Структурные элементы кабельно-проводниковой продукции можно в целом разделить на четыре основные конструктивные части: проводники, изоляционные слои, экранирующие слои и оболочки, а также заполняющие элементы и элементы, работающие на растяжение, и т. д. В зависимости от требований к использованию и условий применения изделий некоторые изделия имеют чрезвычайно простую конструкцию, состоящую только из одного конструктивного элемента – провода, например, неизолированные провода воздушной линии, провода контактной сети, медно-алюминиевые шины (шины) и т. д. Внешняя электрическая изоляция этих изделий обеспечивается применением изоляторов и пространственным расстоянием при монтаже и прокладке (то есть применением воздушной изоляции).
Подавляющее большинство кабельно-проводниковой продукции имеет абсолютно одинаковую форму поперечного сечения (без учёта погрешностей изготовления) и выполнено в виде длинных полос. Это обусловлено их предназначением для формирования цепей или катушек в системах и оборудовании. Поэтому при изучении и анализе структурного состава кабельной продукции необходимо проводить наблюдения и анализ только по её поперечным сечениям.
Ниже приводится подробный анализ состава конструкции кабеля и материалов кабеля:
1. Состав конструкции кабеля: Проводник
Провода являются важнейшим и незаменимым компонентом изделий, выполняющих функцию передачи информации в виде тока или электромагнитных волн. Проволока — это сокращение от «проводящий сердечник».
Какие материалы используются в кабельных проводниках? Проводники обычно изготавливаются из цветных металлов с отличной электропроводностью, таких как медь и алюминий. Оптические кабели, используемые в оптических сетях связи, которые стремительно развивались в последние три десятилетия, используют в качестве проводников оптические волокна.
2. Состав конструкции кабеля: Изоляционный слой
Изоляционный слой – это компонент, покрывающий внешнюю поверхность провода и служащий электрическим изолятором. То есть он обеспечивает распространение тока, электромагнитных волн и света только по проводу, не выходя наружу. Потенциал на проводнике (то есть разность потенциалов, возникающая относительно окружающих объектов, то есть напряжение) может быть изолирован. Это необходимо для обеспечения как нормальной передачи тока по проводу, так и безопасности внешних объектов и людей. Провода и изоляционные слои – два основных компонента, необходимых для изготовления кабельной продукции (за исключением неизолированных проводов).
Что такое изоляционные материалы для кабелей? В современных проводах и кабелях изоляционные материалы для кабелей в основном делятся на две категории: пластики и резина. Преобладают полимерные материалы, что приводит к появлению широкого ассортимента проводов и кабелей, подходящих для различных целей и экологических требований. К распространённым изоляционным материалам для проводов и кабелей относятся поливинилхлорид (ПВХ),сшитый полиэтилен (XLPE), фторопласты, резиновые смеси, этиленпропиленовые каучуковые смеси и изоляционные материалы на основе силиконовой резины.
3. Состав конструкции кабеля: Оболочка
При монтаже и эксплуатации проводов и кабелей в различных условиях необходимо наличие компонентов, защищающих изделие целиком, особенно изоляционный слой. Это оболочка. Поскольку изоляционные материалы должны обладать превосходными электроизоляционными свойствами всех видов, необходимо обеспечить их чрезвычайно высокую чистоту и крайне низкое содержание примесей. Зачастую невозможно учесть их защитную способность от воздействия внешней среды. Поэтому различные защитные конструкции должны обеспечивать устойчивость к различным механическим воздействиям извне (например, при монтаже, на месте эксплуатации и в процессе эксплуатации), устойчивость к атмосферным воздействиям, воздействию химических веществ и масел, предотвращение биологического повреждения и снижение пожарной опасности. Основными функциями кабельных оболочек являются водонепроницаемость, огнестойкость, огнестойкость и защита от коррозии. Многие кабельные изделия, специально разработанные для эксплуатации в благоприятных условиях окружающей среды (например, в чистых, сухих помещениях, свободных от внешних механических воздействий), или те, изоляционные материалы которых обладают определенной механической прочностью и атмосферостойкостью, могут обойтись без защитного слоя.
Какие существуют типы материалов для кабельной оболочки? Основные материалы для кабельной оболочки включают резину, пластик, покрытия, силикон и различные волокнистые изделия и т. д. Характеристики резинового и пластикового защитного слоя - мягкость и легкость, и он широко используется в мобильных кабелях. Однако, поскольку и резина, и пластик обладают определенной степенью водопроницаемости, их можно применять только при использовании в качестве кабельной изоляции высокополимерных материалов с высокой влагостойкостью. Тогда некоторые пользователи могут спросить, почему на рынке в качестве защитного слоя используется пластик? По сравнению с характеристиками пластиковых оболочек, резиновые оболочки обладают более высокой эластичностью и гибкостью, более устойчивы к старению, но процесс их производства относительно более сложен. Пластиковые оболочки обладают лучшими механическими свойствами и водостойкостью, а также широко распространены, дешевы и просты в обработке. Поэтому они более широко используются на рынке. Коллеги по отрасли должны отметить, что существует еще один тип металлической оболочки. Металлические оболочки выполняют не только функции механической защиты, но и функцию экранирования, упомянутую ниже. Они также обладают такими свойствами, как коррозионная стойкость, прочность на сжатие и растяжение, а также водостойкость, что предотвращает проникновение влаги и других вредных веществ внутрь кабельной изоляции. Поэтому они широко используются в качестве оболочек для силовых кабелей с бумажной изоляцией, пропитанной маслом, с низкой влагостойкостью.
