Современные электрические системы основаны на взаимосвязях между различными устройствами, печатными платами и периферийными устройствами. Кабели являются основой проводных соединений, независимо от того, передают ли они электроэнергию или электрические сигналы, и являются неотъемлемой частью любой системы.
Однако важность оболочек кабелей (внешнего слоя, который окружает и защищает внутренние проводники) часто недооценивается. Выбор правильного материала оболочки кабеля — важнейшее решение при проектировании и производстве кабеля, особенно при эксплуатации в суровых условиях. Понимание баланса между механическими характеристиками, устойчивостью к воздействию окружающей среды, гибкостью, стоимостью и соответствием нормативным требованиям — ключ к разумному выбору.
В основе оболочки кабеля лежит экран, который защищает и обеспечивает долговечность и надежность внутреннего кабеля. Эта защита защищает от влаги, химикатов, ультрафиолетового излучения и физических воздействий, таких как истирание и удары.
Материалы для оболочек кабелей варьируются от простых пластиков до современных полимеров, каждый из которых обладает уникальными свойствами, отвечающими конкретным экологическим и механическим требованиям. Процесс выбора имеет решающее значение, поскольку правильный материал обеспечивает оптимальные характеристики и защиту в ожидаемых условиях эксплуатации.
Универсального решения для оболочек кабелей не существует. Выбор материала может значительно варьироваться в зависимости от конкретных условий применения.
При выборе правильного материала оболочки кабеля следует учитывать несколько факторов.
1. Условия окружающей среды
Химическая стойкость является критически важным фактором при выборе оболочек кабеля, поскольку кабели могут подвергаться воздействию масел, растворителей, кислот или щелочей, в зависимости от области применения. Правильно подобранная оболочка кабеля может предотвратить разрушение или коррозию его внутренних компонентов, тем самым сохраняя целостность кабеля в течение всего срока службы. Например, в промышленных условиях, где часто происходит воздействие химических веществ, крайне важно выбирать материалы, способные выдерживать такие суровые условия. В данном случае необходимо оценить конкретные химические вещества, которым будет подвергаться кабель, поскольку это определяет необходимость использования специализированных материалов, таких как фторполимеры, для достижения исключительной химической стойкости.
Устойчивость к погодным условиям и солнечному свету — ещё один важный фактор, особенно для кабелей, используемых на открытом воздухе. Длительное воздействие солнечного света может ослабить традиционные материалы, что приводит к хрупкости и, в конечном итоге, к выходу их из строя. Материалы, устойчивые к УФ-излучению, гарантируют функциональность и долговечность кабеля даже при интенсивном солнечном свете. Для таких применений идеальными материалами являются термопластики CPE, термостаты CPE или EPR. Другие современные материалы, такие как сшитый полиэтилен (Сшитый полиэтилен), были разработаны для обеспечения повышенной стойкости к ультрафиолетовому излучению, что гарантирует долговечность кабеля при наружном применении.
Кроме того, в условиях высокой пожароопасности выбор огнестойкой или самозатухающей оболочки кабеля может стать спасительным решением. Эти материалы предназначены для предотвращения распространения пламени, обеспечивая важный уровень безопасности в критически важных приложениях. Что касается огнестойкости, отличным выбором являются:ПВХТермопластики и термопластики CPE. Такие материалы могут замедлить распространение пламени, одновременно снижая выбросы токсичных газов при горении.
2. Механические свойства
Стойкость к истиранию, ударопрочность и способность оболочки кабеля к раздавливанию напрямую влияют на долговечность полиуретана. Это особенно важно в условиях, когда кабель проходит по пересеченной местности или требует частого обращения с ним. В высокомобильных приложениях, таких как робототехника или динамическое оборудование, выбор оболочки кабеля с превосходными механическими свойствами может помочь избежать частой замены и обслуживания. Лучшими износостойкими материалами для покрытий оболочки являются полиуретановые термопластики и термопластики CPE.
3. Температурные условия
Диапазон рабочих температур материала оболочки кабеля может стать решающим фактором успеха или неудачи системы. Материалы, не выдерживающие рабочих температур в предполагаемой среде, могут стать хрупкими на холоде или деградировать при воздействии высоких температур. Это может нарушить целостность кабеля и привести к повреждению электроизоляции, что приведет к сбоям в работе или угрозе безопасности.
Хотя многие стандартные кабели рассчитаны на температуру до 105 °C, для специальных применений ПВХ может потребоваться более высокая температура. В таких отраслях, как нефтегазовая, для специальных применений требуются материалы, такие как материалы серии SJS компании ITT Cannon, способные выдерживать температуру до 200 °C. Для таких высоких температур может потребоваться использование различных материалов, включая ПВХ со стороны термопластика и ХПЭ, ЭПР или ХПР со стороны термостата. Материалы, предназначенные для работы в таких условиях, выдерживают высокие температуры и устойчивы к термическому старению, обеспечивая сохранение эксплуатационных характеристик кабеля в течение длительного времени.
Рассмотрим высокотемпературные среды, например, наземные буровые установки. В этих условиях высокого давления и температуры необходимо выбрать материал оболочки кабеля, способный выдерживать экстремальные температуры без ухудшения характеристик и выхода из строя. В конечном счёте, выбор правильного материала оболочки кабеля может обеспечить безопасную и надёжную эксплуатацию, а также продлить срок службы оборудования.
4. Необходимость гибкости
В некоторых случаях кабели должны сохранять гибкость при многократных изгибах и скручиваниях. Гибкость не снижает требования к прочности, поэтому материалы следует выбирать тщательно, чтобы эффективно сбалансировать эти два требования. В таких случаях предпочтение отдаётся таким материалам, как термопластичные эластомеры (ТПЭ) или полиуретан (ПУ), благодаря их эластичности и упругости.
Например, кабели, используемые в промышленной автоматизации, должны быть очень гибкими, чтобы обеспечить движение оборудования, например, роботов. Ярким примером этого являются сетчатые роботы, используемые для таких задач, как захват и размещение деталей. Их конструкция обеспечивает широкий диапазон движений, создавая постоянную нагрузку на кабели, что требует использования материалов, способных выдерживать изгибы и скручивания без ущерба для производительности.
Учитывая условия окружающей среды, механические свойства, температуру и требования к гибкости, важно также отметить, что наружный диаметр кабеля будет различаться в зависимости от материала. Для обеспечения экологической безопасности диаметр кабеля должен оставаться в пределах герметичного соединения корпуса или разъёма.
Время публикации: 12 августа 2024 г.