کابل آلومینیوم و کابل خودنگهدار ABC: انتخاب سطح مقطع، مقایسه با مس، سرکابل و کاربرد

کابل آلومینیومی در پروژه‌ها همیشه یک وسوسه است: سبک‌تر است، ارزان‌تر است و برای مسیرهای بلند و جریان‌های بزرگ، اختلاف هزینه‌اش با مس چشمگیر می‌شود. اما آلومینیوم مس ارزان نیست؛ فلز دیگری است با قواعد خودش. سطح مقطعش باید بزرگ‌تر باشد، سرکابلش فرق می‌کند، و اگر اتصالش درست اجرا نشود، همان‌جا داغ می‌کند. در این راهنما همه‌چیز را یک‌جا و به زبان ساده توضیح می‌دهیم: آلومینیوم و مس دقیقاً چه فرقی دارند، معادل آلومینیومی هر سایز مسی چیست، NAYY و NA2XY را کجا بخریم، کابل خودنگهدار (ABC) برای چه کاری است، اتصال آلومینیوم به تابلو و کابل مسی را چطور انجام دهیم، و چه کدها و سایزهایی در تک جریان موجود است.

چرا کابل آلومینیومی؟ مزیت‌ها و محدودیت‌ها

کابل آلومینیومی بیشتر در جایی به کار می‌رود که جریان زیاد و مسیر بلند است: کابل تغذیهٔ اصلی ساختمان‌ها و مجتمع‌ها از پست یا کنتور تا تابلو اصلی، تغذیهٔ کارگاه و کارخانه، روشنایی معابر و محوطه، شبکهٔ توزیع هوایی و انشعاب‌ها، و پروژه‌های کشاورزی و پمپاژ. در این کاربردها سطح مقطع بزرگ است و هزینه و وزن کابل مسی به‌شدت بالا می‌رود.

مزیت‌ها:

• وزن کمتر: برای مقاومت الکتریکی برابر، هادی آلومینیومی حدود نصف هادی مسی وزن دارد (محاسبهٔ آن را پایین‌تر می‌بینید). حمل، کشیدن در مسیر و نصب روی سازه و تیر ساده‌تر است.
• هزینهٔ کمتر برای ظرفیت برابر: حتی با سطح مقطع بزرگ‌تر، معمولاً قیمت هر متر کمتر از کابل مسی هم‌ظرفیت است. اختلاف در سایزهای بزرگ بیشتر می‌شود.
• کمتر هدف سرقت: ارزش بازیافت آلومینیوم کمتر از مس است؛ برای مسیرهای باز و شبکهٔ هوایی این یک مزیت عملی است.

محدودیت‌ها:

• هدایت کمتر: برای همان جریان، سطح مقطع بزرگ‌تری لازم است؛ پس کابل قطورتر می‌شود و جای بیشتری در سینی، لوله و تابلو می‌گیرد.
• اتصال حساس‌تر: سطح آلومینیوم زود اکسید می‌شود و زیر فشار پیچ کمی «می‌خزد» (به‌مرور جا باز می‌کند). اتصال نادرست شل و داغ می‌شود. سرکابل مخصوص آلومینیوم یا بی‌متال، پرس درست و بازبینی دوره‌ای لازم است.
• استحکام مکانیکی کمتر: در برابر خم‌وراست شدن مکرر ضعیف‌تر است؛ برای مدارهای نهایی داخل ساختمان (پریز و روشنایی) و مسیرهای پرتکان مناسب نیست.

جمع‌بندی ساده: آلومینیوم برای تغذیه‌های اصلی، مسیرهای بلند و شبکهٔ هوایی انتخاب خوبی است و برای سیم‌کشی داخل ساختمان و مدارهای نهایی، مس. انتخاب برای ساختمان‌های مسکونی را به مهندس طراح و مقررات ملی ساختمان بسپارید.

آلومینیوم و مس با عدد: هدایت، وزن، استحکام

با این دو عدد ساده می‌شود وزن را هم سنجید: اگر سطح مقطع آلومینیوم ۱٫۶۴ برابر شود تا مقاومت برابر بماند، وزن هادی آن ۱٫۶۴ × ۲٫۷۱ ÷ ۸٫۹۱ ≈ ۰٫۵ وزن هادی مسی است. یعنی برای کار یکسان، هادی آلومینیومی تقریباً نصف وزن دارد؛ هرچند روکش و عایق قطورتر بخشی از این اختلاف را در وزن کل کابل جبران می‌کند.

