تختلف أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية بحسب عدد الموصلات، ومادة التصنيع، ونوع العزل، وجهد التشغيل، وطريقة التركيب والبيئة المحيطة. لذلك لا يمكن اختيار السلك أو الكابل اعتمادًا على مساحة مقطعه فقط، بل يجب معرفة نوعه واستخدامه وظروف تشغيله.
تستخدم الأسلاك والكابلات في كل مكان تقريبًا، من دوائر الإنارة والمقابس في المنازل، إلى لوحات التوزيع والمحركات والمضخات والمصانع وشبكات الطاقة والطاقة الشمسية وأنظمة الاتصالات.
وفي السعودية، يجب أن يتوافق اختيار وتركيب الأسلاك والكابلات مع متطلبات الكود الكهربائي السعودي SBC 401 واللوائح والمعايير المعتمدة للمشروع. ويشمل الكود متطلبات تتعلق بالأسلاك والكابلات والتوزيع والحماية والتأريض وغيرها من عناصر التركيبات الكهربائية.
ما الفرق بين السلك والكابل؟
قبل التعرف على أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية، من المهم فهم الفرق بين المصطلحين.
ما هو السلك الكهربائي؟
السلك الكهربائي هو موصل كهربائي مصنوع عادةً من النحاس أو الألومنيوم، وقد يكون:
- موصلًا صلبًا.
- موصلًا مجدولًا.
- معزولًا.
- غير معزول.
ويُستخدم السلك لنقل التيار الكهربائي أو الإشارات الكهربائية من نقطة إلى أخرى.
ما هو الكابل الكهربائي؟
الكابل هو تركيب يضم موصلًا واحدًا أو أكثر مع العزل والحماية المناسبة بحسب نوع الكابل واستخدامه. وقد يحتوي على عدة قلوب أو موصلات، وقد يضم طبقات إضافية مثل الشاشة المعدنية أو الغلاف الخارجي أو التدريع المعدني.
لذلك من غير الدقيق اعتبار أن كل كابل يجب أن يحتوي بالضرورة على موصلين أو أكثر؛ فهناك أيضًا كابلات أحادية القلب تستخدم في تطبيقات القدرة والتوزيع.
وتحدد المواصفات القياسية خصائص موصلات الكابلات، مثل مساحة المقطع وتركيب الموصل وقيم المقاومة. ومن أهم المراجع الدولية في هذا المجال IEC 60228:2023.
لنبدأ ضمن شرح أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية في التعرف على تصنيف الأسلاك والكابلات الكهربائية.
كيف يتم تصنيف الأسلاك والكابلات الكهربائية؟
يمكن تصنيف أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية بعدة طرق، منها:
- حسب مادة الموصل.
- حسب شكل الموصل، صلب أو مجدول.
- حسب نوع العزل.
- حسب عدد القلوب.
- حسب الجهد.
- حسب طريقة الاستخدام والتركيب.
- حسب الحماية الميكانيكية.
- حسب البيئة التي يعمل فيها الكابل.
وهذا يعني أن الكابل الواحد يمكن وصفه بأكثر من خاصية في الوقت نفسه.
أولًا: الأسلاك النحاسية
يعد النحاس من أكثر المواد استخدامًا في الأسلاك والكابلات الكهربائية بسبب موصليته الكهربائية الجيدة وسهولة استخدامه في العديد من التطبيقات.
ومن أهم مميزاته:
- موصلية كهربائية عالية.
- مقاومة كهربائية منخفضة نسبيًا.
- سهولة التوصيل داخل اللوحات والأجهزة.
- مرونة جيدة، خصوصًا في الموصلات المجدولة.
- مناسب لدوائر المباني والعديد من التطبيقات الصناعية.
وتستخدم الأسلاك النحاسية على نطاق واسع في دوائر الإنارة والمقابس ولوحات التوزيع والدوائر الداخلية والمعدات الكهربائية.
