তার ও ক্যাবল: গঠন, উপকরণ এবং মূল উপাদানসমূহ

তার এবং ক্যাবল পণ্যের কাঠামোগত উপাদানগুলোকে সাধারণত চারটি প্রধান কাঠামোগত অংশে ভাগ করা যায়: পরিবাহী, ইনসুলেশন স্তর, শিল্ডিং স্তর এবং আবরণ, সেইসাথে ফিলিং উপাদান এবং টেনসাইল উপাদান ইত্যাদি। পণ্যগুলোর ব্যবহারের প্রয়োজনীয়তা এবং প্রয়োগের পরিস্থিতি অনুসারে, কিছু পণ্যের কাঠামো অত্যন্ত সরল হয়, যেগুলোতে কেবল একটিই কাঠামোগত উপাদান, অর্থাৎ তার, থাকে; যেমন ওভারহেড বেয়ার ওয়্যার, ক্যাটেনারি ওয়্যার, কপার-অ্যালুমিনিয়াম বাসবার (বাসবার) ইত্যাদি। এই পণ্যগুলোর বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ইনসুলেশন নিশ্চিত করা হয় ইনস্টলেশন এবং স্থাপনের সময় ইনসুলেটর এবং স্থানিক দূরত্ব ব্যবহারের মাধ্যমে (অর্থাৎ, এয়ার ইনসুলেশন ব্যবহার করে)।

অধিকাংশ তার এবং ক্যাবল পণ্যের প্রস্থচ্ছেদের আকৃতি (উৎপাদনগত ত্রুটি বাদ দিলে) হুবহু একই রকম হয় এবং এগুলো লম্বা ফালির আকারে থাকে। এর কারণ হলো, এগুলো সিস্টেম বা যন্ত্রপাতিতে সার্কিট বা কয়েল তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। সুতরাং, ক্যাবল পণ্যের গাঠনিক গঠন অধ্যয়ন ও বিশ্লেষণ করার সময় শুধুমাত্র এদের প্রস্থচ্ছেদ থেকে পর্যবেক্ষণ ও বিশ্লেষণ করাই যথেষ্ট।

নিম্নে কেবলের কাঠামোগত উপাদান এবং কেবলের উপকরণ সম্পর্কে একটি বিশদ বিশ্লেষণ দেওয়া হলো:

১. তারের কাঠামোগত উপাদান: পরিবাহী

বিদ্যুৎ প্রবাহ বা তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ তথ্য প্রেরণের কাজ সম্পাদনের জন্য পণ্যের ক্ষেত্রে তার হলো সবচেয়ে মৌলিক এবং অপরিহার্য প্রধান উপাদান। Wire (তার) হলো conductive core (পরিবাহী কোর)-এর সংক্ষিপ্ত রূপ।

কেবলের পরিবাহীতে কী কী উপাদান থাকে? পরিবাহীর উপাদানগুলো সাধারণত তামা এবং অ্যালুমিনিয়ামের মতো চমৎকার বিদ্যুৎ পরিবাহিতা সম্পন্ন অ-লৌহ ধাতু দিয়ে তৈরি হয়। গত প্রায় তিন দশকে দ্রুত বিকশিত হওয়া অপটিক্যাল কমিউনিকেশন নেটওয়ার্কগুলোতে ব্যবহৃত অপটিক্যাল কেবলগুলোতে পরিবাহী হিসেবে অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করা হয়।

