Структурні компоненти дротяних та кабельних виробів можна загалом розділити на чотири основні структурні частини: провідники, ізоляційні шари, захисні шари та оболонки, а також заповнювальні елементи та елементи розтягування тощо. Залежно від вимог використання та сценаріїв застосування виробів, деякі вироби мають надзвичайно прості конструкції, лише з одним структурним компонентом – дротом, такі як повітряні оголені дроти, дроти контактної мережі, мідно-алюмінієві шини (збірні шини) тощо. Зовнішня електрична ізоляція цих виробів забезпечується використанням ізоляторів та просторової відстані під час монтажу та прокладання (тобто використанням повітряної ізоляції).
Переважна більшість дротяної та кабельної продукції має абсолютно однакову форму поперечного перерізу (не враховуючи виробничі помилки) та має вигляд довгих смуг. Це визначається особливістю їх використання для формування кіл або котушок у системах чи обладнанні. Тому, вивчаючи та аналізуючи структурний склад кабельної продукції, необхідно спостерігати та аналізувати лише за їх поперечними перерізами.
Нижче наведено детальний аналіз структури кабелю та матеріалів, з яких він виготовлений:
1. Склад конструкції кабелю: Провідник
Дроти є найважливішими та незамінними основними компонентами виробів, що виконують функцію передачі струму або електромагнітної хвильової інформації. Дріт – це абревіатура від провідного осердя.
Які матеріали входять до складу кабельних провідників? Матеріали провідників зазвичай виготовляються з кольорових металів з відмінною електропровідністю, таких як мідь та алюміній. Оптичні кабелі, що використовуються в оптичних мережах зв'язку, які швидко розвивалися протягом останніх трьох десятиліть, використовують оптичні волокна як провідники.
2. Склад конструкції кабелю: Ізоляційний шар
Ізоляційний шар – це компонент, який покриває периферію дроту та служить електричним ізолятором. Тобто він може забезпечити, щоб передаваний струм або електромагнітні хвилі, світлові хвилі поширювалися лише вздовж дроту, а не витікали назовні. Потенціал на провіднику (тобто різниця потенціалів, що утворюється з навколишніми об'єктами, тобто напруга) може бути ізольований. Тобто необхідно забезпечити як нормальну функцію передачі дроту, так і безпеку зовнішніх об'єктів та людей. Дроти та ізоляційні шари – це два основні компоненти, які повинні бути присутніми для створення кабельних виробів (за винятком голих проводів).
Що таке ізоляційні матеріали для кабелів: У сучасних проводах та кабелях класифікація ізоляційних матеріалів для кабелів в основному поділяється на дві категорії: пластмаси та гума. Полімерні матеріали є домінуючими, що призводить до появи широкого розмаїття дротяної та кабельної продукції, придатної для різних цілей та екологічних вимог. Поширені ізоляційні матеріали для проводів та кабелів включають полівінілхлорид (ПВХ),зшитий поліетилен (XLPE), фторпласти, гумові суміші, етиленпропіленові гумові суміші та ізоляційні матеріали на основі силіконової гуми.
3. Склад конструкції кабелю: Оболонка
Коли дротяні та кабельні вироби встановлюються та експлуатуються в різних середовищах, повинні бути компоненти, які захищають весь виріб, особливо ізоляційний шар. Це оболонка. Оскільки ізоляційні матеріали повинні мати відмінні електроізоляційні властивості всіх видів, необхідно вимагати надзвичайно високої чистоти та надзвичайно низького вмісту домішок у матеріалах. Часто неможливо врахувати їх захисну здатність від зовнішнього світу. Тому різні захисні конструкції повинні відповідати за витримування або опір різним механічним силам ззовні (тобто під час монтажу, використання на місці та під час використання), стійкість до атмосферного середовища, стійкість до хімічних речовин або масел, запобігання біологічним пошкодженням та зменшення пожежної небезпеки. Основними функціями кабельних оболонок є гідроізоляція, вогнестійкість, вогнестійкість та захист від корозії. Багато кабельних виробів, спеціально розроблених для сприятливих зовнішніх середовищ (таких як чисті, сухі та внутрішні середовища, вільні від механічних зовнішніх сил), або ті, що з ізоляційними матеріалами, які за своєю суттю мають певну механічну міцність та стійкість до атмосферних впливів, можуть обходитися без захисного шару.
