دانستن وزن کابل و هادی آلومینیومی فقط برای حمل‌ونقل مهم نیست. وزن می‌تواند در برآورد مقدار فلز مصرفی، مقایسه پیشنهادهای فروش، برنامه‌ریزی حمل، انتخاب قرقره و تخمین تناژ سفارش نیز کاربرد داشته باشد.

اما در اینجا باید یک تفاوت بسیار مهم را از ابتدا روشن کنیم:

وزن هادی آلومینیومی با وزن کابل کامل یکسان نیست.

وزن هادی را می‌توان با استفاده از سطح مقطع، طول و چگالی آلومینیوم به‌صورت تقریبی محاسبه کرد؛ اما کابل کامل علاوه بر هادی می‌تواند شامل عایق، روکش، فیلر، اسکرین، آرمور و اجزای دیگری باشد.

بنابراین در این مقاله ابتدا وزن خود هادی آلومینیومی را محاسبه می‌کنیم و سپس توضیح می‌دهیم برای رسیدن به وزن واقعی کابل چه باید کرد.

فرمول محاسبه وزن هادی آلومینیومی چیست؟

اصل محاسبه بسیار ساده است:

جرم = حجم × چگالی

برای یک هادی با سطح مقطع ثابت:

حجم = سطح مقطع × طول

در نتیجه:

جرم = سطح مقطع × طول × چگالی

چگالی آلومینیوم خالص در محاسبات مهندسی معمولاً حدود 2700 kg/m³ یا 2.7 g/cm³ در نظر گرفته می‌شود. مقدار واقعی می‌تواند با توجه به آلیاژ کمی متفاوت باشد.

از همین رابطه می‌توان یک فرمول بسیار کاربردی برای صنعت کابل استخراج کرد.

فرمول سریع وزن آلومینیوم بر اساس سطح مقطع

اگر:

• سطح مقطع را با mm²
• طول را با متر
• و جرم را با کیلوگرم

در نظر بگیریم، برای آلومینیوم با چگالی تقریبی 2700 kg/m³ خواهیم داشت:

وزن تقریبی هادی = سطح مقطع × طول × 0.0027

یعنی:

W ≈ S × L × 0.0027

که در آن:

W = وزن بر حسب کیلوگرم
S = سطح مقطع بر حسب mm²
L = طول بر حسب متر

این فرمول برای محاسبه تقریبی جرم هندسی آلومینیوم موجود در هادی بسیار کاربردی است.

یک مثال ساده: وزن 100 متر هادی آلومینیومی 50 میلی‌متر مربع

فرض کنیم یک هادی آلومینیومی با مشخصات زیر داریم:

سطح مقطع: 50 mm²

طول: 100 متر

فرمول:

W = S × L × 0.0027

بنابراین:

W = 50 × 100 × 0.0027

نتیجه:

13.5 کیلوگرم

پس از نظر هندسی، 100 متر آلومینیوم با سطح مقطع واقعی 50 میلی‌متر مربع تقریباً 13.5 کیلوگرم جرم خواهد داشت.

اما این عدد را نباید بدون بررسی دیتاشیت به‌عنوان وزن تضمین‌شده یک کابل تجاری 50 میلی‌متر مربع در نظر گرفت؛ در ادامه علت را توضیح می‌دهیم.

وزن هر متر هادی آلومینیومی چقدر است؟

اگر طول را یک متر قرار دهیم، فرمول ساده‌تر می‌شود:

وزن هر متر = سطح مقطع × 0.0027

برای مثال، برای هادی 50 mm²:

50 × 0.0027 = 0.135 kg/m

یعنی تقریباً:

135 گرم در هر متر

برای هادی 95 mm²:

95 × 0.0027 = 0.2565 kg/m

یعنی حدود:

257 گرم در هر متر

وزن هر کیلومتر هادی آلومینیومی چگونه محاسبه می‌شود؟

برای یک کیلومتر، L برابر 1000 متر است.

