1. الناقل المصمت (Solid Conductor)
التكوين
- يتكون الناقل المصمت من سلك واحد صلب ذو مقطع دائري أو مستطيل، ويكون عادةً مصنوعًا من مواد موصلة كالحديد أو النحاس أو الألمنيوم.
الاستخدامات
- يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب مقاطع صغيرة، عادةً حتى 120 مم²، وهو مناسب بشكل خاص للأنظمة ذات التوترات المنخفضة مثل شبكات توزيع الكهرباء داخل المباني السكنية أو التطبيقات الكهربائية الصغيرة.
- نظرًا لصلابته، يُفضل استخدامه في التركيبات الثابتة التي لا تحتاج إلى مرونة كبيرة في التوصيل أو التشكيل، مثل التركيبات داخل الجدران أو في اللوحات الكهربائية.
الظاهرة القشرية (Skin Effect)
- عند مرور تيار متناوب (AC) في موصل كهربائي، لا يمر التيار بالتساوي عبر كامل المقطع العرضي للموصل، بل يتركز على السطح الخارجي للموصل، وهذا التأثير يُعرف بالظاهرة القشرية.
- الظاهرة القشرية تزيد مع ارتفاع التردد، مما يعني أنه عند التيارات المتناوبة ذات الترددات العالية، يكون مرور التيار أعلى على السطح وأقل في المركز. لذلك، في النواقل المصمتة، يكون استخدام المقطع الفعلي محدودًا مقارنةً بالنواقل الشعرية.
- هذه الظاهرة تحد من قدرة التحميل الحراري للنواقل المصمتة، لأنها تؤدي إلى ارتفاع الحرارة في الجزء الخارجي فقط للناقل، مما يقلل من الكفاءة ويزيد من احتمال ارتفاع درجة حرارة السلك.
مميزات وعيوب
- المميزات: بساطة التركيب، وتكلفة أقل من الناقل الشعري عند المقاطع الصغيرة.
- العيوب: محدودية المرونة، وقلة كفاءة التحميل عند الترددات العالية نتيجة الظاهرة القشرية.
2. الناقل الشعري (Stranded Conductor)
التكوين
- يتكون الناقل الشعري من عدة شعيرات دقيقة مجمعة معًا لتشكيل سلك واحد. تُصنع هذه الشعيرات غالبًا من النحاس أو الألمنيوم، وهي مرتبة بطرق مختلفة بحيث تكون مرنة ويمكن طيها أو تشكيلها بسهولة.
الاستخدامات
- يناسب كافة المقاطع، بدءًا من المقاطع الصغيرة إلى الكبيرة، ويُستخدم في جميع التوترات (من التوترات المنخفضة إلى العالية جدًا) نظرًا لقدرته على تحمل التيارات العالية.
- يُعتبر هذا النوع من النواقل مثاليًا في الأماكن التي تتطلب مرونة كبيرة أثناء التركيب مثل الأسلاك الكهربائية في الأسقف والأسلاك داخل القنوات والأسلاك المخصصة للأجهزة المتحركة.
الظاهرة القشرية (Skin Effect) وقدرة التحميل
- عند التيار المتناوب، تتحسن قدرة التحميل للناقل الشعري بفضل تعدد الشعيرات؛ فكل شعيرة تساهم كسطح فردي لمرور التيار.
- يعني هذا أن عددًا أكبر من الأسطح (الشعيرات) يسمح بتمرير التيار بسهولة أكبر، ما يقلل من تأثير الظاهرة القشرية ويزيد من كفاءة التوصيل.
- هذه الخاصية تجعل الناقل الشعري أكثر كفاءة عند الترددات العالية، حيث يمكنه نقل طاقة أكبر دون ارتفاع كبير في درجة الحرارة.
مميزات وعيوب
- المميزات:
- مرونة عالية: سهلة التشكيل والتثبيت، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب انحناءات أو تمددات متكررة.
- تحمل تيارات أكبر: بفضل تعدد الشعيرات، يمكنها تمرير التيار بفعالية أعلى من الناقل المصمت.
- انخفاض الأعطال: المرونة تقلل من احتمالية الكسر أو التلف، خاصة في الظروف التي تتطلب تحريكًا مستمرًا.
- العيوب:
- تكلفة أعلى: في بعض الأحيان، تكون تكلفتها أعلى من الناقل المصمت لنفس المقطع بسبب تعقيد التصنيع.
- تآكل أسرع: في البيئات الرطبة أو الملوثة، قد تتعرض الشعيرات للتآكل بسرعة أكبر.
مقارنة ختامية بين الناقل المصمت والناقل الشعري:
| الخاصية | الناقل المصمت | الناقل الشعري |
|---|---|---|
| التكوين | سلك صلب واحد | عدة شعيرات دقيقة متجمعة |
| الاستخدامات | مقاطع صغيرة، توترات منخفضة | جميع المقاطع والتوترات |
| المرونة | منخفضة | عالية |
| تأثير الظاهرة القشرية | كبير، مما يقلل كفاءة التحميل | أقل تأثيرًا، كفاءة تحميل أعلى |
| التكلفة | عادةً أقل تكلفة للمقاطع الصغيرة | أعلى تكلفة، خاصة للمقاطع الكبيرة |
| معدل الأعطال | أعلى نسبيًا | أقل نسبيًا |
الخلاصة
النواقل الشعرية تُعتبر أكثر كفاءة ومرونة من النواقل المصمتة، خاصة عند التيارات المتناوبة ذات الترددات العالية. بينما يُفضل استخدام النواقل المصمتة في التطبيقات الثابتة التي تتطلب تكاليف منخفضة وتطبيقات ذات مقاطع صغيرة وتوترات منخفضة.