منبع اعداد خواص فیزیکی: داده‌های فنی رایج آلومینیوم و مس هادی (هدایت بر حسب IACS). اعداد تقریبی‌اند و برای مقایسه به کار می‌روند، نه طراحی.

معادل آلومینیومی کابل مسی چند است؟

قاعدهٔ سرانگشتی بازار این است: «آلومینیوم را یک تا دو سایز بزرگ‌تر بگیر». بیایید با استاندارد بسنجیم. استاندارد IEC 60228 بیشترین مقاومت مجاز هر هادی را در ۲۰ درجه تعیین می‌کند (هادی رشته‌ای، کلاس ۲):

پس معادل‌سازی «یک سایز بالاتر» برای سایزهای کوچک تقریباً درست است، ولی در سایزهای بزرگ‌تر، فاصلهٔ استاندارد سایزها به اندازهٔ ۱٫۶ برابر نیست و اغلب دو سایز بالاتر لازم می‌شود. همیشه معادل را با دو معیار بسنجید: جریان مجاز (که در جدول سازنده آمده) و افت ولتاژ مسیر (که خودتان حساب می‌کنید). مقایسهٔ جریان مجاز را هم در نظر بگیرید: در جدول‌های استاندارد، جریان مجاز کابل آلومینیومی در شرایط نصب یکسان تقریباً سه‌چهارم کابل مسی هم‌سطح مقطع است؛ عدد دقیق هر سایز و هر روش نصب را از جدول سازنده بخوانید.

NAYY یا NA2XY؟ عایق PVC و XLPE

در کد کابل‌های آلومینیومی، حرف A بلافاصله بعد از N یعنی هادی آلومینیوم است (معنی کامل حروف را در راهنمای معنی کد کابل برق بخوانید). دو کد اصلی کابل قدرت آلومینیومی ۰٫۶/۱ کیلوولت:

• NAYY: هادی آلومینیوم، عایق PVC، روکش PVC. دمای کار هادی حدود ۷۰ درجه.
• NA2XY: هادی آلومینیوم، عایق XLPE (پلی‌اتیلن مشبک)، روکش PVC. دمای کار هادی تا حدود ۹۰ درجه؛ پس در همان سطح مقطع جریان مجاز بیشتری دارد و در برابر گرما و اضافه‌بار مقاوم‌تر است.

برای مسیرهای پربار، دفنی یا داخل کانال گرم، و هر جا که می‌خواهید با سطح مقطع کوچک‌تر به جریان لازم برسید، NA2XY انتخاب بهتری است. نکتهٔ جالب این است که در فهرست تک جریان، در بیشتر سایزها NA2XY ارزان‌تر یا هم‌قیمت NAYY همان سایز است؛ قیمت روز هر دو را در صفحهٔ محصول مقایسه کنید.

کد ABC-NA2X هم مخصوص کابل خودنگهدار هوایی است: هادی آلومینیوم با عایق XLPE و بدون روکش مشترک، که رشته‌ها دور هم تابیده شده‌اند (پایین‌تر توضیح می‌دهیم).

انتخاب سطح مقطع: جریان مجاز، افت ولتاژ، اتصال کوتاه

روش انتخاب سطح مقطع کابل آلومینیومی همان روش کابل مسی است که در راهنمای انتخاب سطح مقطع کابل برق قدم‌به‌قدم توضیح داده‌ایم؛ فقط اعدادش فرق می‌کند. سه شرط باید هم‌زمان برقرار باشد:

۱. جریان مجاز (گرم نشدن کابل)

اول جریان مصرف را از توان حساب کنید (سه‌فاز ۳۸۰ ولت: جریان = توان ÷ (۱٫۷۳ × ۳۸۰ × ضریب توان)). بعد سطح مقطعی را بردارید که جریان مجازش در همان روش نصب (در هوا، داخل لوله، روی سینی، دفنی) از جریان مصرف بیشتر باشد. جریان مجاز کابل آلومینیومی را از جدول سازندهٔ همان کابل بخوانید و به شرایط مرجع جدول (دمای محیط، عمق دفن، تعداد کابل کنار هم) دقت کنید. جدول‌های سازنده‌های مختلف با هم یکی نیستند، چون شرایط مرجع‌شان فرق می‌کند؛ اگر جدولی شرایطش را ننوشته، به آن تکیه نکنید.

