
سیم مسی یا آلومینیومی؟ راهنمای نهایی انتخاب امن و بهصرفه
سیم مسی یا آلومینیومی؟ راهنمای نهایی انتخاب امن و بهصرفه
کابل و سیم برق مسی یا آلومینیومی؟ چه زمانی هنوز مس بهترین انتخاب است؟یکی از پرسشهای مهم در صنعت برق و ساختمان این است که برای سیمکشی سیم و کابل مسی یا آلومینیومی را انتخاب کنیم و در چه شرایطی سیم مسی بهترین گزینه محسوب میشود. رسانای مس سالها است که به دلیل هدایت الکتریکی عالی و پایداری بالا گزینهی پیشفرض در سیمکشی ساختمانها بوده است. از سوی دیگر، آلومینیوم به خاطر سبکتر و ارزانتر بودن، در شبکههای انتقال و توزیع برق کاربرد گستردهای یافته است. در این مقاله بهطور جامع به مقایسه ویژگیهای مس و آلومینیوم، بررسی استانداردها و مقررات ملی برق ایران (مبحث ۱۳)، موارد کاربرد هر کدام، راهنمای انتخاب سطح مقطع مناسب و همچنین معرفی برندهای برتر سیم و کابل در ایران میپردازیم. هدف ما ارائه راهنمای کاملی است که مهندسان، برقکاران و حتی کاربران خانگی را از صفر تا صد در انتخاب صحیح سیم و کابل یاری کند. با مطالعه این مطلب، تمام پرسشهای شما در این زمینه پاسخ داده خواهد شد و میتوانید با اطمینان بهترین انتخاب را براساس نیاز پروژه خود انجام دهید. |
مقایسه ویژگیهای سیم مسی و سیم آلومینیومی
برای انتخاب بین سیم یا کابل مسی و آلومینیومی، باید تفاوتهای فنی و عملکردی این دو رسانا را در نظر گرفت:
-
هدایت الکتریکی و افت ولتاژ:
مس یکی از رساناترین فلزات معمول است و مقاومت الکتریکی پایینتری نسبت به آلومینیوم دارد. بهطور تقریبی رسانایی آلومینیوم فقط حدود ۶۰٪ رسانایی مس (برای مقطع مساوی) است. این بدان معنا است که برای عبور جریان یکسان، سیم آلومینیومی باید سطح مقطع بزرگتری نسبت به سیم مسی داشته باشد تا مقاومت بالاتر آن جبران شود.
______________________
در عمل معمولاً سطح مقطع سیم آلومینیومی حدود ۱.۵ تا ۲ برابر سیم مسی در همان جریان انتخاب میشود تا افت ولتاژ و تلفات به حد قابلقبول برسد (در بخشهای بعدی، جدول انتخاب سطح مقطع ارائه شده است). به دلیل همین مقاومت کمتر، سیمهای مسی حتی در طولهای بلند افت ولتاژ کمتری ایجاد میکنند و برای حفظ کیفیت توان الکتریکی گزینه بهتری هستند.

-
استحکام مکانیکی و وزن:
آلومینیوم دارای چگالی و وزن بسیار کمتری نسبت به مس است (حدود یکسوم وزن مس). این ویژگی باعث میشود سیمهای آلومینیومی سبکتر بوده و در کابلهای هوایی یا فواصل بلند تحمل وزن بهتری داشته باشند. از سوی دیگر، مس فلزی متراکمتر و سنگینتر است که حمل و نصب کابلهای خیلی ضخیم مسی را دشوارتر میکند. با این حال، استحکام کششی مس و مقاومت آن در برابر خمش و شکستگی معمولا بهتر از آلومینیوم است.
_________________________
آلومینیوم فلزی نرمتر و شکنندهتر بوده و سیم آلومینیومی جامد (یکپارچه) نسبت به مس سریعتر دچار خستگی و شکست در اثر خم و لرزش میشود. به همین دلیل سیمهای آلومینیومی عمدتاً به صورت چندرشتهای (افشان یا نیمهافشان) تولید میشوند تا انعطافپذیری بیشتری داشته باشند.

-
مقاومت در برابر خوردگی و اکسید شدن:
هر دو فلز در مجاورت هوا لایهای اکسید روی سطحشان تشکیل میدهند، اما اکسید مس رسانای جریان است در حالی که اکسید آلومینیوم مقاومت الکتریکی بسیار بالایی دارد. این بدین معنی است که اتصالات مسی حتی در صورت اندکی اکسید شدن همچنان تماس الکتریکی مناسبی خواهند داشت، اما اتصالات آلومینیومی اگر اکسید شوند، مقاومت محل اتصال زیاد شده و ایجاد حرارت و جرقه میکند. همچنین مجاورت مستقیم مس و آلومینیوم میتواند خوردگی گالوانیکی ایجاد کند؛ یعنی وقتی سیم مسی و آلومینیومی مستقیماً به هم متصل شوند، آلومینیوم به مرور دچار خوردگی میشود. بنابراین اتصال مستقیم این دو فلز غیرمجاز است و باید از ترمینالها یا کابلشوهای دو فلزی (بیمتال) مخصوص استفاده شود تا از واکنش شیمیایی و افزایش مقاومت جلوگیری گردد.
-
ضریب انبساط حرارتی:
آلومینیوم ضریب انبساط حرارتی بیشتری نسبت به مس دارد. وقتی جریان برق از سیم عبور میکند، گرم شدن هادی باعث انبساط طولی آن میشود. آلومینیوم بیشتر از مس منبسط و منقبض میشود و این تغییرات مکرر حرارتی میتواند به مرور زمان باعث شل شدن اتصالات در محل پیچها و ترمینالها شود. مس نیز انبساط حرارتی دارد ولی میزان آن کمتر است. بنابراین سیمهای آلومینیومی در محل اتصالات نیاز به توجه بیشتری برای سفت بودن اتصال و استفاده از واشرهای فنری یا دوبل دارند و حتی توصیه میشود اتصالات آلومینیومی را به صورت دورهای بازبینی و محکمسازی کنند. استفاده از خمیرهای ضد اکسیداسیون مخصوص اتصالات آلومینیومی نیز جهت جلوگیری از اکسید شدن و کاهش اصطکاک انبساط توصیه میشود.
