เคเบิลไฟฟ้า
เคเบิลไฟฟ้า (อังกฤษ: electrical cable) หรือที่เรียกรวมกันว่า สายไฟฟ้า ประกอบด้วยลวดหนึ่งเส้นหรือมากกว่าที่วางเคียงข้างกันหรือมัดรวมกัน ซึ่งใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าเพื่อนำกระแสไฟฟ้า
เคเบิลไฟฟ้าใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์สองชิ้นขึ้นไป ทำให้สามารถถ่ายโอนสัญญาณไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า หรือทั้งสองอย่างจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งได้ ในทางกายภาพ เคเบิลไฟฟ้าเป็นชุดประกอบที่ประกอบด้วยตัวนำหนึ่งชิ้นขึ้นไปซึ่งมีฉนวนของตัวเองและแผ่นปิดที่เป็นทางเลือก วัสดุหุ้มแต่ละชิ้น วัสดุป้องกันชุดประกอบ และวัสดุหุ้มป้องกัน
เคเบิลไฟฟ้าหนึ่งเส้นขึ้นไปและขั้วต่อที่เกี่ยวข้องอาจสร้างเป็นชุดเคเบิล[1] ซึ่งไม่จำเป็นต้องเหมาะสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์สองเครื่อง แต่สามารถเป็นผลิตภัณฑ์บางส่วนได้ (เช่น บัดกรีบนแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีขั้วต่อติดอยู่กับตัวเรือน) ชุดเคเบิลยังสามารถอยู่ในรูปแบบโครงเคเบิลหรือชุดเคเบิลที่ใช้เชื่อมต่อขั้วต่อหลายตัวเข้าด้วยกัน
การใช้งาน
[แก้]เคเบิลไฟฟ้าใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์สองเครื่องขึ้นไป ทำให้สามารถถ่ายโอนสัญญาณไฟฟ้าหรือกำลังไฟฟ้าจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งได้ การสื่อสารระยะไกลเกิดขึ้นผ่านเคเบิลสื่อสารใต้น้ำ (submarine communications cable) เคเบิลไฟฟ้ากำลัง (power cable) ใช้สำหรับส่งไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้เคเบิลไฟฟ้าแรงสูง (high-voltage cable) เคเบิลไฟฟ้าใช้กันอย่างแพร่หลายในการเดินสายไฟในอาคารสำหรับไฟส่องสว่าง กำลังไฟฟ้า และวงจรควบคุมที่ติดตั้งถาวรในอาคาร เนื่องจากสามารถติดตั้งตัวนำวงจรทั้งหมดที่จำเป็นในสายเดียวได้พร้อมกัน จึงประหยัดแรงงานในการติดตั้งเมื่อเทียบกับวิธีการเดินสายไฟอื่น ๆ
เคเบิลไฟฟ้าเป็นชุดประกอบที่ประกอบด้วยตัวนำหนึ่งตัวหรือมากกว่าซึ่งมีฉนวนและแผ่นปิดเป็นทางเลือก แผ่นหุ้มแต่ละแผ่น ตัวป้องกันชุดประกอบ และแผ่นหุ้มป้องกัน เคเบิลไฟฟ้าอาจมีความยืดหยุ่นมากขึ้นโดยการพันสาย ในขั้นตอนนี้ สายไฟแต่ละเส้นที่เล็กกว่าจะถูกบิดหรือถักเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายไฟขนาดใหญ่ที่มีความยืดหยุ่นมากกว่าสายไฟทึบที่มีขนาดใกล้เคียงกัน การมัดสายไฟขนาดเล็กเข้าด้วยกันก่อนพันเป็นเกลียวจะเพิ่มความยืดหยุ่นสูงสุด สายไฟทองแดงในเคเบิลอาจเปลือยหรืออาจเคลือบด้วยโลหะชนิดอื่นบาง ๆ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นดีบุก แต่บางครั้งก็เป็นทอง, เงิน หรือวัสดุอื่น ๆ ดีบุก ทอง และเงินมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันน้อยกว่าทองแดงมาก ซึ่งอาจทำให้สายไฟมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น และทำให้บัดกรีได้ง่ายขึ้น