২. কেবলের কাঠামোগত উপাদান: অন্তরক স্তর

অন্তরক স্তর হলো এমন একটি উপাদান যা তারের পরিধিকে আবৃত করে এবং বৈদ্যুতিক অন্তরক হিসেবে কাজ করে। অর্থাৎ, এটি নিশ্চিত করতে পারে যে প্রেরিত বিদ্যুৎ প্রবাহ বা তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, আলোক তরঙ্গ শুধুমাত্র তারের মধ্য দিয়েই প্রবাহিত হয় এবং বাইরে প্রবাহিত হয় না। পরিবাহীর উপর সৃষ্ট বিভব (অর্থাৎ, পারিপার্শ্বিক বস্তুর সাথে সৃষ্ট বিভব পার্থক্য, অর্থাৎ ভোল্টেজ) বিচ্ছিন্ন রাখা যায়। অর্থাৎ, তারের স্বাভাবিক সঞ্চালন কার্যকারিতা এবং বাইরের বস্তু ও মানুষের নিরাপত্তা উভয়ই নিশ্চিত করা প্রয়োজন। তার এবং অন্তরক স্তর হলো দুটি মৌলিক উপাদান যা ক্যাবল পণ্য (খালি তার ব্যতীত) গঠনের জন্য অবশ্যই উপস্থিত থাকতে হবে।

কেবল ইনসুলেশন উপকরণ কী: আজকের তার এবং কেবলের ক্ষেত্রে, কেবল ইনসুলেশন উপকরণের শ্রেণীবিভাগ প্রধানত দুটি ভাগে বিভক্ত: প্লাস্টিক এবং রাবার। পলিমার উপকরণেরই প্রাধান্য বেশি, যা বিভিন্ন ব্যবহার এবং পরিবেশগত প্রয়োজনীয়তার জন্য উপযুক্ত নানা ধরনের তার এবং কেবল পণ্য তৈরি করে। তার এবং কেবলের জন্য সাধারণ ইনসুলেশন উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে পলিভিনাইল ক্লোরাইড (PVC),ক্রস-লিঙ্কড পলিথিন (XLPE)ফ্লুরোপ্লাস্টিক, রাবার যৌগ, ইথিলিন প্রোপিলিন রাবার যৌগ এবং সিলিকন রাবার ইনসুলেশন উপকরণ।

৩. কেবলের কাঠামোগত উপাদান: আবরণ

যখন তার এবং ক্যাবল পণ্য বিভিন্ন পরিবেশে স্থাপন ও পরিচালনা করা হয়, তখন এমন কিছু উপাদান থাকা আবশ্যক যা পুরো পণ্যটিকে, বিশেষ করে এর ইনসুলেশন স্তরকে, সুরক্ষা দেয়। এটাই হলো আবরণ। যেহেতু ইনসুলেটিং উপকরণগুলোর সব ধরনের চমৎকার বৈদ্যুতিক ইনসুলেশন বৈশিষ্ট্য থাকা প্রয়োজন, তাই উপকরণগুলোর অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং অত্যন্ত কম অশুদ্ধতার পরিমাণ থাকা আবশ্যক। প্রায়শই, বাইরের জগতের বিরুদ্ধে এর সুরক্ষামূলক ক্ষমতাকে বিবেচনায় আনা অসম্ভব হয়ে পড়ে। অতএব, বিভিন্ন সুরক্ষামূলক কাঠামোকে অবশ্যই বাইরের বিভিন্ন যান্ত্রিক শক্তি (যেমন, স্থাপন, ব্যবহারের স্থান এবং ব্যবহারের সময়) প্রতিরোধ বা প্রতিহত করা, বায়ুমণ্ডলীয় পরিবেশ প্রতিরোধ, রাসায়নিক বা তেল প্রতিরোধ, জৈবিক ক্ষতি প্রতিরোধ এবং অগ্নিকাণ্ডের ঝুঁকি কমানোর জন্য দায়িত্বশীল হতে হয়। ক্যাবল আবরণের প্রধান কাজগুলো হলো জলরোধীকরণ, অগ্নি প্রতিরোধ, অগ্নি প্রতিরোধ এবং ক্ষয় প্রতিরোধ। অনেক ক্যাবল পণ্য যা বিশেষভাবে ভালো বাহ্যিক পরিবেশের (যেমন পরিষ্কার, শুষ্ক এবং বাহ্যিক যান্ত্রিক শক্তিমুক্ত অভ্যন্তরীণ পরিবেশ) জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, অথবা যেগুলোর ইনসুলেশন উপকরণে সহজাতভাবেই একটি নির্দিষ্ট যান্ত্রিক শক্তি এবং আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, সেগুলোতে সুরক্ষামূলক স্তরের উপাদানটির প্রয়োজন হয় না।