-
قیمت و اقتصاد:
قیمت مس بهمراتب بالاتر از آلومینیوم است و در سالهای اخیر افزایش شدید قیمت مس بسیاری از تولیدکنندگان و مصرفکنندگان را به فکر جایگزینی آلومینیوم انداخته است. به ازای وزن و طول مساوی، سیم مسی گرانتر تمام میشود؛ هرچند برای رسانایی معادل، سیم آلومینیومی باید ضخیمتر باشد. به طور کلی در سایزهای بزرگ (مثل کابلهای قدرت چندصد آمپری) اختلاف قیمت بسیار قابل توجه میشود و انتخاب آلومینیوم میتواند صرفهجویی اقتصادی ایجاد کند.
به عنوان مثال
در خطوط انتقال هوایی یا کابلهای اصلی توزیع برق (فیدرهای بزرگ)، استفاده از آلومینیوم رایج است زیرا هزینه به ازای واحد ظرفیت جریان کمتر میشود. با این حال، باید توجه داشت که هزینههای جانبی مانند تجهیزات اتصالدهنده خاص، نگهداری دورهای و احتمال عمر مفید کمتر هم در این تصمیمگیری لحاظ شوند. در کاربردهای حساس که هزینه سیم در برابر کل هزینه پروژه ناچیز است (مثل سیمکشی داخل ساختمان)، اولویت با عملکرد و ایمنی است تا صرفه اقتصادی آنی.
______________________
خلاصه اینکه مس و آلومینیوم هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. مس هدایت الکتریکی برتر و اتصالات الکتریکی مطمئنتری دارد و نیاز به سطح مقطع کوچکتر برای یک جریان مشخص دارد، اما گرانتر و سنگینتر است. آلومینیوم ارزانتر و سبکتر است و برای کابلهای بلند یا با مقطع خیلی بزرگ میتواند جایگزین مقرونبهصرفه باشد، اما باید با احتیاط و تمهیدات ویژه به کار گرفته شود تا مشکلاتی نظیر حرارت در اتصالات، افت ولتاژ بیش از حد استاندارد یا خطرات ایمنی بروز نکند. در ادامه با نگاه به استانداردهای ایران مشخص خواهیم کرد که در چه مواردی مس الزاماً بهترین (و حتی تنها) انتخاب است.

استانداردها و مقررات: الزامها در استفاده از مس و آلومینیوم
در ایران مقررات سختگیرانهای برای ایمنی سیمکشی برق ساختمانها وجود دارد. مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای تأسیسات برقی ساختمانها) بهطور مشخص در مورد جنس هادی سیمها الزاماتی را مطرح کرده است. بر اساس این مقررات: تمام سیمها و کابلهای مورد استفاده در سیمکشی داخلی ساختمان باید دارای هادی مسی باشند. استفاده از سیم با هادی آلومینیومی به جای مس در سیمکشی ساختمان ممنوع است. این بند از مقررات، تأکیدی بر برتری مس در کاربردهای ساختمانی از نظر ایمنی و عملکرد دارد. علت چنین ممنوعیتی همانطور که در بخش قبل اشاره شد مشکلات فنی آلومینیوم در مقاطع کوچک و اتصالات آن است که میتواند خطر آتشسوزی و خسارت به همراه داشته باشد.
مطابق مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان:
جنس هادی سیمها باید مسی باشد و استفاده از سیمها با هادی آلومینیومی بهجای هادی مس ممنوع است.
البته مقررات برای شبکههای توزیع برق و کابلهای اصلی با سطح مقطع بزرگ تا حدودی انعطاف قائل شدهاند. یکی از آییننامههای مبحث ۱۳ تصریح میکند که استفاده از هادی آلومینیومی در مدارهای توزیع (نه مدارهای نهایی) به شرطی که سطح مقطع هادی از ۲۵ میلیمتر مربع بیشتر باشد، مجاز است. منظور از مدار نهایی، مداری است که مستقیماً مصرفکننده نهایی (وسایل برقی داخل ساختمان) را تغذیه میکند، در حالی که مدار توزیع به کابلهای اصلی اطلاق میشود که مثلاً در خیابان یا بین تابلوی کنتور و پست توزیع قرار دارند.
______________________________________________________
بنابراین طبق مقررات، سیمکشی داخل ساختمان (مدارهای نهایی) حتماً باید مسی باشد و تنها در کابلهای اصلی شبکه توزیع برق آن هم با مقاطع بسیار بالا میتوان از آلومینیوم بهره گرفت. حتی در چنین حالتی نیز آییننامه تأکید دارد که شرط ۲۵ میلیمتر مربع حداقل سطح مقطع برای هادی فاز است و این استثناء شامل هادیهای حفاظتی (ارت) و خنثی (نول) نمیشود. به عبارت دیگر، هادی نول و ارت نباید آلومینیومی باشند (چرا که معمولاً نول و ارت مقاطع کمتری نسبت به فاز دارند و از ۲۵mm² کوچکترند). این نکته نشان میدهد مقررات در مسیرهای برگشت جریان و زمین حفاظتی به هیچ وجه ریسک استفاده از آلومینیوم را نمیپذیرد.
________________________________________________
از منظر استانداردهای ملی ایران نیز محدودیتهای مشابهی وجود دارد. مطابق استاندارد ملی ISIRI 607 و ISIRI 1926، استفاده از هادی آلومینیومی در سیمهای ساختمانی مجاز نیست. همچنین طبق استانداردهای مربوط به هادی سیم و کابل (استاندارد ISIRI 60228 و ISIRI 3984)، هادیهای آلومینیومی فقط برای کلاس ۱ و ۲ (هادیهای تک مفتولی یا تابیده منظم) و آن هم با سطح مقطع ۱۰ میلیمتر مربع و بالاتر مجاز شمرده شدهاند. این بدین معنی است که تولید سیمهای انعطافپذیر (افشان) با هادی آلومینیومی اصولاً استاندارد نیست و تنها در کابلهای قدرت بزرگ و غیر افشان میتوان آلومینیوم به کار برد. به عنوان مثال هادی آلومینیومی غیر افشان تنها در کابلهای قدرت سنگین با ولتاژ 1.6 کیلوولت و بالاتر مجاز است. این الزامات استاندارد نیز همراستا با مقررات ملی ساختمان، نشان میدهد که در سطح ولتاژ پایین و کاربردهای ساختمانی، آلومینیوم جایی در سیمکشی ندارد.