ในคริสต์ศตวรรษที่ 19 และต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 เคเบิลไฟฟ้ามักจะหุ้มด้วยผ้า ยาง หรือกระดาษ วัสดุพลาสติกมักใช้ในปัจจุบัน ยกเว้นสายไฟฟ้าที่มีความน่าเชื่อถือสูง เทอร์โมพลาสติกชนิดแรกที่ใช้คือกัตต้าเปอร์ชา (น้ำยางธรรมชาติ) ซึ่งพบว่ามีประโยชน์สำหรับสายใต้น้ำในคริสต์ศตวรรษที่ 19 พลาสติกที่มนุษย์สร้างขึ้นชนิดแรกซึ่งยังคงใช้กันทั่วไปสำหรับหุ้มสายเคเบิลคือพอลีเอทิลีน ซึ่งคิดค้นขึ้นในปี พ.ศ. 2473 แต่ไม่สามารถใช้ได้นอกกองทัพจนกระทั่งหลังสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งในระหว่างนั้นได้มีการวางสายโทรเลขที่ใช้พลาสติกชนิดนี้ข้ามช่องแคบอังกฤษเพื่อสนับสนุนกองกำลังหลังวันดีเดย์[2]
เคเบิลสามารถยึดและจัดระเบียบได้อย่างปลอดภัย เช่น การใช้ท่อร้อยเคเบิล ถาดร้อยเคเบิล สายรัด หรือการร้อยเคเบิล เคเบิลแบบยืดหยุ่นหรือแบบต่อเนื่องที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายภายในตัวพาสายเคเบิลสามารถยึดได้โดยใช้อุปกรณ์คลายแรงดึงหรือสายรัด
ลักษณะเฉพาะ
[แก้]
ตัวนำไฟฟ้าทุกชนิดรวมทั้งเคเบิลจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ในทำนองเดียวกัน ตัวนำไฟฟ้าหรือเคเบิลใด ๆ ก็ตามจะรับพลังงานจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่รอบ ๆ ตัว ผลกระทบเหล่านี้มักไม่เป็นที่ต้องการ ในกรณีแรกคือการส่งผ่านพลังงานที่ไม่ต้องการซึ่งอาจส่งผลเสียต่ออุปกรณ์ที่อยู่ใกล้เคียงหรือส่วนอื่น ๆ ของอุปกรณ์ชิ้นเดียวกัน และในกรณีที่สองคือ การรับสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการซึ่งอาจบดบังสัญญาณที่ต้องการที่สายเคเบิลส่งมา หรือหากสายเคเบิลส่งพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟหรือแรงดันไฟฟ้าควบคุม ก็จะทำให้สายเคเบิลปนเปื้อนจนทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดปกติ
วิธีแก้ปัญหาแรกคือให้เคเบิลในอาคารมีความยาวไม่มากนัก (หรือให้สั้น) เนื่องจากการรับและส่งสัญญาณจะแปรผันตามความยาวของเคเบิล วิธีแก้ปัญหาที่สองคือการจัดวางเคเบิลให้ห่างจากปัญหา นอกจากนี้ ยังมีการออกแบบเคเบิลแบบพิเศษที่ช่วยลดการรับและส่งสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า เทคนิคการออกแบบหลัก 3 ประการ ได้แก่ การป้องกัน เรขาคณิตแบบโคแอกเซียล และเรขาคณิตแบบคู่บิด