ثانيًا: الأسلاك والكابلات المصنوعة من الألومنيوم
يستخدم الألومنيوم أيضًا في تطبيقات القدرة والتوزيع، خصوصًا عندما تكون الأوزان الكبيرة والتكلفة عاملين مهمين.
ومن مميزاته:
- وزن أقل من النحاس.
- تكلفة أقل عادةً عند المقاطع الكبيرة.
- مناسب للعديد من تطبيقات التوزيع والقدرة.
لكن الألومنيوم يمتلك موصلية كهربائية أقل من النحاس، ولذلك لا يمكن استبدال موصل نحاسي بموصل ألومنيوم بنفس مساحة المقطع دون دراسة التصميم ومتطلبات التيار والتوصيلات.
كما يجب استخدام نهايات وموصلات مناسبة ومتوافقة مع الألومنيوم عند الحاجة.
الأسلاك الصلبة والمجدولة
من التصنيفات المهمة أيضًا شكل الموصل نفسه.
السلك الصلب Solid
يتكون الموصل الصلب من موصل واحد مستمر.
يمتاز عادةً بالثبات الميكانيكي وسهولة التثبيت في بعض التركيبات الثابتة، لكنه أقل مرونة من الموصل المجدول.
يستخدم في بعض دوائر التركيبات الثابتة، بحسب نوع السلك والمواصفة وطريقة التركيب.
السلك المجدول Stranded
يتكون الموصل المجدول من مجموعة من الأسلاك الصغيرة التي تشكل موصلًا واحدًا.
ومن أهم مميزاته:
- مرونة أكبر.
- سهولة التوجيه والانحناء.
- مناسب للوصلات التي تتطلب حركة أو تركيبًا أكثر مرونة.
- يستخدم في العديد من الكابلات الكهربائية ولوحات التحكم والمعدات.
وتصنف IEC 60228 موصلات الكابلات إلى فئات مختلفة وفق تركيبها واستخدامها، وتشمل الموصلات الصلبة والمجدولة والموصلات المرنة.
أهم أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية
1. أسلاك وكابلات المباني
تستخدم هذه الفئة في التركيبات الكهربائية داخل المباني، مثل:
- دوائر الإنارة.
- المقابس.
- المكيفات.
- السخانات.
- المضخات.
- اللوحات الكهربائية.
- المغذيات الفرعية.
ويتم اختيار نوع الكابل وفق الجهد والتيار وطريقة التمديد ودرجة الحرارة وعدد الكابلات المتجاورة ونوع العزل ومتطلبات الحماية.
وفي المشاريع السعودية، يجب الرجوع إلى متطلبات SBC 401 والمواصفات المعتمدة للمشروع بدل الاعتماد على جداول أجنبية بصورة مباشرة.
2. أسلاك THHN وTHWN وTHWN-2
هذه التسميات شائعة في السوق الأمريكي، وتصف أنواعًا معينة من أسلاك المباني ذات العزل الحراري المناسب وتطبيقات مختلفة.
وتستخدم أسلاك من هذه الفئة عادةً داخل المواسير والقنوات في بعض أنظمة التركيبات.
لكن من المهم الانتباه إلى أن THHN وTHWN ليست أسماء عامة لكل أسلاك المباني، كما أن استخدامها ومتطلبات قبولها تعتمد على الكود المعتمد في البلد والمشروع.
لذلك لا ينبغي نقل جداول مثل:
14 AWG = 15 A
12 AWG = 20 A
10 AWG = 30 A
وتطبيقها مباشرة على أي مشروع في السعودية؛ لأن سعة التيار تعتمد على نوع الموصل والعزل ودرجة الحرارة وطريقة التركيب وعدد الموصلات وعوامل التصحيح ومتطلبات الكود.
3. كابلات NM-B
كابل NM-B من الأنواع المعروفة في الولايات المتحدة ويستخدم في بعض التركيبات السكنية الداخلية الجافة.
يتكون عادةً من عدة موصلات معزولة وموصل تأريض داخل غلاف غير معدني.
ويستخدم في بعض الدوائر الداخلية مثل الإنارة والمقابس.
