Kablo
Elektriğin bir yerden bir başka yere iletilmesinde, direkler arasına çekilen ya da yeraltına ve denizaltına döşenen tel kablolardan yararlanılır. Tellerden geçirilen elektrik akımıyla, çeşitli mesajlar da iletilebilir. Ülke içi ve denizaşırı teleks ve telefon mesajlarının en azından bir bölümü de kablolar aracılığıyla iletilir.
Telgrafın keşfinden sonra uzak yerler arasında telgrafla haberleşmeye yönelik çalışmalara girişildi. Karada direkler dikildi ve bunların arasına havai hat denen çıplak teller çekildi; ama denizaşırı kentler arasında bu yolla bağıntı kurulması olanaksızdı. Önce tellerin, elektrik kaçağını önleyecek yalıtkan bir gereçle kaplanması; kabloların gerilme durumunda kopmayacak biçimde sağlamlaştırılması, aşınmaya ve paslanmaya karşı dayanıklı hale getirilmesi gerekiyordu.
Kabloların içindeki teller, elektriği çok iyi ileten metallerden, özellikle bakırdan yapılır. Eğer kabloda yalnızca tek bir tel varsa, bu telin çok iyi yalıtılması gerekir; çünkü telin içinden geçen elektrik akımı, telin değdiği yerden toprağa, deniz suyuna ya da herhangi bir başka yere kaçabilir. Öte yandan kabloda birden çok tel de bulunabilir; örneğin evimizdeki lambalarda, elektrikli aygıtlarda iki telli kablolar kullanılır. Eğer kablodaki teller birbirinden yalıtılmazsa iki tel birbirine değerek kısa devreye yol açabilir. Denizaltına döşenen kabloların ayrıca dış etkenlere çok dayanıklı olması ve çok daha iyi korunması gerekir. Örneğin, çok sert maddelerde bile delik açabilen tekne kurtları (oyucu midyeler) kabloya zarar verebilir. Eğer kablonun kılıfında çok küçük bir çatlak varsa, buradan deniz suyu sızabilir ve bir süre sonra kablonun yalıtımı tümüyle bozulabilir.
19. yüzyılın başlarında kabloların yalıtılmasında kauçuk, ağaçtan bir koruyucuyla kaplanmış cam borular, Malezya’da yetişen bazı ağaçlardan elde edilen ve kauçuğa benzer bir madde olan gütaperka ve zift emdirilmiş iplik kullanılırdı. Kauçuğun kükürtle sertleştirilmesi yönteminin bulunarak dayanıklılığının artırılması, ayrıca kabloyu bir kurşun zırhla (bükülgen metal kılıf) sıkıca kaplayan bir makinenin geliştirilmesi, kablo yapımında büyük ilerleme sağladı.
İletişim Kabloları
1850’de İngiltere ile Fransa arasında Manş Denizi’nin altından bir denizaltı telgraf kablosu döşendi. Bundan kısa bir süre sonra da İskoçya ile İrlanda arasında benzer bir hat kuruldu. Samuel Morse ile birlikte çalışan ABD’li Cyrus W. Field ise 1856’da, Kanada’daki Nova Scotia ile Newfoundland arasında bir denizaltı telgraf kablosu döşedi. Ertesi yıl Field ile İngiliz bilim adamı Lord Kelvin, Amerika ile Avrupa’yı Atlas Okyanusu’nun altından birbirine bağlama çabasına giriştiler; İrlanda’nın batısındaki Valentia Adası ile Kanada’daki Newfoundland arasına döşenmesi düşünülen denizaltı kablosunun yerleştirilmesi çalışmalarında İngiltere’nin Agam em non ve ABD’nin Nlagara savaş gemilerinden yararlanıldı. Her biri, döşenecek kablonun yarısını yüklenen iki gemi Atlas Okyanusu’ nun ortasında bir araya geldi. İki kablonun ucu birleştirildikten sonra gemiler kabloyu deniz dibine bıraka bıraka karşıt yönlerde yol almaya başladı. Döşeme işlemi sırasında kablo birçok kez koptu; ama sonunda 13 Ağustos 1858’de iki kıta arasındaki ilk telgraf bağlantısı kuruldu. Yaklaşık üç ay sonra kablonun yalıtımı bozuldu. 1865’te Field ve Kelvin yeni bir çabaya giriştiler. Field yeni bir kablo hattı için gerekli parayı toplamış, Kelvin de daha düşük bir akımla çalışacak ve dolayısıyla yalıtımı daha az zorlayacak bir telgraf aygıtı geliştirmişti. O dönemde dünyanın en büyük gemisi olan Great Eastern, kablo döşeyecek biçimde donatıldı ve yeni hattın döşenmesi 1866’da tamamlandı.