การป้องกันจะใช้หลักการไฟฟ้าของกรงฟาราเดย์ เคเบิลจะถูกหุ้มด้วยฟอยล์หรือตาข่ายลวดตลอดความยาว สายไฟทั้งหมดที่เดินอยู่ภายในชั้นป้องกันนี้จะแยกออกจากสนามไฟฟ้าภายนอกเป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าชั้นป้องกันเชื่อมต่อกับจุดที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ เช่น ดินหรือกราวด์ อย่างไรก็ตาม การป้องกันแบบง่าย ๆ ประเภทนี้ไม่ได้ผลมากนักต่อสนามแม่เหล็กความถี่ต่ำ เช่น "ฮัม" ของแม่เหล็กจากหม้อแปลงไฟฟ้าที่อยู่ใกล้เคียง การป้องกันสายดินบนเคเบิลที่ทำงานที่ 2.5 กิโลโวลต์หรือมากกว่านั้น จะรวบรวมกระแสไฟรั่วและกระแสไฟแบบเก็บประจุ ช่วยป้องกันผู้คนจากไฟฟ้าช็อตและปรับความเค้นบนฉนวนของสายเคเบิลให้เท่ากัน
การออกแบบแบบโคแอกเซียลช่วยลดการส่งผ่านและการรับคลื่นแม่เหล็กความถี่ต่ำลงอีกด้วย ในการออกแบบนี้ แผ่นฟอยล์หรือแผ่นตาข่ายจะมีหน้าตัดเป็นวงกลม และตัวนำด้านในจะอยู่ตรงจุดกึ่งกลางพอดี ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กระหว่างแผ่นฟอยล์และตัวนำแกนกลางประกอบด้วยสองขนาดที่เกือบจะเท่ากัน ซึ่งจะหักล้างกันเอง
สายคู่บิดเกลียวประกอบด้วยเคเบิลสองเส้นพันกัน สาธิตได้โดยวางปลายด้านหนึ่งของสายคู่ไว้ในสว่านมือแล้วหมุนโดยรักษาแรงตึงสายให้อยู่ในระดับปานกลาง ในกรณีที่สัญญาณรบกวนมีความยาวคลื่นยาวกว่าระดับเสียงของสายคู่บิดเกลียว สายที่มีความยาวสลับกันจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตรงข้ามกัน ส่งผลให้ผลของสัญญาณรบกวนลดลง
การป้องกันไฟ
[แก้]วัสดุหุ้มเคเบิลไฟฟ้าโดยทั่วไปทำจากพลาสติกที่มีความยืดหยุ่นซึ่งสามารถเผาไหม้ได้ อันตรายจากไฟไหม้จากเคเบิลที่รวมกันเป็นกลุ่มอาจมีมาก[3] วัสดุหุ้มเคเบิลไฟฟ้าสามารถผลิตขึ้นเพื่อป้องกันการลุกลามของไฟ[4] (ดูเคเบิลไฟฟ้าหุ้มทองแดงที่หุ้มด้วยฉนวนแร่) อีกวิธีหนึ่งคือ สามารถป้องกันไฟลุกลามระหว่างเคเบิลไฟฟ้าที่ติดไฟได้โดยการเคลือบสารหน่วงไฟโดยตรงที่ภายนอกเคเบิล[5] หรือสามารถแยกภัยคุกคามจากไฟไหม้ได้โดยติดตั้งกล่องที่ทำจากวัสดุไม่ติดไฟรอบ ๆ การติดตั้งเคเบิลไฟฟ้าจำนวนมาก
ประเภท
[แก้]
- เคเบิลโคแอกเชียล (coaxial cable) – ใช้สำหรับสัญญาณความถี่วิทยุ เช่น ในระบบจำหน่ายโทรทัศน์ผ่านสายเคเบิล
- Direct-buried cable
- Flexible cables
- Filled cable
- Heliax cable
- เคเบิลหุ้มด้วยวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (หรือสายอาคารที่ไม่ใช่โลหะ NM, NM-B)[6]
- Armored cable (หรือ BX)[6]
- Multicore cable (ประกอบด้วยสายไฟมากกว่าหนึ่งเส้นและหุ้มด้วยปลอกหุ้มสายไฟ)
- Paired cable – ประกอบด้วยตัวนำที่หุ้มฉนวนแยกกันสองตัว โดยปกติแล้วจะใช้กับระบบไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือระบบไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ต่ำ (low-frequency AC)
