Конструктивные элементы проводов и кабелей, как правило, делятся на четыре основные части: проводники, изоляционные слои, экранирующие слои и оболочки, а также заполняющие и растягивающие элементы и т. д. В зависимости от требований к применению и сценариев использования, некоторые изделия имеют чрезвычайно простую конструкцию, состоящую всего из одного конструктивного элемента — провода, например, воздушные оголенные провода, контактные провода, медно-алюминиевые шины (шины) и т. д. Внешняя электрическая изоляция этих изделий обеспечивается использованием изоляторов и пространственным расстоянием при монтаже и прокладке (то есть, с помощью воздушной изоляции).
Подавляющее большинство проволочных и кабельных изделий имеют абсолютно одинаковую форму поперечного сечения (без учета производственных дефектов) и представляют собой длинные полосы. Это обусловлено тем, что они используются для формирования цепей или катушек в системах или оборудовании. Поэтому при изучении и анализе структурного состава кабельных изделий достаточно лишь наблюдать и анализировать их поперечные сечения.
Ниже приведён подробный анализ состава конструкции кабеля и используемых в нём материалов:
1. Состав кабельной конструкции: Проводник
Провода являются наиболее фундаментальными и незаменимыми основными компонентами изделий, выполняющими функцию передачи информации в виде электрического тока или электромагнитных волн. Провод — это аббревиатура от «проводящий сердечник».
Какие материалы используются в кабельных проводниках? Материалы проводников, как правило, изготавливаются из цветных металлов с отличной электропроводностью, таких как медь и алюминий. В оптических кабелях, используемых в быстро развивающихся за последние три десятилетия сетях оптической связи, в качестве проводников используются оптические волокна.
2. Состав кабельной конструкции: изоляционный слой
Изоляционный слой — это компонент, покрывающий периферию провода и служащий электрическим изолятором. То есть он обеспечивает распространение передаваемого тока или электромагнитных волн, световых волн только вдоль провода, не допуская их распространения наружу. Потенциал на проводнике (то есть разность потенциалов, образующаяся с окружающими объектами, то есть напряжение) может быть изолирован. Это необходимо для обеспечения как нормальной работы провода, так и безопасности внешних объектов и людей. Провода и изоляционные слои — это два основных компонента, которые должны присутствовать в кабельной продукции (за исключением оголённых проводов).
Что такое изоляционные материалы для кабелей: В современных проводах и кабелях изоляционные материалы в основном делятся на две категории: пластмассы и резина. Полимерные материалы преобладают, что обуславливает широкий ассортимент проводов и кабелей, подходящих для различных применений и требований окружающей среды. К распространенным изоляционным материалам для проводов и кабелей относится поливинилхлорид (ПВХ),сшитый полиэтилен (XLPE)фторпластики, резиновые смеси, этиленпропиленовые резиновые смеси и изоляционные материалы из силиконовой резины.
3. Состав кабельной конструкции: оболочка
При монтаже и эксплуатации проводов и кабелей в различных условиях необходимы компоненты, защищающие весь продукт, особенно изоляционный слой. Это оболочка. Поскольку изоляционные материалы должны обладать превосходными электроизоляционными свойствами всех видов, необходимо требовать чрезвычайно высокой чистоты и крайне низкого содержания примесей. Часто невозможно учесть их защитную способность от внешнего воздействия. Поэтому различные защитные конструкции должны выдерживать или противостоять различным механическим воздействиям извне (например, при монтаже, эксплуатации и во время работы), быть устойчивыми к атмосферным воздействиям, химическим веществам или маслам, предотвращать биологическое повреждение и снижать пожарную опасность. Основные функции кабельных оболочек — гидроизоляция, огнестойкость, пожаробезопасность и коррозионная стойкость. Многие кабельные изделия, специально разработанные для благоприятных внешних условий (таких как чистые, сухие и закрытые помещения, свободные от внешних механических воздействий), или изделия с изоляционными материалами, которые по своей природе обладают определенной механической прочностью и устойчивостью к атмосферным воздействиям, могут обойтись без защитного слоя.
Какие существуют типы материалов для кабельной оболочки? Основные материалы для кабельной оболочки включают резину, пластик, покрытие, силикон и различные волокнистые изделия и т. д. Резиновые и пластиковые защитные слои отличаются мягкостью и легкостью, и широко используются в кабелях мобильной связи. Однако, поскольку и резина, и пластик обладают определенной степенью водопроницаемости, их можно применять только при использовании высокополимерных материалов с высокой влагостойкостью в качестве изоляции кабеля. Тогда некоторые пользователи могут спросить, почему на рынке в качестве защитного слоя используется пластик? По сравнению с характеристиками пластиковых оболочек, резиновые оболочки обладают большей эластичностью и гибкостью, более устойчивы к старению, но процесс их производства относительно сложнее. Пластиковые оболочки обладают лучшими механическими свойствами и водостойкостью, а также доступны в больших количествах, имеют низкую цену и просты в обработке. Поэтому они более широко используются на рынке. Следует отметить, что существует еще один тип металлических оболочек. Металлические оболочки выполняют не только механическую защиту, но и экранирующую функцию, 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 изоляции кабеля. Поэтому они широко используются в качестве оболочек для силовых кабелей с бумажной изоляцией, пропитанной маслом, которые обладают низкой влагостойкостью.