Dünyanın en uzun kesintisiz denizaltı kablosu, Kanada’nın güneybatısındaki Vancouver Adası ile Hawaii Adaları’nın güneyindeki Fanning Adası arasında, Büyük Okyanus tabanına döşenen 5.800 km uzunluğundaki kablodur. İki ülke arasındaki en uzun kablo bağlantısı ise Kanada’daki İngiliz Kolumbiyası ile Avustralya arasındadır ve 12.900 km uzunluğundadır. Bu kablo, bir arıza olduğunda arızanın yerinin kolayca bulunabilmesi için bölümlere ayrılmıştır ve yol boyunca yer alan çeşitli adalarda, mesajı alıp sonraki bölüme aktaran tekrarlayıcı istasyonlar kurulmuştur. Uzak kentler arasındaki kablolarda da aynı sistem uygulanır.
19. yüzyıl boyunca dünyanın her yerinde döşenen telgraf kablolarında yalıtım maddesi olarak gütaperka kullanıldı. Kıtalar arasında telefon kabloları döşenmesine 20. yüzyılın ortalarında başlandı. Bunların ilki 1956’da İngiltere ile Kuzey Amerika arasında döşendi. Bu tarihte polietilen gibi plastikler geliştirilmiş ve yalıtım maddesi olarak kullanılmaya başlanmıştı. Bu yalıtkanlar günümüzde de denizaltı ve yeraltı kablolarında kullanılır.
Kablonun yalıtımında bir bozukluk olduğu zaman ya da bazen deprem sonucu kablo kopunca, hattın iki ucundan yapılan elektriksel ölçümlerle arızanın yeri belirlenebilir. Bir onarım gemisi belirlenen noktaya gider; derin denizde kullanılmaya uygun mekanik bir kıskaçla kopan uçları yukarı alarak gerekli onarımı yapar. Derin denizde ya da kötü havada bu onarım aylarca sürebilir.
Günümüzde yerel telefon hatları dışındaki bütün hatlarda artık bakırdan yapılmış tel kabloların yerine optik elyaftan yapılmış kablolar kullanılır. Cam elyafından yapılmış kablolarda mesajlar elektrik akımı biçiminde değil, laser ışını biçiminde iletilir ve bu nedenle de yalıtım gerekmez; ama kabloyu dış darbelere karşı koruyucu önlemlerin alınması gerekir. Tek bir lifle, çok büyük sayıda mesaj aynı anda iletilebilir. Lif optiği yöntemiyle mesaj ileten ilk denizaltı kablosu İngiltere ile Belçika arasında döşenmiştir. Uydular aracılığıyla haberleşme oldukça pahalı bir tekniktir; bu nedenle günümüzde, daha ucuz bir sistem olan optik elyaf kablolardan daha yaygın biçimde yararlanmanın yolları araştırılmaktadır.
Enerji İletim Kabloları
Yüksek gerilimli elektriğin en ucuz yalıtım maddesi havadır ve bu nedenle elektrik enerjisi iletiminde daha çok havai hatlardan yararlanılır. Havai hatlarda kullanılan kablolar, merkezdeki burulmuş bir çelik telin çevresine sarılmış alüminyum tellerden oluşur; kablonun kalınlığı 4.5 mm ile 45 mm arasında değişir. Elektriği asıl ileten alüminyumdur; çelik çekirdek ise kabloya gerekli sağlamlığı sağlar. Alüminyum, elektriği bakır kadar iyi iletmez, bu nedenle aynı miktarda akım iletmek için daha kalın bir alüminyum kablo kullanmak gerekir; ama gene de alüminyum kablo, aynı işi görebilecek bir bakır kablodan daha hafiftir. Belirli aralıklarla dikilmiş çelik kuleler (pilonla r) arasına gerilen kablo, pilonlardaki yalıtkan porselen başlıklar üzerine asılır. Bu kablolar çıplak olduğundan atmosferin etkisiyle paslanabilir ya da yenime uğrayabilir; bu tür etkenlerin güçlü olduğu ortamlarda alüminyum yerine çıplak bakır kablolar kullanılır. Küçük yerleşim birimlerinde elektriğin evlere dağıtımı da havai hatlarla yapılır; ama bu kablolarda gerilim çok daha düşüktür. Alçak gerilimli enerji iletim kabloları genellikle tahta direkler arasına gerilir ve kauçuk ya da plastik bir kaplamayla yalıtılır. Havai hatlar, yeraltı kablo sisteminden daha ucuzdur, ama büyük kentlerde bu sistem kullanılamaz. Günümüzde, yalnızca elektrik kabloları değil, telefon hatları da artık yeraltına döşenmektedir.
Yeraltı kablolarının birçok türü vardır. Akımı taşıyan iletkenler bakırdan ya da daha sık görüldüğü gibi alüminyumdan yapılır. Kabloya esneklik vermek için iletken teller sarmal bir biçimde bükülerek birbirine sarılır. İletkeni tek bir kalın alüminyum telden oluşan bazı elektrik kabloları da vardır.
