Конструктивные элементы проволочных и кабельных изделий можно условно разделить на четыре основные части:проводники, изоляционные слоиэкранирующие и защитные слои, а также заполняющие компоненты и растягивающие элементы. В зависимости от требований к применению и сценариев использования, некоторые конструкции изделий достаточно просты и имеют в качестве конструктивного элемента только проводники, например, воздушные оголенные провода, провода контактной сети, медно-алюминиевые шины (шины) и т. д. Внешняя электрическая изоляция этих изделий обеспечивается изоляторами во время монтажа и пространственным расстоянием (т. е. воздушной изоляцией) для обеспечения безопасности.
1. Дирижеры
Проводники — это наиболее фундаментальные и незаменимые компоненты, отвечающие за передачу электрического тока или электромагнитной волны внутри изделия. Проводники, часто называемые проводящими проволочными сердечниками, изготавливаются из высокопроводящих цветных металлов, таких как медь, алюминий и т. д. В быстро развивающихся оптических сетях связи за последние тридцать лет в оптоволоконных кабелях в качестве проводников используются оптические волокна.
2. Изоляционные слои
Эти компоненты окружают проводники, обеспечивая электрическую изоляцию. Они гарантируют, что передаваемый ток или электромагнитные/оптические волны распространяются только вдоль проводника, а не наружу. Изоляционные слои поддерживают потенциал (т.е. напряжение) на проводнике, предотвращая его влияние на окружающие объекты и обеспечивая как нормальную работу проводника, так и внешнюю безопасность для объектов и людей.
Проводники и изоляционные слои — это два основных компонента, необходимых для кабельной продукции (за исключением оголённых проводов).
В различных условиях окружающей среды во время монтажа и эксплуатации проводные и кабельные изделия должны иметь компоненты, обеспечивающие защиту, особенно изоляционного слоя. Эти компоненты известны как защитные слои.
Поскольку изоляционные материалы должны обладать превосходными электроизоляционными свойствами, они должны быть высокой чистоты с минимальным содержанием примесей. Однако такие материалы часто не могут одновременно обеспечивать защиту от внешних факторов (например, механических воздействий во время монтажа и эксплуатации, устойчивости к атмосферным условиям, химическим веществам, маслам, биологическим угрозам и пожарной опасности). Эти требования решаются с помощью различных структур защитных слоев.
Для кабелей, специально разработанных для благоприятных внешних условий (например, чистых, сухих помещений без внешних механических воздействий), или в случаях, когда материал изоляционного слоя обладает определенной механической прочностью и климатической стойкостью, защитный слой в качестве компонента может не потребоваться.
Это компонент кабельной продукции, который изолирует электромагнитное поле внутри кабеля от внешних электромагнитных полей. Даже между различными парами или группами проводов в кабельной продукции необходима взаимная изоляция. Экранирующий слой можно описать как «электромагнитный изоляционный экран».
В течение многих лет в отрасли экранирующий слой рассматривался как часть защитной структуры. Однако предлагается рассматривать его как отдельный компонент. Это связано с тем, что функция экранирующего слоя заключается не только в электромагнитной изоляции передаваемой внутри кабельного изделия информации, предотвращая ее утечку или создание помех для внешних приборов или других линий, но и в предотвращении проникновения внешних электромагнитных волн в кабельное изделие посредством электромагнитной связи. Эти требования отличаются от традиционных функций защитных слоев. Кроме того, экранирующий слой устанавливается не только снаружи изделия, но и размещается между каждой парой проводов или несколькими парами в кабеле. За последнее десятилетие, в связи с быстрым развитием систем передачи информации с использованием проводов и кабелей, а также с увеличением числа источников электромагнитных помех в атмосфере, разнообразие экранированных структур значительно возросло. Широко распространено понимание того, что экранирующий слой является фундаментальным компонентом кабельных изделий.
Многие проволочные и кабельные изделия являются многожильными, например, большинство низковольтных силовых кабелей имеют четыре или пять жил (подходят для трехфазных систем), а городские телефонные кабели насчитывают от 800 до 3600 пар. После объединения этих изолированных жил или пар проводов в кабель (или многократного объединения) между изолированными жилами или парами проводов образуются зазоры неправильной формы. Поэтому при сборке кабеля необходимо использовать заполняющую структуру. Цель этой структуры — поддерживать относительно равномерный внешний диаметр при намотке, облегчая обмотку и экструзию оболочки. Кроме того, она обеспечивает стабильность кабеля и целостность его внутренней структуры, равномерно распределяя нагрузки во время эксплуатации (растяжение, сжатие и изгиб во время производства и прокладки) для предотвращения повреждения внутренней структуры кабеля.
Таким образом, хотя заполняющая конструкция является вспомогательной, она необходима. Существуют подробные правила, касающиеся выбора материалов и проектирования этой конструкции.
Традиционные проволочные и кабельные изделия обычно полагаются на бронированный слой защитного покрытия, способный выдерживать внешние растягивающие силы или натяжение, вызванное собственным весом. Типичные конструкции включают бронирование стальной лентой и бронирование стальной проволокой (например, использование стальной проволоки толщиной 8 мм, скрученной в бронированный слой, для подводных кабелей). Однако в оптоволоконных кабелях для защиты волокна от незначительных растягивающих сил и предотвращения любых небольших деформаций, которые могут повлиять на качество передачи, в структуру кабеля включаются первичные и вторичные покрытия, а также специальные растягивающие элементы. Например, в кабелях для мобильных телефонов тонкая медная проволока или тонкая медная лента, намотанная вокруг синтетического волокна, экструдируется с изоляционным слоем, где синтетическое волокно действует как растягивающий элемент. В целом, в последние годы при разработке специальных небольших и гибких изделий, требующих многократных изгибов и скручиваний, растягивающие элементы играют значительную роль.
Дата публикации: 19 декабря 2023 г.