إن الأسلاك الكهربائية الخاصة بك تحافظ على الأسرار-وبصراحة، 9 من كل 10 أشخاص يفشلون تمامًا عند اختيار الأسلاك المناسبة! ولكن إذا فهمت كيفية عمل الطبقات الرئيسية الثلاث، فسوف توفر على نفسك الكثير من الوقت والمال والصداع في المستقبل.
نحن جميعا نعتبر الكهرباء الحديثة أمرا مفروغا منه، أليس كذلك؟ ولكن هل سبق لك أن توقفت عن النظر إلى ذلك السلك القديم الممل الموجود في زاوية حائطك؟ اليوم، دعونا نركع و"نستمع" إلى ما تقوله هذه "الأوعية الدموية الحضرية"-إنها أكثر إثارة للاهتمام مما تبدو عليه.
عندما تمر الكهرباء عبر سلك مثل سيارة السباق، فإن الموصل هو المسار الذي تسير فيه بسرعة. على الرغم من أنه مخفي دائمًا، إلا أن هذا القلب المعدني هو نجم الكابل بأكمله. لقد رأيت العديد من الأشخاص يختارون الكابلات بمجرد التحقق من مدى سماكة الطبقة الخارجية-متجاهلين تمامًا هذا الجزء الأكثر أهمية! إنه مثل شراء سيارة فقط لأنك تحب وظيفة الطلاء؛ أنت تحصل على الأولويات بشكل خاطئ.
دعونا نركز على الأشياء الصغيرة: داخل موصل نحاسي (عرضه أقل من سنتيمتر واحد!) ، تقوم الإلكترونات بشكل أساسي بـ "اندفاع عيد الربيع" (كما تعلمون، ذلك الاندفاع الصيني السنوي المجنون للسفر). في كل ملليمتر مكعب من النحاس النقي، يوجد عقل-ينفخ 8.5 × 10²² من الإلكترونات الحرة الجاهزة للتحرك. لقد كان النحاس من أفضل الموصلات على مر العصور ليس فقط لأنه جيد جدًا في نقل الكهرباء (58.0 × 10⁶ S/m، إذا كنت تهتم بالأرقام)، ولكن أيضًا لأنه مرن- لذا يمكن للكابل أن ينحني مرارًا وتكرارًا دون كسر "المسار". لقد زرت ذات مرة مصنعًا للكابلات وشاهدت العملية: سبيكة نحاسية ثقيلة تتحول إلى شعر-أسلاك رفيعة على خط التجميع، مثل السحر. يتم لف تلك الأسلاك التي يبلغ سمكها 0.15 ملم- معًا، مثل جديلة الفتاة أو خطوط الكهرباء المتشابكة في المدينة.
في الآونة الأخيرة، عادت موصلات الألمنيوم أيضًا. أخبرني رجل من شركة كهرباء عن العملية الحسابية: بالنسبة لنفس القدرة على حمل الكهرباء-، فإن الألومنيوم يجعل الكابل أخف وزنًا بنسبة 30%. يعد هذا أمرًا مهمًا بالنسبة إلى المشاريع ذات الجهد العالي-الطويلة جدًا (مثل تلك التي تمتد لعدة كيلومترات). ولكن هنا تكمن المشكلة في أن-النحاس والألمنيوم من المنافسين الرئيسيين-. النحاس أفضل في نقل الكهرباء، لكنه يحصل على "بقع الصدأ" الخضراء عندما يكون رطبًا. الألومنيوم أخف وزنًا وأرخص، لكن المهندسين يكرهون التعامل مع الأكسدة عند الوصلات-فإنها مثل قنبلة موقوتة صغيرة.
التالي: الطبقة العازلة، والتي تعتبر في الأساس أفضل حارس شخصي للموصل. ويظل قريبًا من الموصل ويمنع تلك الإلكترونات الزائدة من الهروب-مثل حاجز واضح. لقد ساعدت ذات مرة في العمل الدائري في مبنى سكني قديم. عندما قمنا بتجريد سلك يبلغ عمره 20-عامًا-، أشار عامل الصيانة إلى المادة العازلة وقال مازحًا، "هذا البلاستيك أكثر موثوقية من بعض الزيجات! لقد منع الإلكترونات من "الغش" (اقرأ: قصر الدائرة الكهربية) لعقود من الزمن."
إن اختيار العزل المناسب هو المكان الذي تصبح فيه علوم المواد رائعة. العزل PVC المعتاد؟ إنه مزيج من كلوريد البولي فينيل والملدنات-كثيف بما يكفي للحماية، ولكنه مرن بما يكفي للتعامل معه. بالنسبة للأماكن التي ترتفع درجة حرارتها (مثل بالقرب من الآلات الصناعية)، يتم استخدام -البولي إيثيلين المتشابك (XLPE). ترتبط جزيئاته بنمط ثلاثي الأبعاد، حتى يتمكن من التعامل مع حرارة 90 درجة مثل المحترفين.
لكن العزل يفعل أكثر من مجرد حماية الموصل. عندما يتم تجميع الكثير من الكابلات معًا (كما هو الحال في خزانة الأسلاك بالمبنى)، فإن العزل يمنعها من "القتال"-والحفاظ على "المسافة الاجتماعية"، إذا صح التعبير. لقد رأيت اختبارًا في أحد معمل الطاقة ذات مرة: كان كابل 10 كيلو فولت به شق صغير يبلغ 0.1 ملم في عزله، وبدأت الكابلات القريبة تصدر شرارة-مثل أقواس صغيرة تتراقص. لقد كان الأمر جامحًا، وتذكيرًا تامًا بأهمية العزل.
وأخيرًا، طبقة الغلاف-الجندي الخارجي القوي للكابل. لقد التقطت صورًا أثناء إعصار قبل بضع سنوات وما زلت لا أستطيع أن أنساها: غمرت المياه المدينة، ولكن عندما استخرجنا كابلًا من الحطام، كان غلافه المصنوع من البولي إيثيلين لا يزال متماسكًا بقوة، ويحمي كل شيء بالداخل. هذا الغمد؟ إنها مثل طريقة البرقية في القول، "أحضر الطقس-أستطيع التعامل معه."
المواد الغمدية تشبه السحر الصناعي أيضًا. تعتبر أغلفة PVC العادية من المواد الشاقة-التي يقل سمكها عن 1 مم، ولكنها تتحمل الخدوش اليومية. أغلفة البولي إيثيلين للكابلات المدفونة؟ إنهم مثل الغواصين المدربين، ويبقون أقوياء حتى في الأوساخ المظلمة والرطبة. لكن النيوبرين المفضل لدي-تم اختراع هذه المادة في ثلاثينيات القرن العشرين، وما زالت تستخدم بقوة في المصانع الكيميائية، حيث يكون الهواء مليئًا بالضباب الحمضي. هذا ما أسميه الخالدة!
لكن الأشياء الرائعة الحقيقية تحدث على المستوى النانوي. قام مختبر جامعي مؤخرًا بتصنيع غلاف مركب جديد: حيث قاموا بخلط جزيئات السيليكا النانوية في المادة المعتادة، وأصبح أكثر مقاومة للتآكل بنسبة 300%. من الجنون كيف يمكن للجسيمات الصغيرة أن تحدث فرقًا كبيرًا، أليس كذلك؟
مرحبًا بمشاركة آرائك معي عبر البريد الإلكتروني:julyliu403@gmail.com