بنابراین:

W = S × 1000 × 0.0027

یا به شکل بسیار ساده:

وزن تقریبی هر کیلومتر هادی آلومینیومی = سطح مقطع × 2.7

مثلاً برای 50 mm²:

50 × 2.7 = 135 kg/km

و برای 120 mm²:

120 × 2.7 = 324 kg/km

این رابطه یک روش سریع برای تخمین مقدار فلز آلومینیوم بر اساس سطح مقطع هندسی است.

جدول وزن تقریبی هادی آلومینیومی

با استفاده از چگالی تقریبی 2700 kg/m³، وزن هندسی هادی‌های مختلف به شکل زیر خواهد بود:

نکته بسیار مهم: اعداد جدول بالا، حاصل محاسبه نظری سطح مقطع × طول × چگالی هستند و جدول وزن محصول نهایی سیم‌راد سما نیستند.

چرا وزن واقعی هادی ممکن است دقیقاً با این جدول برابر نباشد؟

اینجا یک نکته فنی مهم وجود دارد.

عددی مانند:

50 mm²

که روی یک کابل یا در استاندارد آن مشاهده می‌کنید، Nominal Cross-sectional Area یا سطح مقطع اسمی است.

IEC 60228 برای هادی‌های کابل‌های عایق‌شده، سطح مقطع‌های اسمی و الزامات مربوط به تعداد/اندازه رشته‌ها و مقاومت هادی را مشخص می‌کند. نسخه 2023 این استاندارد هادی‌های مسی، آلومینیومی و آلیاژ آلومینیوم را پوشش می‌دهد و دامنه سطح مقطع اسمی آن تا 3500 mm² گسترش یافته است. 

بنابراین نباید الزاماً فرض کرد که:

سطح مقطع اسمی = دقیقاً حجم هندسی فلز مورد استفاده در محصول نهایی

به همین دلیل جدول بالا برای تخمین مهندسی و تجاری مناسب است، اما برای وزن قطعی محصول باید دیتاشیت یا اطلاعات سازنده بررسی شود.

تفاوت وزن هادی و وزن کابل آلومینیومی

این تفاوت برای خریداران بسیار مهم است.

فرض کنید یک کابل داریم با مشخصات:

4 × 50 mm²

یعنی چهار هادی با سطح مقطع اسمی 50 میلی‌متر مربع.

اگر فقط وزن تقریبی فلز هادی‌ها را محاسبه کنیم:

وزن یک کیلومتر یک هادی 50 mm²:

135 kg

چهار هادی:

135 × 4 = 540 kg

اما آیا یک کیلومتر کابل 4×50 دقیقاً 540 کیلوگرم وزن دارد؟

خیر.

زیرا 540 کیلوگرم فقط تخمین جرم آلومینیوم هادی‌هاست.

کابل کامل ممکن است شامل:

• عایق هر رشته
• فیلر
• روکش داخلی
• روکش خارجی
• اسکرین
• آرمور
• نوارها و لایه‌های محافظ

باشد.

بنابراین:

وزن کابل کامل = وزن هادی‌ها + وزن سایر اجزای کابل

به همین دلیل برای وزن واقعی کابل نهایی باید به دیتاشیت همان محصول مراجعه کرد.

مثال: وزن تقریبی آلومینیوم موجود در کابل 4×50

فرض کنیم قصد خرید:

500 متر کابل آلومینیومی 4×50 mm²

را داریم.

برای تخمین فقط جرم آلومینیوم هادی‌ها:

50 × 4 × 500 × 0.0027

نتیجه:

270 کیلوگرم آلومینیوم

این عدد وزن کابل کامل نیست.

فقط نشان می‌دهد که بر مبنای مدل هندسی ساده، جرم آلومینیوم چهار هادی در 500 متر حدود 270 کیلوگرم خواهد بود.

وزن واقعی 500 متر کابل کامل بیشتر خواهد بود و به ساختار محصول بستگی دارد.

محاسبه وزن کابل آلومینیومی تک‌رشته

برای یک کابل تک‌رشته، محاسبه مقدار تقریبی فلز ساده است.

مثلاً:

1×95 mm²

با طول:

750 متر

داریم:

95 × 750 × 0.0027 = 192.375 kg

پس جرم هندسی تقریبی آلومینیوم هادی:

حدود 192.4 کیلوگرم

خواهد بود.