কী কী ধরনের কেবল শিথ উপাদান রয়েছে? প্রধান কেবল শিথ উপাদানগুলোর মধ্যে রয়েছে রাবার, প্লাস্টিক, কোটিং, সিলিকন এবং বিভিন্ন ফাইবার পণ্য ইত্যাদি। রাবার এবং প্লাস্টিকের সুরক্ষা স্তরের বৈশিষ্ট্য হলো কোমলতা এবং হালকা ওজন, এবং এটি মোবাইল কেবলে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, যেহেতু রাবার এবং প্লাস্টিক উভয় উপাদানেরই একটি নির্দিষ্ট মাত্রার জলভেদ্যতা রয়েছে, তাই কেবলের ইনসুলেশন হিসেবে উচ্চ আর্দ্রতা-প্রতিরোধী উচ্চ পলিমার উপাদান ব্যবহার করার সময়ই এগুলো প্রয়োগ করা যেতে পারে। তাহলে কিছু ব্যবহারকারী প্রশ্ন করতে পারেন যে বাজারে সুরক্ষা স্তর হিসেবে প্লাস্টিক কেন ব্যবহার করা হয়? প্লাস্টিকের শিথের বৈশিষ্ট্যের তুলনায়, রাবারের শিথের স্থিতিস্থাপকতা এবং নমনীয়তা বেশি, এবং এটি সহজে নষ্ট হয় না, কিন্তু এর উৎপাদন প্রক্রিয়া তুলনামূলকভাবে বেশি জটিল। প্লাস্টিকের শিথের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং জল প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো, এবং এটি সহজলভ্য, দাম কম এবং এর প্রক্রিয়াকরণ সহজ। তাই, বাজারে এটি আরও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। শিল্প বিশেষজ্ঞদের জানা উচিত যে আরেক ধরনের ধাতব শিথও রয়েছে। ধাতব শিথের কেবল যান্ত্রিক সুরক্ষা কার্যকারিতাই নয়, নিচে উল্লিখিত শিল্ডিং কার্যকারিতাও রয়েছে। এগুলোর মধ্যে ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, সংকোচন ও প্রসারণ শক্তি এবং জল প্রতিরোধ ক্ষমতার মতো বৈশিষ্ট্যও রয়েছে, যা কেবলের ইনসুলেশনের অভ্যন্তরে আর্দ্রতা এবং অন্যান্য ক্ষতিকারক পদার্থ প্রবেশে বাধা দিতে পারে। তাই, দুর্বল আর্দ্রতা প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন তেল-সিক্ত কাগজের ইনসুলেশনযুক্ত পাওয়ার কেবলের আবরণ হিসেবে এগুলো ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