لكن هذا النوع ليس تصنيفًا عامًا للكابلات السكنية في السعودية، ولذلك يجب عدم اعتباره البديل القياسي لجميع تمديدات المنازل السعودية.
4. كابلات UF-B
كابل UF-B هو نوع شائع في النظام الأمريكي للتطبيقات التي تتطلب مقاومة أكبر للرطوبة وبعض التركيبات الخارجية والدفن المباشر وفق متطلبات النظام المستخدم.
يمكن استخدامه في تطبيقات مثل:
- بعض التغذية الخارجية.
- الإنارة الخارجية.
- المباني المنفصلة.
- بعض التطبيقات المدفونة.
ومرة أخرى، يجب التحقق من الكود المحلي ومتطلبات المشروع قبل استخدام أي نوع من الكابلات.
5. الكابلات المدرعة Armoured Cables
تحتوي الكابلات المدرعة على طبقة حماية معدنية توفر حماية ميكانيكية إضافية للموصلات.
وقد تستخدم في:
- التغذية الرئيسية.
- التمديدات الخارجية.
- التمديدات المدفونة.
- المصانع.
- المشاريع الصناعية.
- الأماكن التي تتطلب حماية ميكانيكية إضافية.
وتختلف طريقة التدريع والمواد المستخدمة حسب نوع الكابل، فقد يستخدم فولاذ أو ألومنيوم أو طبقات حماية أخرى بحسب التصميم.
6. كابلات التحكم Control Cables
تستخدم كابلات التحكم لنقل إشارات التحكم بين الأجهزة والمعدات.
ومن تطبيقاتها:
- لوحات التحكم.
- أنظمة التشغيل الآلي.
- المحركات.
- أجهزة القياس.
- أنظمة HVAC.
- أنظمة التحكم الصناعية.
- أنظمة BMS.
وقد تحتوي على عدة قلوب صغيرة نسبيًا، كما قد تكون محمية بشاشة Shield عندما تكون مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي مهمة.
7. كابلات القدرة Power Cables
تستخدم كابلات القدرة لنقل الطاقة الكهربائية من مصدر إلى آخر.
ومن تطبيقاتها:
- المحولات.
- لوحات التوزيع.
- المولدات.
- المحركات.
- المباني.
- المصانع.
- شبكات التوزيع.
وتختلف مواصفاتها بشكل كبير حسب الجهد ومساحة المقطع ونوع العزل وطريقة التركيب.
أنواع الكابلات حسب مستوى الجهد
يمكن تصنيف كابلات القدرة بحسب مستوى الجهد، لكن الحدود الدقيقة للتصنيفات قد تختلف بين المعايير والجهات التنظيمية.
كابلات الجهد المنخفض LV
تستخدم في نطاقات الجهد المنخفض لتغذية:
- المنازل.
- المباني التجارية.
- الإنارة.
- المقابس.
- الأجهزة الكهربائية.
- اللوحات.
- بعض المحركات والمعدات.
وتشمل هذه الفئة نسبة كبيرة من الكابلات المستخدمة في التركيبات الكهربائية داخل المباني.
كابلات الجهد المتوسط MV
تستخدم في شبكات توزيع الطاقة والمنشآت التي تتطلب مستويات جهد أعلى من شبكات الجهد المنخفض.
ومن تطبيقاتها:
- محطات التوزيع.
- المصانع.
- المنشآت الكبيرة.
- مغذيات المحولات.
- شبكات المرافق.
ومن مستويات الجهد الشائعة في بعض شبكات التوزيع: 11 kV و13.8 kV و22 kV و33 kV، بحسب شبكة الكهرباء والمشروع.
كابلات الجهد العالي HV
تستخدم في شبكات نقل وتوزيع الطاقة ذات الجهود العالية، وتحتاج إلى أنظمة عزل وحماية وتصميم أكثر تعقيدًا.
وتزداد أهمية التحكم في المجال الكهربائي والعزل والشاشات والتأريض وطريقة التركيب مع ارتفاع الجهد.