برای رسیدن به وزن کل کابل باید جرم عایق و روکش و سایر اجزای محصول نیز اضافه شود.

محاسبه وزن کابل آلومینیومی چند رشته

اگر کابل چند هادی هم‌اندازه داشته باشد، کافی است تعداد رشته‌ها را نیز وارد کنیم:

W ≈ S × L × N × 0.0027

که:

N = تعداد هادی‌های هم‌اندازه

است.

برای مثال:

کابل 3×70 mm²

به طول:

1000 متر

جرم تقریبی آلومینیوم:

70 × 1000 × 3 × 0.0027

برابر است با:

567 کیلوگرم

باز هم تأکید می‌کنیم این عدد جرم تقریبی آلومینیوم هادی‌ها است، نه وزن کابل کامل.

اگر سطح مقطع رشته‌ها متفاوت باشد چه کنیم؟

بعضی کابل‌ها همه هادی‌هایشان سطح مقطع یکسان ندارند.

در این حالت باید جرم هر هادی جداگانه محاسبه و سپس جمع شود.

مثلاً اگر ساختار فرضی کابل شامل:

3×120 + 1×70 mm²

باشد:

سطح مقطع مجموع هادی‌ها:

3×120 + 70 = 430 mm²

در یک کیلومتر:

430 × 2.7 = 1161 kg

پس جرم هندسی تقریبی آلومینیوم هادی‌ها حدود:

1161 کیلوگرم در هر کیلومتر

است.

این روش برای برآورد اولیه مقدار فلز مورد استفاده مفید است.

آیا می‌توان وزن کابل را از روی قطر کابل محاسبه کرد؟

برای هادی توپر و کاملاً گرد، اگر قطر واقعی فلز مشخص باشد، می‌توان سطح مقطع را از رابطه مساحت دایره محاسبه کرد:

A = πd² / 4

و سپس حجم و جرم را به دست آورد.

اما این روش را نباید بدون احتیاط برای کابل کامل یا هادی رشته‌ای به کار برد.

هادی‌های واقعی ممکن است:

• Stranded
• Compacted
• Sector-shaped
• Milliken

باشند.

IEC 60228:2023 نیز انواع هادی‌های solid، stranded و از جنس مس، آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم را در دامنه خود پوشش می‌دهد. 

بنابراین اندازه‌گیری قطر خارجی کابل و قرار دادن آن در فرمول دایره، روش صحیح محاسبه مقدار آلومینیوم داخل کابل نیست.

وزن مفتول آلومینیومی چگونه محاسبه می‌شود؟

برای مفتول گرد، اگر به‌جای سطح مقطع، قطر مفتول را داشته باشیم، ابتدا سطح مقطع را محاسبه می‌کنیم:

A = π × d² ÷ 4

سپس:

W ≈ A × L × 0.0027

برای مثال اگر مفتول آلومینیومی قطر 9.5 میلی‌متر داشته باشد:

سطح مقطع هندسی:

π × 9.5² ÷ 4 ≈ 70.88 mm²

در نتیجه وزن تقریبی یک متر:

70.88 × 0.0027 ≈ 0.191 kg

یعنی تقریباً:

191 گرم در هر متر

و وزن نظری یک کیلومتر حدود:

191 کیلوگرم

خواهد بود.

این محاسبه برای مفتول گرد با قطر واقعی 9.5 میلی‌متر انجام شده است.

وزن مفتول آلومینیومی 12 میلی‌متر چقدر است؟

برای قطر 12 میلی‌متر:

A = π × 12² ÷ 4

که تقریباً برابر است با:

113.1 mm²

وزن هر متر:

113.1 × 0.0027 ≈ 0.305 kg

بنابراین به‌صورت نظری:

هر متر ≈ 305 گرم

و:

هر کیلومتر ≈ 305 کیلوگرم

خواهد بود.

چرا آلومینیوم برای کابل وزن کمتری ایجاد می‌کند؟

یکی از ویژگی‌های فیزیکی مهم آلومینیوم، چگالی نسبتاً پایین آن است.

چگالی آلومینیوم خالص تقریباً:

2.70 g/cm³

است، در حالی که چگالی مس تقریباً:

8.96 g/cm³

گزارش می‌شود.