_______________________________________________
دلایل این سختگیریها مستقیماً به ایمنی مربوط است. تجربههای گذشته نشان داده که سیمکشی آلومینیومی در ساختمانها میتواند بسیار خطرآفرین باشد. برای نمونه، در آمریکا طی سالهای ۱۹۶۵ تا ۱۹۷۲ به دلیل کمبود مس، در برخی منازل از سیم آلومینیومی استفاده شد که بعدها حوادث ناگواری را رقم زد. گزارش کمیسیون ایمنی محصولات مصرفی آمریکا حاکی از چندین آتشسوزی مرگبار در دهههای ۷۰ و حتی اوایل ۲۰۰۰ بود که همگی ناشی از سیمکشی آلومینیومی در ساختمان بودند. این حوادث ناشی از مشکلات ذاتی آلومینیوم در اتصالات (شل شدن اتصالات، ایجاد حرارت و جرقه به دلیل اکسید شدن و افزایش مقاومت) بوده است. در ایران خوشبختانه از گذشته تقریباً تمام سیمکشیهای ساختمان با مس انجام شده و مقررات نیز به صورت پیشگیرانه مانع استفاده از آلومینیوم در این حوزه شده است.
______________________________________________
خطرات و مشکلات فنی هادی آلومینیومی را میتوان چنین خلاصه کرد: مقاومت الکتریکی بالاتر، اکسید شدن و خوردگی در مجاورت سایر فلزات، ضریب انبساط حرارتی بالا که باعث شل شدن اتصالات میشود، همگی سبب میشوند استفاده گسترده از این نوع هادی در سیمکشی ساختمان با مشکل مواجه شود. سازمانها و کارشناسان ایمنی برق تاکید دارند که حتی آلومینیوم با روکش مس (Copper Clad Aluminum – CCA) که برخی تولیدکنندگان سودجو به عنوان جایگزین معرفی میکنند نیز گزینه مناسبی نیست و طبق استانداردها غیرمجاز است. پس خریداران باید هوشیار باشند و فریب قیمت پایین یا تبلیغات برخی سیمهای آلومینیومی را نخورند. چنانکه تأکید شد بهترین سیم هادی از جنس مس میباشد و نسبت به جنسهای آلومینیوم و قلع ارجحیت دارد.
نکته ایمنی:
استفاده از هادی آلومینیوم به عنوان هادی اتصال زمین (ارت) و الکترود زمین ممنوع است. آلومینیوم در تماس با خاک بهشدت خورده میشود و مقاومت اتصالات زمین را بالا میبرد، لذا برای سیم ارت، حتماً از مس یا فولاد مساندود استفاده کنید. این ممنوعیت شامل میلههای ارت آلومینیومی نیز میشود – همواره از میلگردهای مسی، روکشمسی یا گالوانیزه طبق استاندارد استفاده نمایید.


کاربردهای مناسب مس و آلومینیوم (خانگی و صنعتی)
با توجه به مطالب قبل، میتوان خطوط راهنمای کلی برای استفاده از سیم یا کابل مسی در برابر آلومینیومی در کاربردهای مختلف خانگی و صنعتی ترسیم کرد:
-
سیمکشی داخلی ساختمانها (خانگی و تجاری):
در این حوزه مس نه تنها بهترین بلکه تنها انتخاب استاندارد است. تمامی سیمهای روشنایی، پریزها، کابلهای افشان و ارت داخل ساختمان باید مسی باشند. مس در مقاطع متداول (۱.۵، ۲.۵، ۴ و ۶ میلیمتر مربع و …) هم ظرفیت جریاندهی مناسب و هم ایمنی بالا را تأمین میکند. حتی اگر هزینه مس بیشتر باشد، در مقیاس یک واحد مسکونی یا یک ساختمان، این اختلاف قیمت در برابر امنیت جانی و مالی قابل چشمپوشی است. بنابراین برای مصارف خانگی مانند سیمکشی برق اتاقها، آشپزخانه، کولرگازی، سیستمهای روشنايی و … همواره از کابل/سیم مسی استاندارد استفاده کنید. در وسایل برقی متحرک و سیم رابط (افزایش طول) نیز تنها کابلهای افشان مسی گزینه امن و مجاز هستند.
-
مدارهای اصلی برق ساختمان و تاسیسات (فیدرها):
در ساختمانهای بزرگتر یا صنعتی که تابلوی اصلی برق با جریان بالا دارند، ممکن است کابلهایی با سطح مقطع بسیار بالا (مثلاً ۵۰، ۷۰، ۹۵ میلیمتر مربع یا بیشتر) بین کنتور یا ترانسفورماتور و تابلوی ساختمان کشیده شود. در این موارد طبق مقررات امکان استفاده از کابل آلومینیومی وجود دارد به شرط آنکه سطح مقطع آلومینیوم حداقل ۲۵ میلیمتر باشد. بسیاری از شرکتهای برق برای انشعابهای پرمصرف (بالای ۵۰ آمپر) از کابلهای آلومینیومی خودنگهدار یا زمینی استفاده میکنند تا هزینه و وزن کاهش یابد.
مثال:
یک کابل ۴ رشته آلومینیومی ۵۰ یا ۷۰ میلیمتر مربعی میتواند به عنوان ورودی اصلی برق یک مجتمع استفاده شود، در حالی که همان ظرفیت با مس به کابل بسیار گرانتری (مثلاً ۴ رشته ۳۵ مسی یا بالاتر) نیاز دارد. البته رعایت الزامات اتصال این کابلها بسیار مهم است (در بخش نکات اجرایی خواهد آمد). به طور کلی در شبکه توزیع برق تا خود کنتور یا تابلو اصلی، آلومینیوم در مقاطع بزرگ رایج است چون توسط شرکتهای برق نصب میشود و هزینه را کاهش میدهد. اما پس از تابلو اصلی و در کل سیمکشی داخلی بنا، مس الزام میشود.