لذلك لا يمكن اختيار كابل جهد عالٍ بالطريقة نفسها المستخدمة لاختيار كابل دائرة إنارة منزلية.
كابلات الطاقة الشمسية PV
تعد كابلات الطاقة الشمسية من الأنواع المهمة في مشاريع الطاقة المتجددة.
وتستخدم لربط:
- الألواح الشمسية.
- صناديق التجميع.
- وحدات الحماية.
- منظمات الشحن.
- العواكس Inverters.
ويجب أن تكون كابلات الأنظمة الكهروضوئية مناسبة للاستخدام الخارجي والتعرض للأشعة فوق البنفسجية والعوامل البيئية، وأن تكون ملائمة لجهد وتيار النظام.
وهذا مهم جدًا في مشاريع الطاقة الشمسية في السعودية بسبب ارتفاع درجات الحرارة والتعرض القوي لأشعة الشمس.
ولا يكفي اختيار الكابل بناءً على التيار فقط؛ بل يجب أيضًا مراعاة درجة الحرارة، وطريقة التمديد، وهبوط الجهد، وظروف الموقع.
يمكنك الإطلاع على مقال: كابلات الطاقة الشمسية.
الكابلات المرنة Flexible Cables
تم تصميم الكابلات المرنة بحيث تتحمل الانحناء والحركة بدرجة أكبر من كابلات التركيبات الثابتة.
وتستخدم في:
- الأدوات الكهربائية.
- الأجهزة المحمولة.
- المولدات.
- معدات الورش.
- آلات المصانع.
- أسلاك التمديد.
- بعض المعدات المتحركة.
ولا ينبغي استخدام أي كابل مرن في أي تطبيق لمجرد أنه مرن؛ إذ يجب التأكد من تصنيفه للجهد والتيار والبيئة وطريقة الاستخدام.
كابلات الاتصالات والبيانات
ليست جميع الكابلات مخصصة لنقل القدرة الكهربائية. هناك كابلات مصممة لنقل الإشارات والبيانات.
كابلات Coaxial
يتكون الكابل المحوري عادةً من:
- موصل مركزي.
- عازل.
- طبقة حماية أو شاشة معدنية.
- غلاف خارجي.
ومن تطبيقاته:
- إشارات RF.
- التلفزيون.
- بعض أنظمة الاتصالات.
- بعض تطبيقات CCTV.
كابلات Ethernet
تستخدم كابلات الشبكات مثل:
- Cat5e
- Cat6
- Cat6A
في نقل البيانات والشبكات المحلية.
وتستخدم في:
- الحواسيب.
- الشبكات.
- الكاميرات.
- أنظمة الاتصالات.
- بعض أنظمة التحكم.
كابلات الألياف الضوئية Fiber Optic
تختلف الألياف الضوئية عن الأسلاك والكابلات النحاسية التقليدية؛ فهي تنقل البيانات باستخدام الضوء بدل التيار الكهربائي.
وتتميز بقدرتها العالية على نقل البيانات لمسافات طويلة مع مقاومة ممتازة للتداخل الكهرومغناطيسي.
كابلات الحريق وLSZH
تستخدم الكابلات ذات خصائص Low Smoke Zero Halogen – LSZH في التطبيقات التي تكون فيها انبعاثات الدخان والغازات أثناء الحريق عاملًا مهمًا.
وقد تكون مناسبة لبعض:
- المباني العامة.
- المستشفيات.
- الأبراج.
- مراكز البيانات.
- المنشآت التي تتطلب متطلبات خاصة للسلامة من الحريق.
لكن يجب التمييز بين LSZH وبين تصنيف مقاومة الحريق؛ فكون الكابل LSZH لا يعني تلقائيًا أنه كابل مقاوم للحريق لفترة زمنية محددة.
اختيار الكابل يجب أن يعتمد على التصنيف المطلوب في المشروع والمواصفة المعتمدة.
كابلات الأجهزة والدوائر الداخلية
توجد أنواع من الأسلاك المصممة للاستخدام داخل:
- لوحات التحكم.