৪. কেবলের কাঠামোগত উপাদান: শিল্ডিং স্তর

তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্র বিচ্ছিন্নতা অর্জনের জন্য কেবল পণ্যগুলিতে শিল্ডিং স্তর একটি মূল উপাদান। এটি কেবল অভ্যন্তরীণ তড়িৎচুম্বকীয় সংকেতকে বাইরে বেরিয়ে এসে বাহ্যিক যন্ত্র, মিটার বা অন্যান্য লাইনের কাজে হস্তক্ষেপ করা থেকে বিরত রাখে না, বরং কাপলিংয়ের মাধ্যমে বাহ্যিক তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গকে কেবল সিস্টেমে প্রবেশ করতেও বাধা দেয়। গঠনগতভাবে, শিল্ডিং স্তরটি কেবল কেবলের বাইরেই স্থাপন করা হয় না, বরং মাল্টি-কোর কেবলের ক্ষেত্রে এটি তারের জোড়া বা গুচ্ছের মাঝেও বিদ্যমান থাকে, যা বহু-স্তরীয় “তড়িৎচুম্বকীয় বিচ্ছিন্নতা পর্দা” গঠন করে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি যোগাযোগ কেবল এবং অ্যান্টি-ইন্টারফারেন্সের ক্রমবর্ধমান চাহিদার সাথে সাথে, শিল্ডিং উপকরণগুলি ঐতিহ্যবাহী মেটালাইজড পেপার এবং সেমিকন্ডাক্টর পেপার টেপ থেকে আরও উন্নত যৌগিক উপকরণে রূপান্তরিত হয়েছে, যেমন—অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল মাইলার টেপকপার ফয়েল মাইলার টেপ এবং কপার টেপ। সাধারণ শিল্ডিং কাঠামোর মধ্যে পরিবাহী পলিমার বা অর্ধপরিবাহী টেপ দিয়ে তৈরি অভ্যন্তরীণ শিল্ডিং স্তর এবং কপার টেপের অনুদৈর্ঘ্য মোড়ক ও বিনুনি করা কপার মেশের মতো বাহ্যিক শিল্ডিং স্তর অন্তর্ভুক্ত থাকে। এদের মধ্যে, বিনুনি করা স্তরে ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য বেশিরভাগ ক্ষেত্রে টিন-প্লেটেড কপার ব্যবহার করা হয়। বিশেষ প্রয়োগের ক্ষেত্রে, যেমন কপার টেপ + কপার ওয়্যার কম্পোজিট শিল্ডিং ব্যবহারকারী ভেরিয়েবল-ফ্রিকোয়েন্সি কেবল, অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের অনুদৈর্ঘ্য মোড়ক + স্ট্রিমলাইন ডিজাইন ব্যবহারকারী ডেটা কেবল এবং উচ্চ-কভারেজ সিলভার-প্লেটেড কপার বিনুনি করা স্তরের প্রয়োজন হয় এমন মেডিকেল কেবলের জন্য এর ব্যবহার দেখা যায়। ৫জি যুগের আগমনের সাথে সাথে, অ্যালুমিনিয়াম-প্লাস্টিক কম্পোজিট টেপ এবং টিন-প্লেটেড কপার ওয়্যারের বুননের হাইব্রিড শিল্ডিং কাঠামো উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কেবলের জন্য মূলধারার সমাধানে পরিণত হয়েছে। শিল্পক্ষেত্রের অভিজ্ঞতা থেকে দেখা যায় যে, শিল্ডিং স্তরটি একটি আনুষঙ্গিক কাঠামো থেকে কেবলের একটি স্বাধীন মূল উপাদানে রূপান্তরিত হয়েছে। বিভিন্ন প্রয়োগের ক্ষেত্রে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যতার প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য এর উপাদান নির্বাচনের সময় ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য, বাঁকানোর ক্ষমতা এবং খরচের মতো বিষয়গুলো সামগ্রিকভাবে বিবেচনা করা প্রয়োজন।

৫. কেবলের কাঠামোগত গঠন: ভরাট কাঠামো

অনেক তার এবং ক্যাবল পণ্য মাল্টি-কোর হয়ে থাকে। উদাহরণস্বরূপ, বেশিরভাগ লো-ভোল্টেজ পাওয়ার ক্যাবল হলো চার-কোর বা পাঁচ-কোর ক্যাবল (যা থ্রি-ফেজ সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত), এবং শহরের টেলিফোন ক্যাবল ৮০০ পেয়ার, ১২০০ পেয়ার, ২৪০০ পেয়ার থেকে ৩৬০০ পেয়ার পর্যন্ত হয়ে থাকে। এই ইনসুলেটেড তারের কোর বা পেয়ারগুলোকে ক্যাবলিং করার পর (অথবা একাধিকবার গ্রুপে ক্যাবলিং করার পর), দুটি সমস্যা দেখা দেয়: একটি হলো এর আকৃতি গোলাকার হয় না, এবং অন্যটি হলো ইনসুলেটেড তারের কোরগুলোর মধ্যে বড় ফাঁক থাকে। তাই, ক্যাবলিং করার সময় একটি ফিলিং স্ট্রাকচার যোগ করতে হয়। এই ফিলিং স্ট্রাকচারের কাজ হলো ক্যাবলিংয়ের বাইরের ব্যাসকে তুলনামূলকভাবে গোলাকার করা, যা শিয়্যাথের মোড়ানো এবং প্রসারণের জন্য সহায়ক হয় এবং ক্যাবলের কাঠামোকে স্থিতিশীল ও ভেতরের অংশকে শক্তিশালী করে তোলে। ব্যবহারের সময় (উৎপাদন এবং স্থাপনের সময় টানা, সংকুচিত এবং বাঁকানোর ফলে) বল সমানভাবে প্রয়োগ হয় এবং ক্যাবলের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর কোনো ক্ষতি হয় না। সুতরাং, ফিলিঙ কাঠামোটি একটি সহায়ক কাঠামো হলেও এটি প্রয়োজনীয়, এবং এর উপাদান নির্বাচন ও আকৃতি নকশার বিষয়ে বিস্তারিত নিয়মকানুন রয়েছে।