- Portable cord – เคเบิลแบบยืดหยุ่นสำหรับไฟกระแสสลับในอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าพกพา
- เคเบิลไฟฟ้ากำลัง (power cable) – เคเบิลที่ใช้ในการส่งกำลังไฟฟ้า
- สายแพ (ribbon cable) – มีประโยชน์เมื่อต้องใช้สายไฟจำนวนมาก สายไฟประเภทนี้สามารถงอได้ง่าย และได้รับการออกแบบมาให้รองรับแรงดันไฟฟ้าระดับต่ำ
- Shielded cable – ใช้สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนหรือเพื่อให้การป้องกันในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูง
- Single cable (บางครั้งชื่อนี้จะใช้เรียกสายไฟฟ้า)
- Structured cabling
- Submersible cable
- Twin and earth
- Twinax cable
- Twin-lead – เคเบิลประเภทนี้เป็นสายแบนสองเส้น โดยทั่วไปเรียกว่าสาย 300 Ω เนื่องจากสายมีค่าอิมพีแดนซ์ 300 Ω มักใช้เป็นสายส่งสัญญาณระหว่างสายอากาศและเครื่องรับ (เช่น ทีวีและวิทยุ) สายเหล่านี้จะพันกันเพื่อลดผลกระทบต่อผิวหนัง
- สายคู่บิดเกลียว (twisted pair) – ประกอบด้วยสายหุ้มฉนวนสองเส้นพันกัน มีลักษณะคล้ายสายคู่ ยกเว้นว่าสายคู่จะบิดเป็นเกลียว
CENELEC HD 361 เป็นมาตรฐานที่ได้รับการรับรองและเผยแพร่โดย CENELEC ซึ่งเกี่ยวข้องกับประเภทการทำเครื่องหมายสายไฟและเคเบิล ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อปรับเคเบิลให้สอดคล้องกัน Deutsches Institut für Normung (DIN, VDE) ได้เผยแพร่มาตรฐานที่คล้ายกัน (DIN VDE 0292)
อ้างอิง
[แก้]- ↑ "What Is a Cable Assembly?". wiseGEEK. สืบค้นเมื่อ 1 July 2019.
- ↑ Ash, Stewart, "The development of submarine cables", ch. 1 in, Burnett, Douglas R.; Beckman, Robert; Davenport, Tara M., Submarine Cables: The Handbook of Law and Policy, Martinus Nijhoff Publishers, 2014 ISBN 9789004260320.
- ↑ Krause, Fritz; Schmidt, Willard (2 Jan 1982). "Burn Mode Analysis of Horizontal Cable Tray Fires". Systems Safety Technology Division, Sandia National Laboratories. NUREG/CR-2431, SAND81-0079.
- ↑ NFPA 72 National Electrical Code. 2017. pp. 648, 800.179 (A).
- ↑ Vytenis, Babrauskas (12 Jan 1981). "Fire Performance of Wire and Cable". Building and Fire Research Laboratory, NIST: 56.
- ↑ 6.0 6.1 "Electrical Wiring FAQ (Part 2 of 2) Section - What is Romex/NM/NMD? What is BX? When should I use each?". faqs.org.
บรรณานุกรม
[แก้]- R. M. Black, The History of Electric Wires and Cables, Peter Pergrinus, London 1983 ISBN 0-86341-001-4
- BICC Cables Ltd, "Electric Cables Handbook", WileyBlackwell; London 3rd Edition 1997, ISBN 0-632-04075-0
แหล่งข้อมูลอื่น
[แก้]
- . . 1914.