- الأجهزة الكهربائية.
- وحدات الإنارة.
- المعدات.
- لوحات التوزيع.
وتتميز بعض هذه الأسلاك بصغر مساحة المقطع ومرونتها، لكن استخدامها يجب أن يتوافق مع درجة الحرارة والجهد وطريقة التمديد والمواصفة الخاصة بها.
كيف تختار نوع الكابل الكهربائي المناسب؟
لا يعتمد اختيار نوع الكابل الكهربائي على التيار فقط.
يجب دراسة مجموعة من العوامل، أهمها:
1. التيار
يجب أن تكون سعة تحمل التيار مناسبة للحمل وظروف التركيب.
2. الجهد
يجب أن يكون الجهد المقنن للكابل مناسبًا لجهد النظام.
3. مساحة مقطع الموصل
تؤثر مساحة المقطع في:
- سعة التيار.
- المقاومة.
- هبوط الجهد.
- الفقد الحراري.
وتستخدم المعايير مثل IEC 60228 مقاسات اسمية للموصلات ومتطلبات تتعلق بتركيبها ومقاومتها.
4. درجة الحرارة
ارتفاع درجة الحرارة يؤثر في مقاومة الموصل وسعة تحميل الكابل.
ولهذا يجب مراعاة درجة حرارة الموقع ودرجة حرارة التشغيل المسموح بها للعزل والموصل.
5. طريقة التركيب
هل الكابل:
- داخل ماسورة؟
- على Cable Tray؟
- مدفون؟
- في الهواء؟
- داخل قناة؟
- بجانب كابلات أخرى؟
هذه العوامل تؤثر في قدرة الكابل على تبديد الحرارة وسعة تحميله.
6. البيئة
يجب معرفة ما إذا كان الكابل معرضًا إلى:
- الماء.
- الرطوبة.
- أشعة الشمس.
- الحرارة.
- المواد الكيميائية.
- الزيوت.
- الصدمات الميكانيكية.
7. هبوط الجهد
حتى إذا كانت سعة التيار مناسبة، قد يكون مقطع الكابل غير مناسب لمسافة طويلة بسبب هبوط الجهد.
لذلك يجب فحص هبوط الجهد ضمن التصميم.
8. الحماية
يجب التنسيق بين الكابل والقاطع والحمل الكهربائي بحيث تكون الحماية مناسبة لسعة الكابل وظروف التشغيل.
النحاس أم الألومنيوم: أيهما أفضل؟
لا توجد إجابة واحدة تصلح لجميع التطبيقات.
النحاس
يفضل عندما تكون هناك حاجة إلى:
- موصلية أعلى.
- مساحة مقطع أصغر نسبيًا لنفس ظروف التصميم.
- توصيلات مدمجة.
- خصائص ميكانيكية مناسبة للتطبيق.
الألومنيوم
قد يكون مناسبًا عندما تكون:
- الأحجام كبيرة.
- الوزن عاملًا مهمًا.
- التكلفة عاملًا مؤثرًا.
- تطبيقات التوزيع والقدرة تسمح باستخدامه.
والاختيار الصحيح يعتمد على التصميم والمواصفة وطريقة التركيب ونظام التوصيل.
لتفاصيل أكثر حول اختيار الكابلات الكهربائية، اقرأ مقال: اختيار الكابل المناسب للمسافات البعيدة
هل يمكن استخدام أي كابل طالما أن مقطعه مناسب؟
لا. هذه من أهم النقاط التي يجب الانتباه إليها. فمثلًا، وجود كابل بمقطع 6 mm² لا يعني أنه مناسب تلقائيًا لأي حمل يحتاج إلى 6 mm².
يجب معرفة:
- نوع الكابل.
- نوع العزل.
- الجهد المقنن.
- درجة الحرارة.
- طريقة التركيب.
- عدد الموصلات المحملة.
- طول المسار.
- هبوط الجهد.
- ظروف البيئة.