بعد ضریب‌های اصلاح را اعمال کنید: دمای محیط بالاتر از دمای مرجع و کابل‌های کنار هم، جریان مجاز را کم می‌کنند. ضریب‌ها برای آلومینیوم و مس یکی است و در راهنمای سطح مقطع جدولش آمده است.

۲. افت ولتاژ (رسیدن ولتاژ کافی به مصرف‌کننده)

در مسیرهای بلند، معمولاً افت ولتاژ است که سطح مقطع را تعیین می‌کند، نه جریان مجاز. برای سه‌فاز:

افت ولتاژ (ولت) = ۱٫۷۳ × طول (متر) × جریان (آمپر) × ρ × ضریب توان ÷ سطح مقطع (میلی‌متر مربع)
ρ آلومینیوم در دمای کار ≈ ۰٫۰۳۶ و مس ≈ ۰٫۰۲۲۵ اهم·میلی‌متر مربع بر متر. درصد افت = افت ولتاژ ÷ ۳۸۰ × ۱۰۰

حد رایج افت ولتاژ ۳٪ برای روشنایی و ۵٪ برای بقیهٔ مصرف‌هاست. فرمول تک‌فاز و حالت‌های دیگر را در راهنمای سطح مقطع ببینید؛ ماشین‌حساب سطح مقطع هم این محاسبه را برایتان انجام می‌دهد.

۳. اتصال کوتاه و هماهنگی با کلید

کابل باید تا زمانی که کلید اتصال کوتاه را قطع کند، گرمای جریان اتصال کوتاه را تحمل کند. در تغذیه‌های اصلی، این محاسبه کار مهندس طراح است. در کنارش آمپر کلید باید از جریان مجاز کابل (پس از ضریب‌ها) بیشتر نباشد؛ این هماهنگی را در راهنمای آمپر کلید متناسب با سطح مقطع کابل و راهنمای انتخاب کلید تابلو برق توضیح داده‌ایم.

سه مثال حل‌شده

مثال ۱: جایگزین کردن کابل مسی ۴×۱۶

کابل موجود مسی ۴×۱۶ است و می‌خواهیم آلومینیومی جایگزین کنیم. از جدول IEC 60228، آلومینیوم ۲۵ مقاومتی تقریباً برابر مس ۱۶ دارد (۱٫۲۰ در برابر ۱٫۱۵ اهم بر کیلومتر). پس ۴×۲۵ آلومینیوم از نظر افت ولتاژ تقریباً هم‌ارز است. بعد جریان مجاز ۴×۲۵ آلومینیوم را در جدول سازنده برای همان روش نصب چک کنید؛ اگر مسیر گرم یا کابل‌ها کنار هم است، ممکن است ۴×۳۵ لازم شود. سرکابل‌ها هم باید عوض شوند (بخش اتصال را ببینید).

مثال ۲: تغذیهٔ کارگاه در ۱۲۰ متری

بار سه‌فاز ۳۸۰ ولت با جریان ۶۰ آمپر و ضریب توان ۰٫۹، در فاصلهٔ ۱۲۰ متری تابلو اصلی.

• با آلومینیوم ۳۵: افت ولتاژ = ۱٫۷۳ × ۱۲۰ × ۶۰ × ۰٫۰۳۶ × ۰٫۹ ÷ ۳۵ ≈ ۱۱٫۵ ولت، یعنی حدود ۳٪.
• با آلومینیوم ۵۰: افت ولتاژ ≈ ۸٫۱ ولت، یعنی حدود ۲٫۱٪.

هر دو زیر حد ۵٪ هستند. اگر در همین مسیر بار روشنایی هم هست یا موتور با جریان راه‌اندازی بالا دارید، ۵۰ حاشیهٔ مطمئن‌تری می‌دهد. بعد جریان مجاز کابل انتخابی را در جدول سازنده (با روش نصب و ضریب‌ها) کنترل کنید.

مثال ۳: مقایسهٔ NAYY و NA2XY

اگر در مثال ۲ کابل دفنی است و چند کابل دیگر هم در همان ترانشه است، ضریب گروه جریان مجاز را کم می‌کند. چون عایق XLPE دمای کار بالاتری دارد، NA2XY در همان سطح مقطع جریان مجاز بیشتری دارد و احتمال نیاز به سایز بزرگ‌تر کمتر می‌شود. در چنین مسیری، اول NA2XY را بررسی کنید.