En yaygın kullanılan yalıtım maddesi, çeşitli sıvılar emdirilmiş kâğıttır. İzole bant denen bu kâğıt şerit, kablodan geçecek olan akımın gerilime bağlı olarak belirli bir kalınlıkta iletkenin çevresine sarılır. Eğer kabloda birden çok iletken varsa, bunların her biri ayrı ayrı yalıtılır ve daha sonra birlikte bükülerek hepsinin çevresine izole bant sarılır. Yalıtılmış iletkenler ve bunların çevresine sarılan kâğıt bant bir emdirme kabı içinde ısıtılarak kurutulur ve ardından “emdirme maddesi” denen yalıtkan bir akışkana daldırılır. Kâğıt bantın yalıtkan akışkanı iyice emebilmesi için kuru kalması gerekir. Daha sonra kablo, topraktaki nemden etkilenmemesi için, kurşun bir kılıfla kaplanır. Bazen kurşun yerine alüminyum kılıf kullanılır; ama o zaman alüminyumu yenime karşı korumak için gerekli önlemler alınmalıdır. Kurşun ya da alüminyum kılıflı kablonun çevresine çoğu kez çelik şerit ya da telden bir zırh geçirilir. Kablonun en dışına da, hem kılıfı, hem de zırhı yenime karşı koruyan, bitümlü bileşikler emdirilmiş kenevir ya da jüt katmanları sarılır.
Kablo, üzerine zırh geçirilmiş olsa bile, döşenirken ya da daha sonra zarar görebilir. O zaman kılıfın içine işleyen su, yalıtımı bozar. Ayrıca eğer iletkenden çok fazla akım geçerse kablo aşırı derecede ısınabilir ve bunun sonucunda iletken kopabilir ya da yalıtkan kılıf yanabilir. Bunu önlemek için, 30.000 volt ya da daha yüksek gerilimlerde kullanılan yeraltı kabloları belli aralıklarla basınçlı yağ tanklarına bağlanır. Kablo ısınıp soğuduğunda tanklardaki yağ kabloya akarak, bozulmasını önler.
Yüksek gerilim kablolarında kullanılan bir başka yöntem de, kabloyu yüksek basınçlı azot gazıyla doldurmaktır. Bu tür bir kabloda, yalıtkana zarar vermeden, atmosferde olduğundan, 10 kat fazla akım geçirilebilir. Bazen kablo, çelik bir boru içine yerleştirilir ve boru yüksek basınçlı yağ ya da azotla doldurulur. Yağın ya da gazın boruda dolaşımı sağlanarak kablo soğutulur. Böylece, kablonun taşıyabileceği akım artırılır.
Kablo yapımcıları, nemden kolay etkilenmeyen ve ısıya karşı daha dayanıklı kablo yalıtım malzemeleri geliştirmeye çalışmış ve yeni yalıtkanlar bulmuşlardır. PVC (polivinil klorür) bu tür maddelerden biridir ve 11.000 volta kadar olan gerilimleri taşıyan kabloların yalıtılmasında yaygın olarak kullanılır. PVC neme karşı çok dayanıklı olduğundan, bu maddeyle yalıtılmış kabloların ayrıca ağır kurşun kılıfla kaplanmasına gerek kalmaz. 1.000 volttan 132.000 volta kadar olan gerilimleri taşıyan kablolarda ise kâğıt yalıtkanların yerini XLPE (çapraz-bağlı polietilen) almıştır. Ne var ki, hem PVC, hem de polietilen ısıya karşı pek dayanıklı değildir ve ayrıca PVC yandığında zehirli bir gaz çıkarır. Bu nedenle yangın tehlikesi olan ya da sıcak yerlerde, fazla duman çıkarmadan yanan yalıtkan minerallerden yararlanılır. Yalıtkan mineral olarak kullanılan magnezyum oksit tozu, bakır iletken ile dıştaki bakır boru arasına doldurulur. Tozun dökülmesini ve ıslanmasını önlemek için borunun uçları özel bir maddeyle tıkanır.
Döşenecek kablo, tahta ya da metal dev makaralara sarılı olarak taşınır. 75 mm çapındaki bir boy kablo, bir bağlantı kutusundan öbürüne ancak güçlü bir vinçle çekilebilecek kadar ağırdır. Hem elektrik, hem de telefon kablolarında bağlantıların yapılması ustalık isteyen bir iştir; bağlantının tam yapılmaması arızalara yol açar.
Modern kentlerde sokakların altında geniş bir kablo ağı vardır. Telgraf ve telefon hizmetleri, ısıtma, havalandırma,, aydınlatma gibi her türlü elektrikli sistem için gerekli enerji bu kablo ağıyla sağlanır. Demiryollarındaki sinyal sistemleri ve elektrikli trenler için gerekli olan elektriğin iletiminde binlerce kilometre uzunluğunda kablolar kullanılır. Madenler ve taşocakları, gemiler ve tersaneler için gerekli elektrik enerjisi de kablolarla iletilir. Evlerdeki elektrikli aygıtlarda, bilgisayarlarda, telefonlarda ve birçok başka alanda kablo kullanılır. Kablo yapım sanayisi büyük sanayi kollarından biridir. Yalıtım maddelerinin denendiği laboratuvarlarda ve kablo yapımının geliştirilmesine yönelik araştırmalarda birçok bilim adamı çalışmaktadır.