-
تجهیزات صنعتی و کابلهای قدرت فشار ضعیف:
در صنعت (کارخانهها، کارگاهها) که مصرف برق بالاست، گاهی برای کابلکشی داخل محوطه صنعتی یا بین تابلوهای توزیع از کابلهای آلومینیومی استفاده میشود تا صرفه اقتصادی داشته باشد. برای مثال، تغذیه یک موتور 100 آمپری در فاصله 100 متری را میتوان با کابل مسی 50 میلیمتر انجام داد، اما یک کابل آلومینیومی 70 میلیمتر مربعی همین کار را با هزینه کمتر انجام میدهد. در این تصمیمگیری باید به شرایط نصب نیز توجه کرد؛ در محیطهای صنعتی با دمای بالا یا مواد خورنده، آلومینیوم آسیبپذیرتر است. همچنین شعاع خمش کابلهای آلومینیومی بزرگتر بوده و نیاز به داکت یا سینیهای عریضتری دارند. در مجموع، برای مصارف صنعتی در جریانهای خیلی بالا (صدها آمپر) اگر شرایط مساعد باشد و مقررات اجازه دهد، آلومینیوم میتواند انتخاب قابل قبولی باشد. با این حال بسیاری از صنایع حیاتی هنوز ترجیح میدهند برای اطمینان بیشتر از کابلهای مسی استفاده کنند، خصوصاً در تابلوها و ارتباط بین دستگاههای حساس.
-
شبکههای انتقال و توزیع برق (فشار متوسط و قوی):
در خطوط فشار قوی (شبکه انتقال برق) تقریباً همه هادیها از آلومینیوم هستند (مانند سیمهای معروف به ACSR که آلومینیوم تقویتشده با فولاد هستند) زیرا وزن پایین و قیمت ارزان در این کاربردها اولویت دارد. افت کمی راندمان به خاطر مقاومت بیشتر آلومینیوم در مقابل صرفهجویی اقتصادی آن در کیلومترها خط انتقال توجیهپذیر است. در شبکه فشار متوسط (۲۰ کیلوولت توزیع شهری) نیز کابلهای آلومینیومی غلافدار بهطور گسترده استفاده میشود. البته این حوزه خارج از بحث سیمکشی ساختمان است ولی ذکر آن از بابت تصویر کلی مفید است: آلومینیوم ستون فقرات شبکههای برق را تشکیل میدهد، اما برای انشعابات نهایی منازل و تجهیزات، مس حرف اول را میزند.
-
کاربردهای خاص:
در سیستمهای خورشیدی (فتوولتائیک) یا باتریهای بزرگ ذخیره انرژی، گاهی به منظور کاهش هزینه از کابلهای آلومینیومی استفاده میشود (مثلاً بین آرایههای بزرگ پنل خورشیدی و اینورتر). در صنعت خودروسازی نیز سیمهای آلومینیومی فوق سبک در دسته سیم خودروها در حال بررسی و بهکارگیری هستند تا وزن خودرو کاهش یابد. با این حال اینها کاربردهای بسیار ویژهای هستند که شرایط مهندسی خاص خود را میطلبند و از حوصله بحث ما خارجاند.
جمعبندی کاربردها:
برای مصارف خانگی و ساختمانهای تجاری کوچک، انتخاب بدون چونوچرای شما مس است. در پروژههای بزرگتر و صنعتی، میتوانید در فیدرهای اصلی یا کابلهای طولانی با جریان بالا با درنظر گرفتن استانداردها از آلومینیوم بهره ببرید و هزینهها را مدیریت کنید. در هر حالت، اولویت نخست باید ایمنی، استاندارد بودن و کیفیت اجرا باشد تا صرفاً ملاحظات اقتصادی. در بخش بعد، برای انتخاب صحیح اندازه سیم یا کابل (صرفنظر از جنس هادی)، جداولی ارائه میکنیم که به شما کمک میکند سطح مقطع مناسب بر اساس جریان و طول مسیر را تعیین کنید تا افت ولتاژ در محدوده مجاز باقی بماند.
راهنمای انتخاب سطح مقطع کابل بر اساس جریان و طول (افت ولتاژ)
یکی از مهمترین مراحل در طراحی یا اجرای سیمکشی، تعیین سایز (سطح مقطع) مناسب سیم یا کابل برای یک مصرفکننده یا مدار مشخص است. انتخاب نادرست سطح مقطع میتواند به افت ولتاژ بیش از حد استاندارد و در نتیجه عملکرد ناصحیح تجهیزات، یا بالعکس بزرگ شدن بیهوده کابل و افزایش هزینه منجر شود. در ادامه جدول راهنمای انتخاب سطح مقطع آورده شده است که به کمک آن میتوانید با دانستن جریان مصرفی (آمپر) و فاصله (متر) بین منبع تغذیه و مصرفکننده، کوچکترین سطح مقطع کابل مسی (و معادل آلومینیومی آن) را برای داشتن افت ولتاژ استاندارد انتخاب کنید. معیار این جدول حفظ افت ولتاژ در حدود ۲ الی ۳ درصد ولتاژ نامی است که مطابق استاندارد برای بیشتر تأسیسات برقی (روشنایی حداکثر ۲٫۵٪ و موتورها ۳٪) قابل قبول است.
نحوه استفاده از جدول:
در ستونهای جدول فاصله کابل (طول مسیر یکطرفه سیم) و در ردیفها سطح مقطع کابل مسی (با معادل آلومینیومی آن) مشخص شده است. اعداد داخل جدول بیانگر حداکثر جریان مجاز (آمپر) در آن ترکیب طول و سایز هستند که افت ولتاژ از حدود ۳٪ بیشتر نشود. برای مثال، اگر بخواهیم وسیلهای با جریان ۲۰ آمپر را در فاصله ۵۰ متری تغذیه کنیم، در ستون ۵۰ متر به عدد ۲۵A برای ردیف کابل مسی ۲٫۵ میلیمتر مربع برمیخوریم. این یعنی کابل ۲٫۵ مسی میتواند تا ۲۵ آمپر را در ۵۰ متر با افت ولتاژ مجاز عبور دهد، بنابراین ۲۰ آمپر مشکلی ندارد. کوچکتر از آن (۱٫۵ مسی) فقط ۱۵ آمپر را در ۵۰m پاسخ میدهد که کمتر از ۲۰A ماست، پس ۱٫۵ مناسب نیست. در نتیجه کابل ۲٫۵ مسی یا معادل ۴ آلومینیومی برای این کاربرد باید انتخاب شود. به همین ترتیب میتوانید سایز مناسب را بسته به جریان و فاصله به دست آورید. (توجه: این جدول سادهشده فرض میکند دمای محیط معمولی و کابل تکفاز یا سهفاز متعادل است؛ در شرایط خاص باید ضریبهای اصلاح لحاظ شود ولی برای راهنمایی عمومی مناسب است).
