سیمهای برق شما راز دارند-و صادقانه بگویم، از هر 10 نفر 9 نفر هنگام انتخاب سیمهای مناسب توپ را رها میکنند! اما اگر نحوه عملکرد سه لایه کلیدی آنها را بدانید، در زمان، پول و سردردهای خود صرفه جویی خواهید کرد.
همه ما برق مدرن را بدیهی می دانیم، درست است؟ اما آیا تا به حال توقف کرده اید تا به آن سیم قدیمی خسته کننده در گوشه دیوار خود نگاه کنید؟ امروز، بیایید زانو بزنیم و به آنچه این «رگهای خونی شهری» میگویند گوش کنیم-خیلی جالبتر از آنچه به نظر میرسند هستند.
وقتی برق مانند یک ماشین مسابقه از سیمی عبور می کند، هادی مسیری است که در آن سرعت می گیرد. با وجود اینکه همیشه پنهان است، این هسته فلزی ستاره کل کابل است. من افراد زیادی را دیده ام که فقط با بررسی ضخامت لایه بیرونی کابل ها را انتخاب می کنند-که این مهم ترین بخش را کاملا نادیده می گیرند! مثل این است که فقط به این دلیل که رنگ آمیزی را دوست دارید، ماشین بخرید. شما اولویت ها را اشتباه می گیرید.
بیایید روی چیزهای کوچک زوم کنیم: در داخل یک رسانای مسی (کمتر از یک سانتی متر عرض!)، الکترون ها اساساً "عجله جشنواره بهار" را انجام می دهند (می دانید، آن عجله سفر سالانه چینی دیوانه کننده). در هر میلیمتر مکعب مس خالص، یک ذهن-الکترونهای آزاد 8.5 × 102² وجود دارد که آماده حرکت هستند. مس برای سالها یک رسانای برتر بوده است، نه فقط به این دلیل که در حمل الکتریسیته فوقالعاده خوب است (58.0 × 106 S/m، اگر به اعداد اهمیت میدهید)، بلکه به این دلیل که انعطافپذیر است-بنابراین کابل میتواند بارها و بارها خم شود، بدون اینکه مسیر را بشکند. من یک بار از یک کارخانه کابل دیدن کردم و روند کار را تماشا کردم: یک شمش مس سنگین مانند جادو به سیمهای نازک مو-روی خط مونتاژ تبدیل شد. آن سیمهای 0.15 میلیمتری{12}}به هم میپیچند، مانند قیطان دخترانه یا سیمهای برق درهم پیچیده در یک شهر.
اخیرا هادی های آلومینیومی نیز بازگشته اند. مردی از یک شرکت برق به من این ریاضی را گفت: برای همان توانایی حمل الکتریسیته، آلومینیوم 30 درصد کابل را سبکتر میکند. این برای پروژههای{4}}ولتاژ بالا بسیار طولانی (مانند پروژههایی که کیلومترها طول میکشند) بسیار مهم است. اما این چیزی است که-مس و آلومینیوم رقبای کم-کلیدی هستند. مس در جابجایی الکتریسیته بهتر عمل می کند، اما هنگامی که مرطوب است، آن «نقاط زنگ زدگی» سبز رنگ را ایجاد می کند. آلومینیوم سبکتر و ارزانتر است، اما مهندسان از برخورد با اکسیداسیون در اتصالات متنفرند{10}}این مانند یک بمب ساعتی کوچک است.
مرحله بعدی: لایه عایق، که اساسا بهترین محافظ هادی است. نزدیک به رسانا میماند و مانند یک مانع شفاف از فرار الکترونهای ابری جلوگیری میکند. یک بار در یک ساختمان آپارتمان قدیمی در کار مداری کمک کردم. وقتی سیم 20-{{6}ساله ای را جدا کردیم، مسئول تعمیر و نگهداری به عایق اشاره کرد و به شوخی گفت: "این پلاستیک از برخی ازدواج ها قابل اعتمادتر است! برای چندین دهه از "فریب" الکترون ها (بخوانید: اتصال کوتاه) جلوگیری می کند."
انتخاب عایق مناسب جایی است که علم مواد سرد می شود. عایق پی وی سی معمولی؟ این ترکیبی از پلیوینیل کلراید و نرمکنندهها{1}}به اندازه کافی متراکم برای محافظت است، اما به اندازه کافی انعطافپذیر برای کار کردن است. برای مکانهایی که گرم میشوند (مانند ماشینهای صنعتی نزدیک)، از پلیاتیلن متقاطع-(XLPE) استفاده میشود. مولکول های آن در یک الگوی سه بعدی به هم متصل می شوند، بنابراین می تواند مانند یک حرفه ای گرمای 90 درجه را تحمل کند.
اما عایق کاری بیش از محافظت از هادی است. وقتی تعداد زیادی کابل در کنار هم قرار میگیرند (مانند کمد سیمکشی ساختمان)، عایق آنها را از "جنگ"-حفظ "فاصله اجتماعی"، در صورت تمایل، باز میدارد. یک بار آزمایشی را در آزمایشگاه برق دیدم: یک کابل 10 کیلوولتی دارای یک ترک کوچک 0.1 میلی متری در عایق بود و کابل های نزدیک شروع به جرقه زدن-مثل قوس های کوچکی کردند. این وحشی بود، و یادآوری کامل اینکه چرا عایق کاری اهمیت دارد.
در نهایت، لایه غلاف{0}}سرباز بیرونی سخت کابل است. چند سال پیش در طول یک طوفان عکس گرفتم که هنوز نمی توانم آن ها را فراموش کنم: شهر سیل زده بود، اما وقتی کابلی را از لاشه ها بیرون آوردیم، غلاف پلی اتیلن آن همچنان محکم نگه داشته شده بود و از همه چیز در داخل محافظت می کرد. اون غلاف؟ مانند روشی است که کابل می گوید: "آب و هوا را بیاور-من می توانم آن را تحمل کنم."
مواد غلاف نیز مانند جادوهای صنعتی هستند. ضخامت غلافهای پی وی سی معمولی-سختی کمتر از 1 میلیمتر است، اما در برابر خراشهای روزانه مقاومت میکنند. غلاف پلی اتیلن برای کابل های مدفون؟ آنها مانند غواصان آموزش دیده هستند، حتی در خاک تاریک و مرطوب قوی می مانند. اما نئوپرن مورد علاقه من{5}}این ماده در دهه 1930 اختراع شد و هنوز در کارخانه های شیمیایی، جایی که هوا پر از غبار اسیدی است، قوی است. این چیزی است که من به آن بی انتها می گویم!
با این حال، چیز جالب واقعی در مقیاس نانو اتفاق می افتد. یک آزمایشگاه دانشگاهی اخیراً یک غلاف کامپوزیتی جدید ساخته است: آنها نانوذرات سیلیس را با مواد معمولی مخلوط کردند و 300٪ در برابر سایش مقاوم تر است. دیوانه است که چگونه ذرات ریز می توانند چنین تفاوت بزرگی ایجاد کنند، درست است؟
به اشتراک گذاشتن نظرات خود با من از طریق ایمیل خوش آمدید:julyliu403@gmail.com