کابل خودنگهدار (ABC): کجا و چطور؟

کابل خودنگهدار یا کابل هوایی تابیده (Aerial Bundled Cable) چند رشتهٔ هادی آلومینیومی عایق‌دار است که دور هم تابیده شده‌اند و بدون نیاز به سیم نگهدارندهٔ جداگانه، بین تیرها کشیده می‌شوند. جای سیم‌های لخت قدیمی شبکهٔ هوایی را گرفته‌اند، چون:

• عایق دارند و برخورد شاخهٔ درخت یا نزدیک شدن رشته‌ها به هم باعث اتصال کوتاه و قطعی نمی‌شود؛
• برق‌دزدی و اتصال غیرمجاز از آن‌ها سخت‌تر است؛
• ایمنی عابران و ساکنان بیشتر است و نصب روی دیوار ساختمان ممکن است.

جدول سایزها، معنی نمادگذاری و دو مثال افت ولتاژ انشعاب را در راهنمای کابل خودنگهدار ABC ببینید.

کابل‌های خودنگهدار تک جریان با کد ABC-NA2X و عایق XLPE هستند و صفحهٔ محصول کاربردشان را «شبکهٔ توزیع هوایی و انشعاب برق» نوشته است. چند نکتهٔ مهم:

• برای دفن نیست. کابل خودنگهدار برای نصب هوایی و روی دیوار طراحی شده است؛ برای مسیر زیرزمینی NAYY یا NA2XY بخرید.
• انشعاب برق را شرکت توزیع تعیین می‌کند. نوع و سطح مقطع کابل انشعاب از شبکه تا کنتور معمولاً در ضوابط شرکت توزیع برق منطقه آمده است؛ پیش از خرید از همان‌جا بپرسید.
• یراق‌آلات مخصوص لازم است: کلمپ کششی و آویز، و اتصال‌های انشعاب از نوع مخصوص کابل خودنگهدار. این یراق‌آلات در فروشگاه تک جریان عرضه نمی‌شود.
• نمادگذاری سایز را از صفحهٔ محصول بخوانید. ساختار رشته‌ها (کدام رشته نول یا نگهدارنده است) در کابل‌های مختلف فرق می‌کند؛ اگر برایتان مهم است، پیش از خرید از کارشناس فروش بپرسید یا دیتاشیت سازنده را بخواهید.

اتصال و سرکابل: مهم‌ترین نقطهٔ کابل آلومینیومی

بیشتر مشکلات کابل آلومینیومی، از خود کابل نیست؛ از سرکابل و اتصال است. دلیلش دو ویژگی آلومینیوم است: لایهٔ نازک اکسید که روی سطح آن تشکیل می‌شود و رسانا نیست، و «خزش» یعنی آلومینیوم زیر فشار پیچ به‌مرور کمی جا باز می‌کند. نتیجهٔ اتصال نادرست: مقاومت بالا، داغ شدن، شل‌تر شدن و در نهایت سوختن ترمینال.

• هرگز آلومینیوم لخت را مستقیم زیر ترمینال مسی یا پیچ کلید نبندید. اتصال مستقیم مس و آلومینیوم، به‌ویژه در رطوبت، خوردگی گالوانیک ایجاد می‌کند.
• سرکابل مخصوص آلومینیوم یا بی‌متال: برای اتصال به شینه یا ترمینال مسی، سرکابل یا موف بی‌متال (بدنهٔ آلومینیومی که به مس متصل می‌شود) به کار ببرید.
• پرس با قالب درست: سرکابل را با پرس و قالب مخصوص همان سایز پرس کنید، نه با چکش یا انبر.
• تمیزکاری و گریس ضداکسید: سطح رشته‌ها را پیش از پرس تمیز کنید و طبق دستور سازندهٔ سرکابل، از ترکیب ضداکسید استفاده کنید.
• گشتاور درست و بازبینی: پیچ‌ها را با گشتاور توصیه‌شدهٔ سازندهٔ کلید یا شینه ببندید و بعد از مدتی کار، اتصال‌ها را بازدید کنید. دوربین حرارتی بهترین ابزار پیدا کردن اتصال داغ است.

تک جریان موف بی‌متال سایز ۱۶ و سایز ۳۲ را در فهرست دارد؛ موجودی و سایزهای دیگر را از کارشناس فروش بپرسید. برای سایزهای بزرگ‌تر، سرکابل بی‌متال هم‌سایز کابل لازم است.