4. Состав конструкции кабеля: Экранирующий слой
Экранирующий слой является ключевым компонентом кабельной продукции, обеспечивающим изоляцию электромагнитного поля. Он не только предотвращает утечку внутренних электромагнитных сигналов и их влияние на внешние приборы, счётчики или другие линии, но и блокирует проникновение внешних электромагнитных волн в кабельную систему через соединительные элементы. Конструктивно экранирующий слой располагается не только на внешней поверхности кабеля, но и между парами или группами жил в многожильных кабелях, образуя многоуровневые «экраны электромагнитной изоляции». В последние годы, в связи с растущими требованиями к высокочастотным кабелям связи и помехоустойчивости, экранирующие материалы эволюционировали от традиционных металлизированных бумажных и полупроводниковых бумажных лент к более современным композитным материалам, таким какалюминиевая фольга майларовые ленты, медные фольгированные майларовые ленты и медные ленты. Обычные экранирующие структуры включают внутренние экранирующие слои из проводящих полимеров или полупроводящих лент, а также внешние экранирующие слои, такие как продольная обмотка медной лентой и плетеная медная сетка. Среди них плетеный слой в основном использует луженую медь для повышения коррозионной стойкости. Для специальных сценариев применения, таких как кабели переменной частоты с композитным экраном из медной ленты и медного провода, кабели передачи данных с продольной обмоткой из алюминиевой фольги и обтекаемой конструкцией, а также медицинские кабели, требующие плетеных слоев посеребренной меди с высокой площадью покрытия. С наступлением эры 5G гибридная экранирующая структура из алюминиево-пластиковой композитной ленты и плетения луженой медной проволоки стала основным решением для высокочастотных кабелей. Отраслевая практика показывает, что экранирующий слой превратился из вспомогательной конструкции в самостоятельный компонент сердечника кабеля. Выбор материалов для него должен всесторонне учитывать частотные характеристики, устойчивость к изгибу и факторы стоимости для удовлетворения требований электромагнитной совместимости различных вариантов применения.
5. Состав кабельной конструкции: Заполненная конструкция
Многие провода и кабели являются многожильными. Например, большинство низковольтных силовых кабелей являются четырех- или пятижильными (подходят для трехфазных систем), а городские телефонные кабели имеют 800 пар, 1200 пар, 2400 пар до 3600 пар. После того, как эти изолированные жилы или пары проложены (или проложены группами несколько раз), возникают две проблемы: одна из них заключается в том, что форма не круглая, а другая — в том, что между изолированными жилами прокладки имеются большие зазоры. Поэтому во время прокладки кабеля необходимо добавлять заполняющую структуру. Заполняющая структура должна сделать внешний диаметр кабеля относительно круглым, что способствует намотке и экструзии оболочки, а также сделать структуру кабеля стабильной, а внутреннюю прочной. В процессе использования (при растяжении, сжатии и изгибе во время изготовления и прокладки) сила распределяется равномерно, не повреждая внутреннюю структуру кабеля. Таким образом, хотя засыпная конструкция и является вспомогательной, она также необходима, и существуют подробные правила по выбору ее материала и проектированию формы.
Материалы для наполнения кабелей: Обычно в качестве наполнителей для кабелей используются полипропиленовая лента, нетканый полипропиленовый канат, пеньковый канат или относительно недорогие материалы из переработанной резины. Для использования в качестве материала для наполнения кабелей он должен обладать следующими свойствами: не оказывать негативного воздействия на изолированную жилу кабеля, быть негигроскопичным, не склонным к усадке и не подверженным коррозии.
6. Состав конструкции кабеля: элементы, работающие на растяжение
Традиционные проводные и кабельные изделия используют броню оболочки для противодействия внешним растягивающим усилиям или усилиям, создаваемым их собственным весом. Типичными конструкциями являются броня из стальной ленты и стальной проволоки (например, для подводных кабелей используются толстые стальные проволоки диаметром 8 мм, скрученные для формирования брони). Однако для защиты оптических волокон от незначительных растягивающих усилий и предотвращения незначительной деформации волокон, которая может повлиять на характеристики передачи, структура оптического кабеля оснащена первичной и вторичной оболочками, а также специальными компонентами, работающими на растяжение. Кроме того, если кабель для наушников мобильного телефона имеет структуру, в которой тонкая медная проволока или тонкая медная лента намотана вокруг синтетических волокон, а снаружи экструдирован изолирующий слой, то эти синтетические волокна являются элементом, работающим на растяжение. В заключение, в специальных, небольших и гибких изделиях, разработанных в последние годы, которые требуют многократного изгиба и скручивания, элементы, работающие на растяжение, играют важную роль.
Какие материалы включены в состав натяжных компонентов кабеля: стальные полосы, стальная проволока и фольга из нержавеющей стали
Время публикации: 25 апреля 2025 г.