سیم/کابل مسی (mm²) |
معادل آلومینیوم (mm²) |
حداکثر جریان در ۱۰متر (A) |
۵۰متر (A) |
۱۰۰متر (A) |
۲۰۰متر (A) |
۵۰۰متر (A) |
---|---|---|---|---|---|---|
1.5 مسی | 2.5 آلومینیوم | 27A | 15A | 7A | – | – |
2.5 مسی | 4 آلومینیوم | 36A | 25A | 12A | 6A | – |
4 مسی | 6 آلومینیوم | 46A | 40A | 20A | 10A | – |
6 مسی | 10 آلومینیوم | 58A | 58A | 30A | 15A | – |
10 مسی | 16 آلومینیوم | 77A | 77A | 50A | 25A | 10A |
16 مسی | 25 آلومینیوم | 100A | 100A | 80A | 40A | 16A |
25 مسی | 50 آلومینیوم | 130A | 130A | 125A | 62A | 25A |
35 مسی | 70 آلومینیوم | 155A | 155A | 155A | 86A | 34A |
50 مسی | 95 آلومینیوم | 185A | 185A | 185A | 117A | 46A |
70 مسی | 120 آلومینیوم | 230A | 230A | 230A | 166A | 66A |
95 مسی | 150 آلومینیوم | 275A | 275A | 275A | 225A | 90A |
120 مسی | 185 آلومینیوم | 315A | 315A | 315A | 278A | 111A |
150 مسی | 240 آلومینیوم | 355A | 355A | 355A | 330A | 132A |
جدول بالا
حداکثر جریان قابل انتقال را برای هر سایز کابل تا فواصل مشخص نشان میدهد (افت ولتاژ حدود ۲-۳٪). علامت – یعنی آن ترکیب عملاً برای آن فاصله توصیه نمیشود. طبق این جدول، هرچه طول مسیر بیشتر باشد باید یا جریان کمتری از کابل گرفت یا سطح مقطع بزرگتری انتخاب نمود تا افت ولتاژ در حد استاندارد بماند. برای مثال کابل ۱۶ مسی در فاصله ۱۰ متری حدود ۱۰۰ آمپر را به خوبی انتقال میدهد اما در ۲۰۰ متری حداکثر حدود ۴۰ آمپر میتواند عبور دهد. اگر نیاز به جریان بالاتری در آن فاصله باشد باید سراغ کابل ۲۵ یا ۳۵ مسی رفت. بنابراین همیشه هم محدودیت جریان مجاز حرارتی کابل (آمپاسیتی) و هم افت ولتاژ را در نظر داشته باشید که معمولاً هر کدام حاکمشونده باشد، همان تعیینکننده سایز است. در کاربردهای ساختمانی افت ولتاژ در مسیرهای طولانی (مثلاً کابل پارکینگ تا واحدها، سیمکشی باغ ویلا و …) اهمیت ویژهای پیدا میکند و نباید فقط به کاتالوگ جریان مجاز حرارتی اکتفا کرد.
نکته
دیگر اینکه جدول فوق برای شبکه سهفاز ۳۸۰ ولت تهیه شده است. در صورت تکفاز ۲۲۰ ولت بودن، افت ولتاژ درصدی برابر ۲-۳٪ معنی مقدار ولتاژ مجاز کمتری (حدود ۵ تا ۷ ولت) را میدهد، لذا ممکن است در تکفاز جریانهای مجاز کمی کمتر از اعداد جدول شوند. به هر حال فلسفه انتخاب تغییر نمیکند: اگر دیدید عدد جریان مصرفی شما نزدیک حد جدول است، بهتر است یک سایز بالاتر را در نظر بگیرید تا حاشیه اطمینان داشته باشید. همچنین برای دمای محیط بالا (مثلاً مناطق گرمسیر یا عبور کابل از کنار منابع حرارت) یا زمانی که چندین کابل کنار هم بسته شدهاند، باید ضرایب اصلاح را لحاظ کرده و جریان مجاز را کاهش دهید. مراجعه به استاندارد IEC 60364 یا نشریه ۱۱۰ برای این جزئیات پیشرفته توصیه میشود.
در نهایت
انتخاب سطح مقطع بهینه نقش مهمی در ایمنی و عملکرد برق ساختمان دارد. انتخاب سیم نازکتر از حد لازم باعث داغشدن سیم، افت ولتاژ محسوس (مثلاً کم نور شدن لامپها هنگام روشن شدن موتور یخچال) و حتی آتشسوزی میشود. از طرف دیگر انتخاب سیم بسیار ضخیمتر از نیاز، هزینه و سختی کار را بالا میبرد بیآنکه فایدهای داشته باشد. بنابراین از جدول فوق یا ابزارهای محاسباتی مهندسی برای تعیین سایز مناسب استفاده کنید و همیشه اندکی حاشیه اطمینان را در نظر داشته باشید.
معرفی برترین برندهای سیم و کابل در ایران
کیفیت سیم و کابلی که تهیه میکنید تأثیر مستقیمی بر ایمنی و عمر مفید تأسیسات برقی دارد. توصیه اکید میشود سیم و کابلهای مورد نیاز خود را از برندهای معتبر و دارای استاندارد انتخاب کنید. خوشبختانه در ایران شرکتهای نامآشنا و قدیمیای در صنعت سیم و کابل فعالیت دارند که محصولات آنها از نظر جنس هادی (مس خالص یا آلومینیوم خالص)، خلوص عایق و رعایت استانداردهای ملی و بینالمللی در بالاترین سطح قرار دارد. در ادامه به چند مورد از بهترین برندهای سیم و کابل ایرانی اشاره میکنیم:
-
سیمین صنعت رسانا:
یکی از تولیدکنندگان با کیفیت انواع سیم و کابل افشان و مفتول مسی در ایران. محصولات این شرکت دارای کد ۱۰ رقمی استاندارد و گواهینامههای معتبر بینالمللی مانند CE و TUV اتریش بوده و همچنین تأییدیه توانیر (وزارت نیرو) را نیز کسب کردهاند. سیمین صنعت رسانا با بهرهگیری از تکنولوژی روز و مواد اولیه مرغوب، محصولاتی مطابق استانداردهای ملی و بینالمللی عرضه میکند و عضو انجمن صنفی تولیدکنندگان سیم و کابل ایران است. اگر به دنبال کابلهای کاملاً مسی با کیفیت عالی هستید، این برند انتخاب مطمئنی خواهد بود.