اما از این اعداد نباید نتیجه گرفت که «کابل آلومینیومی همیشه دقیقاً 70 درصد سبک‌تر از کابل مسی معادل است».

چرا؟

زیرا برای یک عملکرد الکتریکی مشخص، سطح مقطع مورد نیاز مس و آلومینیوم الزاماً یکسان نیست و ساختار عایق، روکش و سایر اجزای کابل نیز بر وزن نهایی اثر دارند.

پس مقایسه صحیح باید بین دو طراحی کابل معادل از نظر نیاز پروژه انجام شود، نه دو تکه فلز با ابعاد یکسان.

وزن کابل چه اهمیتی در خرید دارد؟

وزن می‌تواند برای واحد خرید و پروژه در چند بخش کاربرد داشته باشد.

برآورد حمل‌ونقل

وقتی سفارش چند کیلومتر کابل است، وزن کل بار می‌تواند در برنامه حمل اهمیت پیدا کند.

برنامه‌ریزی تخلیه و جابه‌جایی

قرقره کابل صنعتی ممکن است وزن قابل توجهی داشته باشد و تجهیزات جابه‌جایی باید متناسب با آن انتخاب شوند.

برآورد تناژ سفارش

در خریدهای صنعتی ممکن است علاوه بر متراژ، دانستن مقدار تقریبی فلز یا تناژ سفارش مفید باشد.

کنترل اولیه پیشنهاد فروش

اگر اطلاعات وزن در پیشنهاد یا دیتاشیت ارائه شده باشد، می‌توان آن را در کنار ساختار و مشخصات فنی محصول بررسی کرد.

اما وزن به‌تنهایی معیار تشخیص کیفیت کابل نیست.

آیا کابل سنگین‌تر الزاماً بهتر است؟

خیر.

این یک نتیجه‌گیری نادرست است.

کابل باید بر اساس مشخصات فنی و استاندارد مربوط به محصول ارزیابی شود.

برای هادی‌های کابل عایق‌شده، IEC 60228 الزاماتی از جمله سطح مقطع اسمی، ساختار هادی و مقاومت الکتریکی را پوشش می‌دهد.

بنابراین دو محصول را نباید فقط روی ترازو گذاشت و گفت:

هر کدام سنگین‌تر است، کیفیت بالاتری دارد.

وزن می‌تواند یک داده کنترلی باشد، اما جای آزمون مقاومت الکتریکی، ابعاد، مواد، عایق و سایر کنترل‌های کیفی را نمی‌گیرد.

چرا وزن واقعی کابل را باید از دیتاشیت گرفت؟

فرمول‌های این مقاله برای محاسبه و تخمین بسیار مفیدند.

اما وزن نهایی محصول تحت تأثیر عوامل مختلف قرار دارد:

• ساختار هادی
• تعداد رشته‌ها
• جنس و ضخامت عایق
• نوع روکش
• فیلر
• آرمور
• اسکرین
• ساختار کابل
• مواد مصرفی
• تلرانس‌های تولید

به همین دلیل اگر قرار است برای مواردی مانند:

حمل‌ونقل، طراحی سازه نگهدارنده، انتخاب قرقره یا سفارش تجاری

از عدد وزن استفاده شود، وزن اعلامی در دیتاشیت سازنده مبنای مطمئن‌تری از محاسبه تقریبی است.

فرمول‌های سریع محاسبه وزن آلومینیوم

برای استفاده سریع، این سه رابطه را نگه دارید:

وقتی سطح مقطع و طول را داریم:

وزن (kg) ≈ سطح مقطع (mm²) × طول (m) × 0.0027

برای وزن هر متر:

kg/m ≈ سطح مقطع × 0.0027

برای وزن هر کیلومتر:

kg/km ≈ سطح مقطع × 2.7

و اگر چند هادی هم‌اندازه وجود دارد:

وزن کل هادی‌ها:

W ≈ S × L × N × 0.0027

این روابط بر پایه چگالی تقریبی 2700 kg/m³ هستند. آلیاژهای مختلف آلومینیوم می‌توانند چگالی کمی متفاوت داشته باشند.