- متطلبات الحماية.
- متطلبات الكود.
ولهذا قد يكون كابلان لهما نفس مساحة المقطع، لكنهما لا يمتلكان نفس ظروف الاستخدام أو سعة التحميل.
ما الفرق بين AWG وmm²؟
عند اختيار أحد أنواع الأسلاك والكابلات الكهربائية، ستجد مقاسات الأسلاك والكابلات في بعض الأسواق بوحدة AWG، بينما تستخدم معظم المواصفات الدولية مقاسات الموصلات بالملليمتر المربع mm².
في المشاريع التي تعتمد النظام المتري، مثل كثير من المشاريع في السعودية، ستجد مقاسات مثل:
- 1.5 mm²
- 2.5 mm²
- 4 mm²
- 6 mm²
- 10 mm²
- 16 mm²
- 25 mm²
- 35 mm²
- 50 mm²
أما AWG فهو نظام مختلف لترقيم مقاسات الأسلاك، ولا ينبغي التعامل معه على أنه مطابق مباشرةً لقيمة mm² دون الرجوع إلى جداول التحويل والمواصفة المناسبة.
أخطاء شائعة عند اختيار الأسلاك والكابلات
من الأخطاء التي يقع فيها البعض:
- اختيار الكابل بناءً على الأمبير فقط: يجب مراعاة طريقة التركيب والحرارة والتجميع وهبوط الجهد وغيرها من العوامل.
- استخدام كابل داخلي في مكان خارجي: الكابل يجب أن يكون مناسبًا للبيئة التي سيعمل فيها.
- تجاهل درجة الحرارة: خصوصًا في الأماكن الحارة أو عند تركيب الكابلات في أماكن سيئة التهوية.
- استخدام كابل غير مناسب للرطوبة: وجود العزل لا يعني أن كل كابل مناسب للبيئات الرطبة أو للدفن.
- زيادة مقطع الكابل دون دراسة القاطع والتوصيلات: زيادة مساحة المقطع قد تكون مفيدة في بعض الحالات، لكنها لا تعني أن النظام أصبح صحيحًا بالكامل؛ يجب أن يكون القاطع والوصلات والملحقات متوافقة مع التصميم.
- استخدام تسميات أمريكية على أنها معايير عالمية: مصطلحات مثل NM-B وUF-B وMC وSE مرتبطة بشكل أساسي بنظام وتصنيفات السوق الأمريكي. لذلك يجب استخدام أنواع الكابلات المعتمدة في الدولة والمشروع، وليس اختيار الكابل اعتمادًا على الاسم فقط.
الخلاصة
توجد أنواع عديدة من الأسلاك والكابلات الكهربائية، ويختلف كل نوع بحسب مادة الموصل والعزل والجهد وطريقة التركيب والبيئة والاستخدام.
فقد تحتاج دائرة إنارة داخل مبنى إلى نوع مختلف عن كابل تغذية محرك، بينما تختلف كابلات الطاقة الشمسية عن كابلات الجهد المتوسط، وتختلف كابلات التحكم والبيانات عن كابلات نقل القدرة.
لذلك فإن الاختيار الصحيح لا يعتمد على مساحة المقطع وحدها، بل على دراسة التيار والجهد ودرجة الحرارة وطريقة التركيب والبيئة وهبوط الجهد والحماية والكود المعتمد.
وفي السعودية، يجب أن يتم تصميم وتنفيذ التركيبات الكهربائية وفق الكود الكهربائي السعودي SBC 401 والمتطلبات والمواصفات المعتمدة للمشروع. ويشير الكود السعودي إلى متطلبات خاصة بالأسلاك والكابلات والتوزيع والقواطع والتأريض وغيرها من عناصر التركيبات الكهربائية.
المصادر:
- IEC 60228:2023: متطلبات موصلات الكابلات الكهربائية ومساحات المقاطع وتركيب الموصلات وقيم المقاومة
- IEC 60227-1:2024: متطلبات عامة للكابلات المعزولة بـPVC حتى 450/750 V.