-
صنعتی الکتریک خراسان (افشارنژاد):
قدیمیترین و از بزرگترین تولیدکنندگان سیم و کابل کشور (تأسیس ۱۳۴۵ در مشهد) که محصولات آن به خاطر کیفیت بالا شهرت ملی دارد. این شرکت طیف کاملی از سیمهای ساختمانی تا کابلهای قدرت و کنترل را تولید میکند و همواره استانداردهای ملی و بینالمللی را رعایت کرده است. سیم و کابل خراسان افشارنژاد به عنوان معیار کیفیت در بازار شناخته میشود و بسیاری از برقکاران حرفهای تنها از این برند استفاده میکنند.
-
سیم و کابل ابهر (آرین ابهر):
از برندهای خوشنام که به ویژه در حوزه کابلهای قدرت فشار ضعیف و متوسط فعال است. کابلهای افشان و خشک این شرکت با نامهای تجاری مختلف در پروژههای ساختمانی و صنعتی به کار گرفته شدهاند. محصولات ابهر نیز با بهرهگیری از مس و آلومینیوم خالص و عایقهای PVC/XLPE باکیفیت، گزینهای مطمئن هستند.
-
البرز الکتریک نور:
تولید کننده انواع سیم و کابل ساختمانی و صنعتی که در سالهای اخیر رشد زیادی داشته است. این برند انواع سیم افشان، مفتول، کابل قدرت، کنترل و ابزار دقیق را با کیفیت استاندارد عرضه میکند و توانسته سهم قابل توجهی از بازار را جذب کند. نوآوری در بستهبندی و ارائه خدمات پس از فروش از نقاط قوت البرز الکتریک نور است.
-
سیمیا:
برند قدیمی دیگری که سیمهای ساختمانی آن (به ویژه سیمهای افشان رنگی) بسیار پرمصرف و شناخته شدهاند. شرکت سیمیا با بهرهگیری از ماشینآلات مدرن، هادیهای مسی با خلوص بالا و عایق PVC با کیفیت، محصولاتی بادوام تولید میکند. نشان استاندارد ایران بر روی همه محصولات سیمیا درج شده و یکی از گزینههای امن برای مصارف برقکشی ساختمان است.
-
رادافشان سحر:
این برند نیز بهواسطه کیفیت خوب و قیمت مناسب در سالهای اخیر مطرح شده است. سیم و کابل رادافشان (معروف به کابل سحر) در پروژههای ساختمانی بسیاری استفاده گردیده و رضایت مصرفکنندگان را جلب کرده است. این شرکت نیز تأکید بر تولید تماممس دارد و گواهی استاندارد محصولات آن تضمینی بر اصل بودن جنس مس و عایق بهشمار میرود.
-
سایر برندهای معتبر:
علاوه بر موارد بالا میتوان از سیم و کابل همدان، مغان، کرمان، ماهان کابل، پارس و … نام برد که همگی جزو تولیدکنندگان خوشسابقه هستند. هر یک از این شرکتها دههها سابقه تولید دارند و با رعایت استانداردهای ملی ISIRI و بعضاً استانداردهای اروپایی (IEC) کیفیت محصولات خود را تضمین کردهاند. به طور کلی، با خرید از هر یک از این برندهای معتبر، احتمالاً تجربهای مطلوب خواهید داشت و انتخاب نهایی بیشتر به بودجه و نیاز پروژه شما بستگی دارد.
در هنگام خرید سیم و کابل، حتماً به وجود علامت استاندارد و کد رهگیری دهرقمی بر روی قرقره یا روکش سیم توجه کنید. برندهای برتر ذکر شده همه دارای این مشخصه هستند. همچنین برگه مشخصات فنی (دیتاشیت) محصول را از فروشنده بخواهید یا در سایت شرکت مطالعه کنید؛ در آن اطلاعاتی مثل جنس و کلاس هادی (مثلاً مس آنیل شده کلاس ۵ افشان)، ضخامت عایق، تستهای انجام شده و استانداردهای تطبیق آمده که میتواند به شما اطمینان خاطر بدهد. برندهای معتبر معمولاً خدمات مشاوره و پشتیبانی فنی هم ارائه میکنند و میتوانید برای پروژههای خاص از راهنمایی کارشناسان آنها بهرهمند شوید.
نکات ایمنی و اجرایی در استفاده از سیم مسی و آلومینیومی
رعایت چند نکته کلیدی هنگام نصب و اجرای سیمها و کابلهای برق ضروری است تا ایمنی حداکثری و عملکرد صحیح مدارها تضمین شود:
-
استفاده از اتصالات مناسب برای کابلهای آلومینیومی:
چنانکه اشاره شد، به هیچ وجه مس و آلومینیوم را مستقیماً به هم متصل نکنید. برای اتصال کابل آلومینیومی به شینه یا کابل مسی، حتماً از کابلشو یا رابط بیمتال استفاده کنید. کابلشوهای دوفلزی به گونهای ساخته میشوند که یک سمت آنها آلومینیوم و سمت دیگر مس است و توسط جوش انفجاری یا اصطکاکی به هم متصل شدهاند. این اتصال ویژه باعث میشود که انتقال جریان بین دو فلز با کمترین مقاومت و بدون خوردگی صورت گیرد و اثرات منفی اختلاف ضریب انبساط کاهش یابد.
بنابراین اگر مثلاً کابل ورودی آلومینیومی به یک تابلو با شینههای مسی وصل میشود، سر کابل را داخل کابلشوی بیمتال مناسب همان سایز قرار داده و پرس کنید، سپس قسمت مسی کابلشو را به شینه مسی پیچ کنید. این یک الزام اجرایی طبق استانداردهای برق صنعتی است که از حوادثی نظیر جرقه و حرارت در ترمینال جلوگیری میکند.
