Структурні компоненти дротяної та кабельної продукції можна загалом розділити на чотири основні частини:провідники, ізоляційні шари, екрануючі та захисні шари, а також заповнювальні компоненти та елементи розтягування. Відповідно до вимог використання та сценаріїв застосування, деякі конструкції виробів є досить простими, маючи лише провідники як структурний компонент, такі як повітряні дроти, дроти контактної мережі, мідно-алюмінієві шини (збірні шини) тощо. Зовнішня електрична ізоляція цих виробів спирається на ізолятори під час монтажу та просторову відстань (тобто повітряну ізоляцію) для забезпечення безпеки.
1. Диригенти
Провідники – це найважливіші та незамінні компоненти, що відповідають за передачу електричного струму або електромагнітної хвильової інформації всередині виробу. Провідники, які часто називають струмопровідними жилами, виготовляються з високопровідних кольорових металів, таких як мідь, алюміній тощо. Волоконно-оптичні кабелі, що використовуються в швидко розвиваючихся оптичних комунікаційних мережах протягом останніх тридцяти років, використовують оптичні волокна як провідники.
2. Шари ізоляції
Ці компоненти огортають провідники, забезпечуючи електричну ізоляцію. Вони гарантують, що струм або електромагнітні/оптичні хвилі поширюються лише вздовж провідника, а не назовні. Ізоляційні шари запобігають впливу потенціалу (тобто напруги) на провіднику на навколишні об'єкти та забезпечують як нормальну передавальну функцію провідника, так і зовнішню безпеку для об'єктів і людей.
Провідники та ізоляційні шари – це два основні компоненти, необхідні для кабельних виробів (за винятком голих проводів).
3. Захисні шари
У різних умовах навколишнього середовища під час монтажу та експлуатації, провідні та кабельні вироби повинні мати компоненти, що забезпечують захист, особливо для ізоляційного шару. Ці компоненти відомі як захисні шари.
Оскільки ізоляційні матеріали повинні мати відмінні електроізоляційні властивості, вони вимагають високої чистоти з мінімальним вмістом домішок. Однак ці матеріали часто не можуть одночасно забезпечити захист від зовнішніх факторів (тобто механічних навантажень під час монтажу та використання, стійкості до атмосферних умов, хімічних речовин, масел, біологічних загроз та пожежної небезпеки). Ці вимоги задовольняються різними структурами захисних шарів.
Для кабелів, спеціально розроблених для сприятливих зовнішніх середовищ (наприклад, чистих, сухих, внутрішніх приміщень без зовнішніх механічних впливів), або у випадках, коли матеріал ізоляційного шару сам по собі демонструє певну механічну міцність та стійкість до кліматичних умов, захисний шар як компонент може не бути вимоги.
4. Екранування
Це компонент кабельних виробів, який ізолює електромагнітне поле всередині кабелю від зовнішніх електромагнітних полів. Навіть між різними парами або групами проводів у кабельних виробах необхідна взаємна ізоляція. Екрануючий шар можна описати як «електромагнітний ізоляційний екран».
Протягом багатьох років галузь розглядала захисний шар як частину структури захисного шару. Однак пропонується розглядати його як окремий компонент. Це пояснюється тим, що функція захисного шару полягає не лише в електромагнітній ізоляції інформації, що передається всередині кабельного виробу, запобігаючи її витоку або перешкодам для зовнішніх приладів чи інших ліній, але й у запобіганні потраплянню зовнішніх електромагнітних хвиль у кабельний виріб через електромагнітний зв'язок. Ці вимоги відрізняються від традиційних функцій захисного шару. Крім того, захисний шар не тільки встановлюється зовні всередині виробу, але й розміщується між кожною парою проводів або кількома парами в кабелі. За останнє десятиліття, завдяки швидкому розвитку систем передачі інформації з використанням проводів та кабелів, а також зростаючій кількості джерел електромагнітних хвиль в атмосфері, різноманітність екранованих структур значно зросла. Розуміння того, що захисний шар є фундаментальним компонентом кабельних виробів, стало широко визнаним.
Багато провідних та кабельних виробів є багатожильними, наприклад, більшість низьковольтних силових кабелів є чотирижильними або п'ятижильними (придатними для трифазних систем), а міські телефонні кабелі мають від 800 до 3600 пар. Після об'єднання цих ізольованих жил або пар проводів у кабель (або багаторазового групування) між ізольованими жилами або парами проводів залишаються неправильні форми та великі зазори. Тому під час складання кабелю необхідно вбудовувати заповнювальну структуру. Мета цієї структури полягає в підтримці відносно рівномірного зовнішнього діаметра під час намотування, що полегшує обмотування та екструзію оболонки. Крім того, вона забезпечує стабільність кабелю та цілісність внутрішньої структури, рівномірно розподіляючи сили під час використання (розтягування, стиснення та згинання під час виробництва та прокладання), щоб запобігти пошкодженню внутрішньої структури кабелю.
Тому, хоча заповнювальна конструкція є допоміжною, вона необхідна. Існують детальні правила щодо вибору матеріалів та проектування цієї конструкції.
Традиційні дротяні та кабельні вироби зазвичай покладаються на броньований шар захисного шару, щоб витримувати зовнішні сили розтягування або натяг, спричинений власною вагою. Типові конструкції включають бронювання зі сталевої стрічки та сталевого дроту (наприклад, використання сталевих дротів товщиною 8 мм, скручених у броньований шар, для підводних кабелів). Однак у волоконно-оптичних кабелях, щоб захистити волокно від незначних сил розтягування, уникаючи будь-якої незначної деформації, яка може вплинути на характеристики передачі, у структуру кабелю вбудовуються первинні та вторинні покриття, а також спеціальні компоненти розтягування. Наприклад, у кабелях гарнітур мобільних телефонів тонкий мідний дріт або тонка мідна стрічка, намотана навколо синтетичного волокна, екструдується разом з ізоляційним шаром, де синтетичне волокно діє як компонент розтягування. Загалом, в останні роки, у розробці спеціальних невеликих та гнучких виробів, які потребують багаторазових вигинів та скручування, елементи розтягування відіграють значну роль.
Час публікації: 19 грудня 2023 р.