نکته‌های اجرا و نگهداری

• شعاع خمش: کابل آلومینیومی سخت‌تر از مس است؛ خم تند ندهید و حداقل شعاع خمش را از دیتاشیت سازنده بخوانید.
• کشش: هنگام کشیدن در لوله یا ترانشه، نیروی کشش را به هادی‌ها (نه فقط روکش) با جوراب کشش یا سرکش مناسب منتقل کنید و از کشش بیش از حد پرهیز کنید.
• دفن: بستر و پوشش ماسه، فاصله از کابل‌های دیگر و نوار هشدار را طبق مشخصات اجرا رعایت کنید؛ کابل‌های نزدیک به هم ضریب گروه دارند.
• سر کابل باز: سر کابل‌های بریده‌شده را تا زمان نصب بپوشانید تا رطوبت وارد نشود.
• برش و ضایعات: طول سفارش را با حاشیهٔ کافی برای سربندی و مسیر واقعی حساب کنید. بعضی سازنده‌ها هزینهٔ برش جداگانه دارند؛ در صفحهٔ محصول نوشته شده است.

کابل‌های آلومینیومی موجود در تک جریان

در فروشگاه تک جریان ۱۳۲ کابل آلومینیومی با برندهای لوشان و اعتماد کابل هست (۱۲ مهر ۱۴۰۵، همه موجود). همهٔ کابل‌های قدرت ۰٫۶/۱ کیلوولت هستند:

صفحهٔ هر محصول جنس هادی، تعداد رشته، کد، عایق، ولتاژ نامی و استاندارد سازنده را دارد. جریان مجاز، وزن و قطر خارجی را فروشگاه ننوشته است؛ برای طراحی، دیتاشیت سازنده را از کارشناس فروش بخواهید. قیمت‌ها روزانه به‌روز می‌شوند؛ برای پروژه‌ها پیش‌فاکتور بگیرید.

اگر هنوز بین مس و آلومینیوم مرددید یا کابل صنعتی دیگری لازم دارید، راهنمای خرید کابل برق صنعتی و کابل‌های برق مسی را هم ببینید.

اشتباه‌های رایج

1. همان سایز مسی را آلومینیومی خریدن. آلومینیوم ۱۶ جای مس ۱۶ را نمی‌گیرد؛ دست‌کم یک سایز و در مسیرهای بلند دو سایز بالاتر لازم است.
2. بستن آلومینیوم لخت زیر ترمینال مسی. بدون سرکابل بی‌متال، اتصال به‌مرور داغ و خراب می‌شود.
3. پرس با ابزار نامناسب. سرکابل باید با قالب هم‌سایز پرس شود.
4. اعتماد به جدول جریان بدون شرایط مرجع. جدولی که دمای محیط و روش نصبش معلوم نیست، برای طراحی مناسب نیست.
5. دفن کابل خودنگهدار. ABC برای نصب هوایی است.
6. فراموش کردن افت ولتاژ در مسیر بلند. جریان مجاز کافی است ولی ولتاژ به مقصد نمی‌رسد.
7. استفادهٔ آلومینیوم در مدارهای نهایی داخل ساختمان. برای پریز و روشنایی، سیم و کابل مسی انتخاب کنید.

چک‌لیست خرید و پیش‌فاکتور

• جریان مصرف، ولتاژ (تک‌فاز یا سه‌فاز) و ضریب توان را مشخص کنید.
• طول واقعی مسیر و روش نصب (هوایی، لوله، سینی، دفنی) را بنویسید.
• سطح مقطع را با جریان مجاز سازنده، ضریب‌ها و افت ولتاژ تعیین کنید.
• بین NAYY و NA2XY انتخاب کنید (برای مسیرهای پربار و گرم، NA2XY).
• تعداد رشته را مشخص کنید: سه‌فاز با نول (۴ رشته یا سه و نیم رشته)، با ارت جداگانه (۵ رشته)، یا تک‌رشته‌ها.
• سرکابل یا موف بی‌متال هم‌سایز و ابزار پرس را در فهرست خرید بیاورید.
• آمپر کلید را با جریان مجاز کابل هماهنگ کنید.
• برای خرید پروژه، دیتاشیت و پیش‌فاکتور بگیرید و هنگام تحویل، کد و سایز چاپ‌شده روی روکش را با فاکتور مقایسه کنید.

این راهنما برای انتخاب اولیه و برآورد خرید است. اعداد خواص فیزیکی تقریبی‌اند و جریان مجاز هر کابل را باید از جدول سازندهٔ همان کابل و برای همان شرایط نصب خواند. طراحی تغذیهٔ اصلی، محاسبهٔ اتصال کوتاه و انتخاب نهایی کابل باید توسط مهندس برق انجام شود.