-
محکمکردن و بازبینی دورهای اتصالات آلومینیومی:
به دلیل خاصیت خزش (شل شدن تدریجی) در فلز آلومینیوم، توصیه میشود اتصالات پیچ و مهرهای کابلهای آلومینیومی (مثلاً در سر کابلشو یا ترمینال کلیدها) را پس از نصب مثلاً یکبار بعد از چند هفته و سپس هر چند ماه یکبار بازدید کنید. اگر شل شده باشند، آنها را مجدداً در حد گشتاور توصیهشده سفت نمایید. استفاده از واشر فنری در پیچهای اتصال آلومینیوم بسیار مفید است چون مقدار معینی فشار دائم ایجاد میکند و اثر خزش را جبران مینماید. این کارها برای سیمهای مسی نیز بد نیست ولی برای آلومینیومی به طور ویژه توصیه میشود.
-
استفاده از خمیر آنتیاکسیدان:
هنگام اتصال کابل آلومینیومی به ترمینالها، بیمتالها یا هر اتصال دهنده دیگری، گریس یا خمیر مخصوص ضد اکسید آلومینیوم را روی بخش لخت شده هادی بزنید. این خمیرها (معمولاً پایه روغنی حاوی روی) از تماس مستقیم هوا با آلومینیوم جلوگیری کرده و جلوی تشکیل سریع اکسید عایق را میگیرند. در نتیجه مقاومت اتصال ثابت میماند و حرارت ایجاد نمیشود. برخی کابلشوهای بیمتال از قبل در داخلشان این گریس را دارند، در غیر این صورت خودتان مقدار کافی به هادی بمالید.
-
رعایت استاندارد در خمکردن و نصب کابلها:
چه مسی چه آلومینیومی، کابلها را با شعاع خم بزرگتر از حداقل مجازشان خم کنید تا آسیب نبینند. به خصوص کابلهای آلومینیومی چون شکنندهترند باید با ملایمت و شعاع بزرگتری خم شوند. همچنین هنگام کشیدن کابل آلومینیومی در لوله یا سینی مواظب باشید که هیچ ضربه یا کشش ناگهانی که باعث ترک خوردن رشتهها شود اعمال نگردد. بهتر است کابلهای سنگین توسط چند نفر و با استفاده از رولیک یا قرقره کشیده شوند.
-
تطابق اتصالات با جنس هادی:
ترمینالها، فیوزها و کلیدهایی که استفاده میکنید باید مناسب اتصال آلومینیوم هم باشند اگر قصد بستن سیم آلومینیومی به آنها را دارید. بعضی ترمینالهای ریلی یا کلیدهای اتوماتیک ارزان، بدنه ترمینالشان از آلیاژهای مناسب آلومینیوم نیست و فقط برای مس تست شدهاند (Cu-only). ولی انواع استاندارد معمولاً dual-rated هستند (Al/Cu) یعنی میتوان سیم آلومینیومی هم زیر آن بست. به حک یا علامتهای روی وسیله یا دیتاشیت آن مراجعه کنید. در غیر این صورت از ترمینالهای پیچی واسط استفاده کنید: یعنی سیم آلومینیومی را ابتدا به یک ترمینال مرغکدار مناسب وصل کنید و سپس از آن به وسیله موردنظر یک تکه سیم مسی کوتاه ببرید (این کار در گذشته برای ایمنسازی سیمکشی داخلی آلومینیومی منازل در آمریکا انجام میشد که به آن روش pigtailing میگویند).
-
عدم استفاده از سیم آلومینیومی در محلهای مرطوب یا مدفون:
حتی اگر در جایی استفاده از آلومینیوم مجاز است (مثل کابلهای اصلی)، سعی کنید در محیطهای خیلی مرطوب یا دفن در زمین مستقیم (بدون کاور مناسب) از آن استفاده نکنید. آلومینیوم در برابر رطوبت مستعد خوردگی است مگر آنکه دارای عایق و روکش ویژه ضد رطوبت باشد. کابلهای خودنگهدار هوایی که توسط توانیر استفاده میشوند دارای پوشش ویژه و روغنهای ضد رطوبت در لابلای رشتهها هستند. پس برای مصارف شخصی، اگر کابل آلومینیومی را دفن میکنید حتماً از نوع زرهدار و روکشدار مخصوص زیرزمینی باشد و اتصالاتش کاملاً رزینریزی یا آببندی شوند.
-
توجه به اصالت و استاندارد کالا:
به کرات گفته شد ولی دوباره تاکید میکنیم که سیم و کابل برق را فقط از برندهای معتبر خریداری کنید. از خرید محصولات متفرقه که قیمتهای غیرواقعی پایین دارند خودداری نمایید. روی هر کلاف سیم استاندارد، باید مشخصات کاملی چاپ شده باشد از جمله نام یا کد شرکت سازنده، استاندارد ساخت (مثلاً ISIRI 3084 یا 607 و …)، سطح مقطع و جنس هادی (مثلاً Cu برای مس)، کلاس هادی (مثلاً کلاس 5 افشان)، نوع عایق (مثلاً PVC/A یا XLPE) و ولتاژ نامی. وجود این چاپ نشان استاندارد و کیفیت ساخت است. متأسفانه در بازار کابل، موارد تقلبی نیز مشاهده شده که یا جنس هادی نامرغوب (مثلاً مس با خلوص پایین یا آلومینیوم آبشده) دارند یا سطح مقطع واقعی آنها کمتر از مقدار نوشته شده است. فقط برندهای شناختهشدهاند که تحت بازرسی دقیق تولید میکنند و چنین تخلفاتی در مورد آنها گزارش نشده است. در هنگام خرید اگر شک داشتید میتوانید چند رشته سیم را جدا کرده و وزن کنید یا قطر هادی را با کولیس اندازه بگیرید تا با استاندارد مطابقت داشته باشد.
