الكابلات المنخفضة الجهد

....تابع مرحلة صناعة الموصل الكهربائي....
............
.
ثانياً: مرحلة الجدل (Stranding)
تخضع المواد الخام التي تم ذكرها سابقا جميعها لهذه العملية, من اجل انتاج موصل كهربائي ذو مساحة مقطع معلوم وخواص كهربائية معينة ساقوم بتفصيلها...
.
الا انه يستثنى من هذه الموصلات -الموصلات المصمتة-(Solid Conductors) فهي عبارة عن ساك واحد بقطر معين يعطي مساحة معلومة.
.
- مثال:الاسلاك المستخدمة في لف المحركات الكهربائية (Solid Conductor)
الشكل التالي يبين كابل مكون من موصل مصمت:

.
.

....من حيث التقسيم....
.
تنقسم الموصلات الكهربية بعد استثناء الـ Solid conductors الى اربعة اقسام وهي كما يلي:
.
1)ٍ الموصل الدائري المتعدد (RM: Round Mulitple)
.
يتكون هذا الموصل من اسلاك متجانسة القطر و مجدولة بشكل لولبي حول سلك محوري لتشكل 7 اسلاك ثم ان كان القياس يحتاج اسلاك اكثر يتم جدل طبقات متتالية كما هو موضح في الجدول التالي:
,_______________layers________________,
No. of wires 5th 4th 3rd 2nd 1st center
...1.......+.....6...................... ................................. =..........7
...1.......+.....6....+...12............ ...............................=........ .19
...1.......+.....6....+...12...+...18... ............................=.........37
...1.......+.....6....+...12...+...18... +....24..................=.........61
...1.......+.....6....+...12...+...18... +....24...+.. 30......=.........91
.
....انظر الشكل التالي


.
.
كما هو ظاهر في الجدول فإن عدد اسلاك الموصل هو واحد مما يلي (7,19,37,61,91) وحسب التركيب الخاص بعدد الاسلاك. هذا حسب المواصفات الـ IEC Standard و BS 6360 يجدر بالذكر هنا انه يوجد تركيب مختلف حسب المواصفات الامريكية ASTM ولكنها غير منتشرة كالسابقة.
.
.
2) الموصلات الدائرية المتعددة المضغوطة (RMC: Round Multiple Copmacted)
يتكون هذا الموصل من اسلاك مجدولة بشكل لولبي حول سلك محوري مشكِّلََةً طبقات متتالية وتكون هذه الاسلاك مضغوطة لتعطي شكلا دائري واملس Smooth اكثر من الموصل الـRM. انظر الشكل التالي


كما هو في الشكل فإنه من الممكن ان نحصل على موصل بمساحة المقطع المطلوب وبحيز اقل من الموصل الـRM. للحصول على موصل كما في الشكل اعلاه يتم ضغط الموصل بعد جدل الطبقة الاولى 1st lsyer من خلال اختيار قالب Die ذو قطر اقل من قطر الاسلاك المجدولة, ثم يتم جدل طبقة اخرى حول الموصل المضغوط ثم يتم ضغطه ايضا وهكذا حتى الوصول الى الطبقة الاخيرة.
.
.
3) الموصلات المتعددة على شكل قطاع (SM:Sector Shaped Multiple)
يتكون هذا الموصل من اسلاك مجدولة بشكل لولبي حول سلك محوري مشكِّلََةً طبقات متتالية وتكون هذه الاسلاك مضغوطة و مشكّلة على شكل قطاع لتعطي شكلا ربع دائري او ثلث دائري واملس Smooth
انظر الشكل التالي

.
.
4) الموصلات المرنة (Flexible Conductors)
يتكون هذا الموصل من اسلاك ذات قطر قليل يتفاوت من 0.2mm الى 0.61mm, وذات عدد كثير مجدولة
على شكل حزم دون محور او نسق معين, على غرار الموصلات التي سبق ذكرها. انظر الشكل التالي

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
.

