الوجه الحقيقي للمادة: كيف يكشف الاختبار عن جودة عزل الكابلات

غالبًا ما نحكم على الكابل بناءً على حجمه أو لونه أو موصله. لكن العامل الحاسم الذي يحدد سلامته وعمره الافتراضي وأدائه هو المادة التي لا نراها - العازل. يختبئ العازل تحت الغلاف الخارجي، ويعمل كحاجز أساسي، يمنع حدوث قصر كهربائي ويتحمل العوامل البيئية القاسية. فكيف إذن نكشف عن حقيقة هذا المكون الأساسي ونميز مادة عازلة عالية الجودة عن مادة أخرى رديئة؟ يكمن الجواب في سلسلة من الاختبارات العلمية الدقيقة.

الأساس: التحقق من سلامة الكهرباء

قبل أي شيء آخر، يجب أن يكون العزل حاجزًا كهربائيًا فعالًا.

• اختبار القوة العازلة: هذا هو التحدي الأكبر. توضع عينة من العازل بين قطبين كهربائيين، ويُطبّق جهد متزايد باستمرار حتى تتآكل المادة. يتحمل العازل عالي الجودة جهدًا كهربائيًا عاليًا جدًا نظرًا لسمكه، مما يُظهر قدرةً قويةً على تحمل طفرات الطاقة والجهد الزائد العابر دون أي عطل.

• قياس مقاومة العزل: يفحص هذا الاختبار تسرب دي دي اتش. يقيس مقاومة العازل للتيار المستمر (دي سي)، مما يدل على مدى مقاومته للتسرب البطيء للتيار الكهربائي. تتميز المواد عالية الجودة بمقاومة عزل عالية للغاية، مما يضمن الحد الأدنى من فقدان الطاقة وأقصى درجات السلامة.

اختبار الإجهاد: تقييم المتانة الميكانيكية

يتعرض الكابل للسحب والثني والالتواء أثناء التركيب وطوال عمره الافتراضي. يجب أن يكون العازل متينًا ومرنًا في نفس الوقت.

• قوة الشد والاستطالة عند الكسر: في هذا الاختبار، تُمط عينة من العازل على شكل دمبل في آلة حتى تنكسر. تقيس قوة الشد القوة اللازمة لكسرها، مما يدل على مقاومتها لإجهاد السحب. أما الاستطالة عند الكسر فتقيس مدى قدرتها على التمدد قبل التلف. تتميز المواد عالية الجودة، وخاصةً البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)، بقوة شد واستطالة عاليتين، ما يعني أنها قوية ومرنة، ولا تتشقق بسهولة عند ثنيها.

• مقاومة التمزق: يختبر هذا الاختبار تحديدًا قدرة المادة على مقاومة نمو أي خدوش أو قطع، وهو خطر شائع أثناء التركيب. يُجرى قطع صغير في عينة، وتُقاس القوة اللازمة لتمديد هذا التمزق. يتميز العزل الجيد بمقاومة عالية للتمزق.

تحدي الشيخوخة: التنبؤ بالأداء على المدى الطويل

صُمم الكابل ليدوم لعقود. كيف يُمكننا التنبؤ بأدائه على مدار 30 عامًا دون انتظار كل هذه المدة؟

• اختبار الشيخوخة الحرارية: تُوضع العينات في أفران بدرجات حرارة مرتفعة (مثل ١٠٠ درجة مئوية فأكثر لبعض المواد) لفترات طويلة، غالبًا ما تتراوح بين ٧ و٩٠ يومًا. تُسرّع هذه العملية عملية التعتيق. بعد التعتيق، تخضع العينات لاختبارات الشد والاستطالة مجددًا. تحتفظ مادة العزل عالية الجودة بنسبة كبيرة من خصائصها الأصلية، مما يُثبت ثباتها طويل الأمد ومقاومتها للتكسر.

• اختبار التشوه الحراري (اختبار التصلب الساخن): يُعد هذا الاختبار بالغ الأهمية للمواد الصلبة بالحرارة مثل XLPE، إذ يُثبت صحة ربط العازل. تُوضع عينة مُوزونة في فرن عالي الحرارة لفترة زمنية محددة. يتمدد العازل عالي الجودة بنسبة صغيرة ومحددة فقط، ولن يتمزق، مما يُثبت أنه لن يتدلى أو يتشوه تحت تأثير وزنه عند درجات حرارة التشغيل العالية.

  
  

التحدي البيئي: مقاومة العناصر

تواجه الكابلات بيئات قاسية، بدءًا من أشعة الشمس الشديدة إلى المواد الكيميائية والحرائق.

• اختبار مقاومة العوامل الجوية والأشعة فوق البنفسجية: تُعرض العينات في غرف خاصة تُحاكي سنوات من دورات ضوء الشمس والأمطار ودرجات الحرارة. يمكن أن يتحلل البولي فينيل كلوريد (بولي فينيل كلوريد) الرديء ويصبح هشًا، بينما يُثبّت البولي إيثيلين المتشابك (بولي إيثيلين مشبع بالبولي إيثيلين) عالي الجودة أو البوليمرات المُصممة خصيصًا لمقاومة الأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية، مما يحافظ على مرونته وسلامته.

• مقاومة الزيت والمواد الكيميائية: في البيئات الصناعية، قد يتعرض العازل للزيوت والمذيبات والأحماض. تتضمن الاختبارات غمر العينات في هذه السوائل، ثم التحقق من وجود أي تورم أو تشقق أو فقدان للخواص الميكانيكية. تُصنع مواد عالية الجودة لتتحمل بيئة التشغيل الخاصة بها.

بوتقة السلامة: السلوك في النار

ولعل الاختبارات الأكثر أهمية هي تلك التي تحدد كيفية تصرف العزل في حالة الحريق.

• اختبار مؤشر الأكسجين: يقيس هذا المؤشر الحد الأدنى لتركيز الأكسجين في الغلاف الجوي اللازم لاحتراق المادة. كلما ارتفع مؤشر الأكسجين، زادت صعوبة اشتعال المادة. وهذه خاصية أساسية للمركبات المثبطة للهب.

• اختبارات مقاومة اللهب: يُوضع لهب مُحدد مباشرةً على عينة كابل مُعلقة رأسيًا. بعد إزالة اللهب، يُطفئ العازل عالي الجودة المُقاوم للهب نفسه بسرعة، ويكون له مساحة احتراق محدودة، ولا يُقطر جزيئات مُشتعلة قد تُسبب انتشار الحريق.

إن تحديد عزل الكابلات الممتاز ليس مسألة تخمين، بل هو بحث علمي دقيق. بإخضاع المواد لسلسلة من الاختبارات الكهربائية والميكانيكية والحرارية والبيئية، يمكن للمصنعين ومهندسي الجودة الكشف عن حقيقتها. تضمن عملية الفحص الدقيقة هذه أن الكابلات التي نعتمد عليها يوميًا ليست مجرد موصلات للكهرباء، بل مكونات آمنة ومتينة وموثوقة، مصممة لتدوم طويلًا.