-
رعایت روش نصب مطابق مقررات:
طبق مقررات ملی، تمام سیمکشیهای توکار یا روکار ساختمان باید داخل لولههای برق یا داکتهای مخصوص انجام شود و سیم بدون محافظ نباید از داخل دیوار یا سقف عبور کند. این موضوع ارتباط مستقیم با بحث ما (مسی یا آلومینیومی) ندارد اما از آنجا که مخاطبین ما مهندسین و برقکاران نیز هستند، یادآوری آن خالی از لطف نیست. همچنین سیمهای تا سطح مقطع ۱۰ میلیمتر مربع باید از نوع تک مفتولی (مغزی تک رشته) باشند و در سطوح مقطع بالاتر به صورت نیمهافشان (چند مفتولی) ساخته شوند. بهکارگیری سیمهای افشان انعطافپذیر در سیمکشی ساختمان فقط در موارد استثنائی مجاز است که عبور سیم خشک واقعاً مشکل باشد. در این صورت هم مقررات ایجاب میکند انتهای سیم افشان حتماً لحیمکاری یا پرس سرسیم شود تا اتصال مطمئن ایجاد گردد. تمامی این موارد برای تضمین اتصالات الکتریکی پایدار و ایمن است، به خصوص وقتی از سیم با جنس نرمتر مثل آلومینیوم استفاده شود اهمیت دوچندان مییابد.
-
تجهیزات حفاظتی مناسب:
چه از سیم مسی استفاده کنید چه آلومینیومی، ظرفیت جریاندهی کابل و جریان نامی فیوز یا کلید محافظ مدار باید هماهنگ باشند. یعنی اگر کابلی با ظرفیت ۲۵ آمپر کشیدهاید، فیوز مربوطه نباید بیش از ۲۰ یا ۲۵ آمپر باشد تا در صورت عبور جریان اضافی، کابل داغ نشده و قبل از آن محافظ عمل کند. در کابلهای آلومینیومی که مقاومت بیشتر است، حرارت تولیدی در جریانهای بالا زودتر به خطر میرسد؛ لذا تنظیم درست حفاظت از اضافهجریان بسیار اهمیت دارد. خوشبختانه استاندارد IEC برای کابلهای آلومینیومی نیز جداول جریان مجاز ارائه داده که مورد استناد مهندسین در طراحی قرار میگیرد.
در مجموع
رعایت نکات فوق کمک میکند ایمنی سیمکشی برق شما در بالاترین حد باشد و عمر مفید تجهیزات افزایش یابد. هرچند مس بهترین انتخاب از دید فنی و استاندارد برای اغلب کاربردها است، اما اگر جایی مجاز به استفاده از آلومینیوم شدید، حتماً تمهیدات اجرایی لازم را در نظر بگیرید تا مزیت اقتصادی آن با ریسک و حادثه همراه نشود. هیچگاه کیفیت و ایمنی را فدای صرفهجویی اندک در هزینه اولیه نکنید؛ هزینههای تعمیر، تعویض یا خسارات جانی و مالی احتمالی بسیار سنگینتر از قیمت مس خواهند بود.
نتیجهگیری: مس یا آلومینیوم؛ کدام را و کجا انتخاب کنیم؟
در این مقاله دیدیم که سیم و کابل مسی از نظر هدایت الکتریکی، دوام در اتصالات و تطابق با مقررات همچنان بهترین و مطمئنترین گزینه برای اغلب مصارف بویژه سیمکشی ساختمانها است. سیم آلومینیومی علیرغم مزیت سبکتر بودن و قیمت کمتر، فقط در کاربردهای خاص و در مقاطع بزرگ میتواند به شکل ایمن مورد استفاده قرار گیرد و آن هم نیازمند رعایت دقیق اصول نصب و استانداردهای مربوطه است.
بطور خلاصه:
-
در سیمکشی داخلی منازل و ساختمانها، مس بیرقیب است و استفاده از آلومینیوم برخلاف مقررات ملی و استانداردها میباشد.
-
در فیدرهای اصلی و شبکه توزیع، اگر سطح مقطع کافی باشد (بالاتر از ۲۵mm² برای فاز) میتوان از کابل آلومینیومی استفاده کرد، هرچند حتی در این موارد نیز بسیاری از کارشناسان برای اطمینان بیشتر مس را توصیه میکنند.
-
هنوز مس بهترین انتخاب است وقتی صحبت از اتصالات الکتریکی مطمئن، عدم نیاز به نگهداری ویژه و طول عمر بالا باشد. به بیان دیگر، هر جا دغدغهای جز هزینه مطرح باشد (مانند ایمنی جانی، حساسیت تجهیزات، فضا یا دمای بالا، استاندارد اجباری)، کفه ترازو به سمت مس سنگینی میکند.
با این وجود
نقش آلومینیوم را نیز نمیتوان نادیده گرفت. در دنیای امروز که بهینهسازی هزینهها مهم است، آلومینیوم در جای صحیح خود میتواند بسیار کارا باشد. بسیاری از پروژههای صنعتی بزرگ بدون استفاده از کابلهای آلومینیومی توجیه اقتصادی نخواهند داشت.
مثال:
یک مزرعه خورشیدی با دهها اینورتر که صدها متر کابلکشی دارد، اگر بخواهد تماماً کابل مسی بکشد، هزینه سرسامآوری خواهد داشت؛ در حالی که با کابل آلومینیومی استاندارد و اتصالات مناسب، همان کار با هزینهای بسیار کمتر انجام میشود. پس هنر مهندس طراح یا مجری در این است که بداند کجا باید از مس استفاده کند و کجا میتواند آلومینیوم را به خدمت بگیرد. این تصمیم حتماً باید با در نظرگیری مقررات (الزامات اجباری)، شرایط فنی (دما، رطوبت، نوع بار، طول مسیر) و محاسبات مهندسی باشد.
در نهایت امیدواریم با مطالعه این راهنمای جامع توانسته باشید پاسخ تمامی پرسشهای خود را در زمینه انتخاب بین سیم مسی و آلومینیومی بیابید. همواره اول ایمنی، بعد هزینه را شعار خود در کارهای برقی قرار دهید. محصول استاندارد و باکیفیت بخرید، اندازه صحیح انتخاب کنید و نصب را مطابق دستورالعملهای فنی انجام دهید. با رعایت این اصول، چه از مس استفاده کنید چه آلومینیوم، سیستم برقی مطمئن و بادوامی خواهید داشت.