কেবল ফিলিং উপকরণ: সাধারণত, কেবলের ফিলার হিসেবে পলিপ্রোপিলিন টেপ, নন-ওভেন পিপি দড়ি, শণের দড়ি, অথবা পুনর্ব্যবহৃত রাবার থেকে তৈরি অপেক্ষাকৃত কম দামি উপকরণ ব্যবহৃত হয়। কেবল ফিলিং উপকরণ হিসেবে ব্যবহৃত হওয়ার জন্য, এর মধ্যে এই বৈশিষ্ট্যগুলো থাকা আবশ্যক যে, এটি ইনসুলেটেড কেবল কোরের উপর কোনো বিরূপ প্রভাব ফেলবে না, নিজে থেকে আর্দ্রতা শোষণ করবে না, সংকুচিত হবে না এবং ক্ষয়প্রাপ্ত হবে না।

৬. কেবলের কাঠামোগত উপাদান: টান উপাদান

প্রচলিত তার এবং ক্যাবল পণ্যগুলো বাহ্যিক টান বল বা তাদের নিজস্ব ওজনের কারণে সৃষ্ট টান বল প্রতিরোধ করার জন্য আবরণের আর্মার স্তরের উপর নির্ভর করে। এর সাধারণ কাঠামোগুলো হলো স্টিল টেপ আর্মারিং এবং স্টিল ওয়্যার আর্মারিং (উদাহরণস্বরূপ, সাবমেরিন ক্যাবলের জন্য, ৮ মিমি ব্যাসের পুরু স্টিলের তার ব্যবহার করা হয় এবং আর্মারিং স্তর তৈরি করার জন্য সেগুলোকে পাকানো হয়)। তবে, অপটিক্যাল ফাইবারকে সামান্য টান বল থেকে রক্ষা করতে এবং ফাইবারের সামান্য বিকৃতি রোধ করতে, যা ট্রান্সমিশন কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে, অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের কাঠামোতে প্রাইমারি ও সেকেন্ডারি ক্ল্যাডিং এবং বিশেষ টান বল প্রতিরোধক উপাদান যুক্ত করা হয়। এছাড়াও, যদি কোনো মোবাইল ফোনের হেডফোন ক্যাবল এমন একটি কাঠামো গ্রহণ করে যেখানে সিন্থেটিক ফাইবার ফিলামেন্টের চারপাশে সূক্ষ্ম তামার তার বা পাতলা তামার টেপ জড়ানো থাকে এবং বাইরে একটি অন্তরক স্তর এক্সট্রুড করা হয়, তবে এই সিন্থেটিক ফাইবার ফিলামেন্টটিই হলো টান প্রতিরোধক উপাদান। পরিশেষে, সাম্প্রতিক বছরগুলোতে বিকশিত বিশেষ, ছোট এবং নমনীয় পণ্যগুলোতে, যেগুলোতে একাধিকবার বাঁকানো এবং মোচড়ানোর প্রয়োজন হয়, সেখানে টান প্রতিরোধক উপাদানগুলো একটি প্রধান ভূমিকা পালন করে।

কেবলের টান সহনশীলতার উপাদানগুলিতে কী কী উপকরণ অন্তর্ভুক্ত থাকে: স্টিলের স্ট্রিপ, স্টিলের তার এবং স্টেইনলেস স্টিলের ফয়েল।