...هذه هي الموصلات الكهربائية الاكثر انتشارا من حيث التصنيف...
.....اما من حيث الانتاج.....
1)......RM

.
في حالة موصلات الـRM الغير مضغوطة يتم تمرير سلك المحور من خلال قالب دائري و توزع ال6اسلاك حوله بشكل متتابع ثم يتم سحب الاسلاك جميعها مع عملية جدل للموصل كما هو بالشكل التالي:

.الصورة التالية هي قالب Die

.
حيث تصبح هذه الاسلاك موصلا واحدا مجدول طبقة واحدة او اكثر. من الامور المهمة في عملية التصنيع هي اولا مقاومة الموصل بشكل اساسي و اتجاه الجدل وقد يكون اتجاه الجدل اما S او Z وفي هذا النوع من الموصلات وحسب المواصفات التي ذكرتها سابقا فإن الجدلة النهائية اي الظاهرة على سطح الموصل يجب ان تكون باتجاه Z وتعاكس كل طبقة اتجاه الجدل للطبقة التي تحتها. بالاضافة الى طول الجدلة وهي تعبر عن الطول اللازم لسلك حتى يتم دورة كاملة حول المحور.
.
2).....RMC.

.
اما من حيث الانتاج فانه و في حالة موصلات الـRMC يتم تمرير سلك المحور من خلال قالب دائري ومن حوله اسلاك الطبقة التالية الا ان الفرق هنا ان القالب Die المستخدم له قطر اصغر من القطر المستخدم في الموصل الRM حتى يتم ضغط الاسلاك لياخذ الموصل الشكل الدائري كما هو بالشكل الخاص بالRMC في الاعلى. الصورة التالية هي ماكينة تسمىبـ(Cage Strand)

تقوم هذه الماكينة بعد تحميلها ببكرات الاسلاك داخل قفص بالدوران, حيث يدور القفص بكل البكرات الموجودة فيه لتحصل عملية الجدل. وهذه هي صورة الماكينة موضحة كيفية التحميل:

3).......SM

.
بالنسبة للموصلات على شكل قطاع SM فيتم تصنيعها كما تصنع الموصلات الRMC حيث تضغط الاسلاك اولا ثم يمر الموصل بين بكرتين Rolls تشكلانه على شكل قطاع. و هذا النوع من الموصلات يصنع من قياس 25mm2 واكبر. يتم تشكيله من خلال رولّ على شكل قوس واخر على شكل زاوية. قد تكون هذه الزاوية 90درجة او 120درجة الاولى تستخدم لتكوين كابل من اربع موصلات(اكوار) والاخير يستخدم لعمل كابل من ثلاث موصلات (اكوار).
.
4).....Flexible

الموصلات المرنة يتم جدلها بشكل حزمة (Bunch) من اسلاك رفيعة او مجموعة من الحزم عند تصنيع الموصلات ذات الاحجام الكبيرة. وتسمى هذه العملية ب(Bunching)

المرحلة لثالثة: مرحلة العزل
()
.

.
.
العزل في الكابلات هو عملية تغطية الموصل الكهربائي بطبقة من مادة عازلة (Dielectric) من خلال عملية تسمى بـ( Extrusion Process) أي عملية البثق. هذه العملية من أهم العمليات الإنتاجية وأدقها في تصنيع الكابلات المعزولة. فهي المعوَّل عليها في الفصل كهربائيا وتحمل فروق الجهد المطبقة عليها بين الأطوار-الفازات- أو بين الموصل المعزول وبين الأرض. ولطبقة العزل أيضا أهمية أخرى ليست كهربائية وهي التعريف عن الأطوار –الفازات- في الكابلات المتعددة, إما من خلال اللون أو الطباعة ..الخ.
.


ان المواد المستخدمة في عملية العزل الكهربائي لكابلات الجهد المنخفض حسب مواصفات IEC
(60502Part 1 @IEC: 2004) كما يلي:
.