هنگام استعلام کابل آلومینیومی چه اطلاعاتی ارسال کنیم؟

برای اینکه واحد فروش بتواند محصول موردنظر را دقیق‌تر بررسی کند، بهتر است اطلاعاتی مانند موارد زیر ارائه شود:

• نوع کابل یا هادی
• تعداد رشته
• سطح مقطع
• ولتاژ نامی
• نوع عایق و روکش در صورت مشخص بودن
• متراژ مورد نیاز
• استاندارد یا Specification پروژه
• محل تحویل

اگر هدف شما برآورد وزن برای حمل یا پروژه است، متراژ دقیق را نیز اعلام کنید تا وزن محصول نهایی بر اساس مشخصات واقعی آن بررسی شود.

سوالات متداول درباره وزن کابل آلومینیومی

وزن هر متر کابل آلومینیومی چقدر است؟

عدد ثابتی ندارد و به سطح مقطع، تعداد هادی‌ها و ساختار کابل بستگی دارد. برای تخمین جرم خود هادی آلومینیومی می‌توان سطح مقطع بر حسب mm² را در 0.0027 ضرب کرد تا جرم تقریبی هر متر بر حسب کیلوگرم به دست آید.

وزن هر کیلومتر هادی آلومینیومی چگونه محاسبه می‌شود؟

برای یک هادی آلومینیومی و با فرض چگالی 2700 kg/m³، سطح مقطع بر حسب mm² را در 2.7 ضرب کنید. مثلاً جرم هندسی تقریبی یک کیلومتر هادی 50 mm² حدود 135 کیلوگرم است.

آیا وزن هادی با وزن کابل برابر است؟

خیر. وزن کابل کامل علاوه بر هادی شامل عایق، روکش و بسته به ساختار محصول، اجزای دیگری نیز می‌شود.

وزن 100 متر هادی آلومینیومی 50 چقدر است؟

بر اساس محاسبه هندسی با چگالی 2700 kg/m³، تقریباً 13.5 کیلوگرم آلومینیوم. این عدد وزن کابل کامل 50 mm² نیست.

وزن کابل 4×50 را چگونه حساب کنیم؟

برای تخمین جرم آلومینیوم چهار هادی می‌توان از رابطه 50 × 4 × طول × 0.0027 استفاده کرد. برای وزن واقعی کابل کامل باید دیتاشیت محصول بررسی شود.

وزن مفتول آلومینیومی 9.5 میلی‌متر چقدر است؟

با فرض قطر واقعی 9.5 mm و چگالی 2700 kg/m³، وزن نظری تقریباً 0.191 کیلوگرم در متر یا حدود 191 کیلوگرم در کیلومتر است.

کابل آلومینیومی سنگین‌تر بهتر است؟

الزاماً خیر. وزن به‌تنهایی معیار کیفیت نیست. مشخصات الکتریکی، ساختار هادی و الزامات استاندارد محصول باید بررسی شوند. IEC 60228 نیز الزامات مربوط به هادی‌های مسی، آلومینیومی و آلیاژ آلومینیوم کابل‌های عایق‌شده را مشخص می‌کند.

جمع‌بندی

برای تخمین سریع وزن هادی آلومینیومی می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد:

وزن (kg) ≈ سطح مقطع (mm²) × طول (m) × 0.0027

بنابراین یک هادی آلومینیومی 50 mm² به‌صورت نظری حدود 135 گرم در متر و 135 کیلوگرم در کیلومتر جرم دارد.

اما مهم‌ترین نکته مقاله این است:

وزن محاسبه‌شده هادی را با وزن کابل کامل اشتباه نگیرید.

سطح مقطع‌های کابل نیز اسمی هستند و IEC 60228:2023 علاوه بر سطح مقطع اسمی، الزامات مربوط به ساختار و مقاومت هادی‌های مسی، آلومینیومی و آلیاژ آلومینیوم را پوشش می‌دهد.

برای برآورد اولیه می‌توان از فرمول استفاده کرد؛ اما برای وزن نهایی محصول، حمل‌ونقل و سفارش تجاری، دیتاشیت سازنده باید مبنا قرار گیرد.