4. Состав конструкции кабеля: экранирующий слой
Экранирующий слой является ключевым компонентом кабельной продукции для обеспечения изоляции от электромагнитных полей. Он не только предотвращает утечку внутренних электромагнитных сигналов и их влияние на внешние приборы, измерительные устройства или другие линии, но и блокирует проникновение внешних электромагнитных волн в кабельную систему через связь. Структурно экранирующий слой располагается не только снаружи кабеля, но и между парами или группами проводов в многожильных кабелях, образуя многоуровневые «экраны электромагнитной изоляции». В последние годы, с ростом требований к высокочастотным коммуникационным кабелям и помехоустойчивости, экранирующие материалы эволюционировали от традиционной металлизированной бумаги и полупроводниковых бумажных лент к более совершенным композитным материалам, таким какалюминиевая фольга майларовые лентыВ качестве экранирующих структур используются медная фольга, майларовые ленты и медные ленты. К распространенным экранирующим структурам относятся внутренние экранирующие слои из проводящих полимеров или полупроводниковых лент, а также внешние экранирующие слои, такие как продольная обмотка медной лентой и плетеная медная сетка. Среди них в плетеном слое чаще всего используется луженая медь для повышения коррозионной стойкости. Для специальных сценариев применения, таких как кабели с переменной частотой, использующие композитное экранирование из медной ленты и медной проволоки, кабели передачи данных с продольной обмоткой из алюминиевой фольги и обтекаемой конструкцией, а также медицинские кабели, требующие высокопокрывающих плетеных слоев из посеребренной меди, с появлением эры 5G гибридная экранирующая структура из алюминиево-пластиковой композитной ленты и плетения из луженой медной проволоки стала основным решением для высокочастотных кабелей. Практика показывает, что экранирующий слой эволюционировал из вспомогательной структуры в независимый основной компонент кабеля. Выбор материалов для него должен всесторонне учитывать частотные характеристики, характеристики изгиба и факторы стоимости, чтобы соответствовать требованиям электромагнитной совместимости различных сценариев применения.
5. Состав кабельной конструкции: Заполненная структура
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 выпускаются в количестве 800, 1200, 2400 и до 3600 пар. После того, как эти изолированные жилы или пары проволок сплетены (или сплетены группами несколько раз), возникают две проблемы: во-первых, форма кабеля не круглая, и во-вторых, между изолированными жилами образуются большие зазоры. Поэтому при прокладке кабеля необходимо добавлять наполнитель. Наполнитель обеспечивает относительно круглую форму внешней оболочки кабеля, что способствует намотке и экструзии оболочки, а также делает структуру кабеля стабильной, а внутреннюю прочность — прочной. При эксплуатации (при растяжении, сжатии и изгибе во время производства и прокладки) усилие распределяется равномерно, не повреждая внутреннюю структуру кабеля. Таким образом, хотя наполнитель является вспомогательной конструкцией, он также необходим, и существуют подробные правила выбора материалов и проектирования его формы.
Наполнители для кабелей: Как правило, в качестве наполнителей для кабелей используются полипропиленовая лента, нетканый полипропиленовый шнур, пеньковый шнур или относительно недорогие материалы из переработанной резины. Для использования в качестве наполнителя кабеля он должен обладать следующими характеристиками: не оказывать негативного воздействия на изолированную сердцевину кабеля, не быть гигроскопичным сам по себе, не подвергаться усадке и коррозии.
6. Состав кабельной конструкции: Растягивающие элементы
Традиционные проволочные и кабельные изделия полагаются на броневой слой оболочки, способный выдерживать внешние растягивающие силы или растягивающие силы, создаваемые собственным весом. Типичными конструкциями являются бронирование стальной лентой и бронирование стальной проволокой (например, для подводных кабелей используются толстые стальные проволоки диаметром 8 мм, скрученные для образования броневого слоя). Однако для защиты оптических волокон от незначительных растягивающих сил и предотвращения небольшой деформации волокон, которая может повлиять на характеристики передачи, конструкция оптического волоконного кабеля оснащена первичной и вторичной оболочкой, а также специальными элементами, воспринимающими растягивающие силы. Кроме того, если в кабеле наушников мобильного телефона используется конструкция, в которой тонкая медная проволока или тонкая медная лента намотаны вокруг волокон синтетического волокна, а снаружи экструдирован изоляционный слой, то эти волокна синтетического волокна являются элементом, воспринимающим растягивающие силы. В заключение, в специальных, небольших и гибких изделиях, разработанных в последние годы и требующих многократного изгиба и скручивания, элементы, воспринимающие растягивающие силы, играют важную роль.
Какие материалы используются для изготовления элементов троса на растяжение: стальные полосы, стальная проволока и фольга из нержавеющей стали?
Дата публикации: 25 апреля 2025 г.