........................................ ........................................ .....................a) Thermoplastic
Polyvinyl chloride intended for cables with rated voltages U0/U ≤ 1,8/3 kV
PVC/A
........................................ ........................................ ....................b) Thermosetting
.....................................Eth ylene propylene rubber or similar EPM or EPDM
ERP
..............................High modulus or hard grade ethylene propylene rubber
HEPR
........................................ ........................................ .Cross-linked polyethylene
XLPE
Insulating compound based on polyvinyl chloride intended for cables with rated voltages U0/U = 3,6/6 kV is designated PVC/B in IEC 60502-2
.
يتم تلبيس الموصل طبقة من إحدى هذه المواد حيث تمتاز كل منها بميزات مغايرة عن الأخرى.
.

إن الموصل الكهربائي الذي أنهى عملية تصنيعه كموصل حسب المواصفات المتطلبة, يتم تجهيزه كمدخل (Input) لهذه المرحلة ثم يتم تمريره من خلال قالب يسمى TIP يكون هذا القالب من الداخل قطرة متجانس مع قطر الموصل وسطحه الخارجي مخروطي كما في الشكل التالي:
.

.
أما الـDie فهو كما في الرسم في وسط الشكل في الأعلى. حيث يتم جمع الـTIP والـDie بتقريبهما كما هو ترتيبهما في الشكل السابق. ليصبح لدينا مجرى مخروطي بين الTIP وDIE تمر من خلاله المادة العازلة بعد تذويبها, لتخرج على شكل أنبوب والموصل في داخله كما ذكرت سابقا. بعد أن تخرج المادة العازلة المذابة من رأس الماكينة (Extruder Head) تكون قد تشكلت على شكل أنبوب فتبدأ بالتقلص خلال ثواني بسبب هبوط درجة حرارتها وتصلبها. وهكذا تتم عملية التلبيس من أول متر من الموصل وحتى نهاية الطول المطلوب عزله دفعة واحدة دون توقف. حتى تكون الطبقة مستمرة ومتصلة.
.
.
.
الماكينة
.

.
تقوم هذه الماكبة على مبدأ البثق, حيث يتم اذابة المادة العازلة الخام والتي تكون على شكل حبيبات من خلال ادخال هذه المادة الى داخل ال(Extruder) حيث الحرارة مرتفعة والضغط العالي والمناسبان لاذابة المادة وايصالها الى الحالة المطلوبة, ثم تصل الماده الى ما يسمى (Exttruder Head)والذي يوجه المادة المساله من خلال الTIPوDIE لتعطي الشكل الانبوبي المطلوب وبالسماكة المطلوبة. ثم تخرج الماده من قلب الراس لتلتسق بالموصل مباشرة وتبدا بالتشكل حسب شكل الموصل. بعد ذلك مباشرة تاتي مرحلة التبريد بالماء داخل مجرى للماء يمر الموصل المعزول فيه لمسافة معينة ثم يجفف بالهواء المسلط. و بعد ذلك يتم لفه على بكرة Drum .
.
السؤال الذي يطرح نفسه هنا انه وحسب ما تم تفصيله سابقا عن صناعة الموصلات أنها تختلف من حيث الشكل, فكيف يتم التعامل مع هذا الأمر؟
.
إن الموصل ومهما كان شكله أو مضمونه –ولا اقصد هنا الحجم- فإنه يتم عزله من خلال نفس القوالب المخروطية. ذلك ان العازل كما سبق و قلت انه يتقلص (Shrink) بنسبة معينه فيأخذ هذا التيوب او الأنبوب شكل الموصل الذي تحته. حتى وان كان على شكل مقطع.
من المتغيرات المهمة في هذه المرحلة أولا, سماكة طبقة العازل المستخدمة و مدى انتظام شكل الطبقة العازلة. حيث تتطلب المواصفة الـ IEC و BS سماكة معينة لطبقة العزل حسب المادة المستخدمة وهذه القيم يجب أن تحقق بشكل أو بآخر.
.
.
.
من حيث الجودة وهو موضوع منفرد و واسع هناك متطلبات أخرى بالإضافة لما يتعلق بالسماكات, يمكن ان افرد لها موضوع مستقل يتم بحث متطلبات لجودة والمواصفات العالمية.
هذا بالنسبة لمرحلة العزل وبشكل مختصر..