الغلاف المعدني للكابل (Shield) هو عنصر حيوي في تصميم الكابلات الكهربائية، خاصة تلك التي تعمل بتوترات عالية. ويعمل الغلاف المعدني على تحقيق عدة وظائف مهمة تؤثر على أداء الكابل وسلامته. لنستعرض هذا الموضوع بشكل مفصل:
1. المواصفات القياسية:
- IEC 60-502: تشترط هذه المواصفة أن يكون للكابل غلاف معدني (Shielding Metallic Sheath) إذا كان التوتر الاسمي يتجاوز 1000 فولت. الهدف من هذا الشرط هو حماية الكابل والمستخدمين من المخاطر الكهربائية الناتجة عن الحقول الكهربائية القوية.
- NEC – 1993: وفقًا لهذه المواصفة، يجب أن يحتوي الكابل على غلاف معدني إذا تجاوز التوتر الاسمي 2000 فولت. هذا يظهر أهمية الغلاف المعدني كوسيلة لحماية الكابلات عالية التوتر.
2. المواد المستخدمة في تصنيع الغلاف المعدني:
يمكن أن يُصنع الغلاف المعدني من مجموعة متنوعة من المواد، كل منها له خصائصه الفريدة:
- المواد الناقلة: مثل النحاس، الألمنيوم، الفولاذ، الرصاص، وخلائط الرصاص وخلائط الألمنيوم. هذه المواد تتيح توصيل الكهرباء بشكل جيد.
- المواد شبه الناقلة: قد تستخدم مواد نصف ناقلة لتحقيق توازن في الخصائص الكهربائية والميكانيكية.
- استخدام مزيج من المواد: في بعض الحالات، يمكن دمج المواد الناقلة وشبه الناقلة للحصول على ميزات إضافية.
3. أشكال الغلاف المعدني:
تختلف أشكال الغلاف المعدني حسب تصميم الكابل واحتياجات التطبيق:
- شريط معدني: يُلف شريط من النحاس أو الفولاذ حول العازل بطريقة لولبية. هذا التصميم يتيح توفير حماية فعالة ضد الحقول الكهربائية.
- شريط معرج: يُستخدم شريط معرج من النحاس يُوضع بطريقة طولية على العازل ويُثبت بواسطة اللحام الطولي. هذا يضمن ترابط قوي بين الشريط والعازل.
- أسلاك لولبية: يُستخدم أسلاك من النحاس تُلف حول العازل بطريقة لولبية. هذه الطريقة تساهم في تحسين التوصيل الكهربائي.
- غلاف صلب من الرصاص: يُستخدم غلاف صلب من الرصاص يتم إلصاقه بطول العازل باستخدام تقنية البثق (Extrusion). هذا يوفر حماية إضافية ضد العوامل الخارجية.
- غلاف مزدوج: تحتوي العديد من أنواع الكابلات على غلاف معدني داخلي (يحيط بالموصل) وغلاف معدني خارجي، مما يوفر حماية إضافية للعازل.
4. الفوائد والوظائف:
الغلاف المعدني يقدم مجموعة من الفوائد الحيوية للكابل:
- حصر الحقل الكهربائي: يساعد الغلاف المعدني في احتواء الحقل الكهربائي داخل الكابل، مما يقلل من التأثيرات السلبية على الأجهزة المحيطة.
- توفير مسار لتيار القصر الأرضي: في حالة حدوث قصر كهربائي، يوفر الغلاف المعدني مسارًا آمنًا لتدفق التيار إلى الأرض، مما يقلل من خطر الأضرار المحتملة.
- خفض الإجهادات الكهربائية على العازل: يقلل الغلاف من الإجهادات الكهربائية على العازل، خاصة في المناطق الملاصقة لسطح العازل، مما يحمي العازل من الانهيار.
- الحد من التشويش على أجهزة الاتصالات: يعمل الغلاف المعدني كدرع للحماية من التداخلات الكهرومغناطيسية، مما يحسن أداء أجهزة الاتصالات القريبة من الكابل.
- خفض مخاطر الصدمات الكهربائية: في حالة تأريض الكابل بشكل جيد، يساعد الغلاف في تقليل مخاطر التعرض للصدمات الكهربائية.
- الحماية الميكانيكية والكيميائية: يوفر الغلاف المعدني حماية ميكانيكية للعازل من الأضرار الفيزيائية، بالإضافة إلى الحماية من المواد الكيميائية أو العوامل البيئية الضارة.
5. الخلاصة:
الغلاف المعدني للكابل يعد عنصرًا أساسيًا في تصميم الكابلات الكهربائية، خاصةً تلك المستخدمة في التوترات العالية. بفضل خصائصه المختلفة، يضمن هذا الغلاف حماية فعالة للكابل والعازل، ويساهم في تحسين الأداء والكفاءة. يتطلب استخدامه الالتزام بالمواصفات القياسية لضمان السلامة والأداء الجيد في البيئات الكهربائية المتنوعة.