Які типи матеріалів для оболонок кабелів існують? Основні матеріали для оболонок кабелів включають гуму, пластик, покриття, силікон та різні волокнисті вироби тощо. Характеристики гумового та пластикового захисного шару - це м'якість та легкість, і він широко використовується в мобільних кабелях. Однак, оскільки як гумові, так і пластикові матеріали мають певний ступінь водопроникності, їх можна застосовувати лише тоді, коли в якості ізоляції кабелю використовуються високополімерні матеріали з високою вологостійкістю. Тоді деякі користувачі можуть запитати, чому на ринку як захисний шар використовується пластик? Порівняно з характеристиками пластикових оболонок, гумові оболонки мають вищу еластичність та гнучкість, більш стійкі до старіння, але процес їх виробництва є відносно складнішим. Пластикові оболонки мають кращі механічні властивості та водостійкість, а також багаті на ресурси, низьку ціну та прості в обробці. Тому вони ширше використовуються на ринку. Слід зазначити колегам з галузі, що існує ще один тип металевої оболонки. Металеві оболонки не тільки виконують функції механічного захисту, але й екрануючу функцію, згадану нижче. Вони також мають такі властивості, як корозійна стійкість, міцність на стиск та розтяг, а також водостійкість, що може запобігти потраплянню вологи та інших шкідливих речовин всередину ізоляції кабелю. Тому вони широко використовуються як оболонки для силових кабелів з паперовою ізоляцією, просоченою маслом, з поганою вологостійкістю.
4. Склад конструкції кабелю: захисний шар
Екрануючий шар є ключовим компонентом кабельних виробів для досягнення ізоляції електромагнітного поля. Він може не тільки запобігти витоку внутрішніх електромагнітних сигналів та їх перешкодам для зовнішніх приладів, лічильників або інших ліній, але й блокувати потрапляння зовнішніх електромагнітних хвиль у кабельну систему через з'єднання. Структурно екрануючий шар розташовується не лише на зовнішній стороні кабелю, але й між парами або групами проводів у багатожильних кабелях, утворюючи багаторівневі «електромагнітні ізоляційні екрани». В останні роки, зі зростанням вимог до високочастотних кабелів зв'язку та захисту від перешкод, екрануючі матеріали еволюціонували від традиційного металізованого паперу та напівпровідникових паперових стрічок до більш досконалих композитних матеріалів, таких якалюмінієва фольга майларові стрічки, мідно-фольгові майларові стрічки та мідні стрічки. Поширені захисні структури включають внутрішні захисні шари, виготовлені з провідних полімерів або напівпровідникових стрічок, а також зовнішні захисні шари, такі як поздовжнє обгортання мідною стрічкою та плетена мідна сітка. Серед них плетений шар здебільшого використовує луджену мідь для підвищення стійкості до корозії. Для спеціальних сценаріїв застосування, таких як кабелі зі змінною частотою з використанням композитного екранування з мідної стрічки + мідного дроту, кабелі передачі даних з використанням поздовжнього обгортання алюмінієвою фольгою + обтічної конструкції, а також медичні кабелі, що потребують високопокривних посріблених мідних плетених шарів. З настанням ери 5G гібридна захисна структура з алюмінієво-пластикової композитної стрічки та плетіння з лудженого мідного дроту стала основним рішенням для високочастотних кабелів. Галузева практика показує, що захисний шар перетворився з допоміжної структури на незалежний основний компонент кабелю. Вибір матеріалів для нього повинен всебічно враховувати частотні характеристики, характеристики вигину та фактори вартості, щоб відповідати вимогам електромагнітної сумісності різних сценаріїв застосування.
5. Склад кабельної конструкції: Заповнена структура
Багато дротяних та кабельних виробів є багатожильними. Наприклад, більшість низьковольтних силових кабелів є чотирижильними або п'ятижильними (придатними для трифазних систем), а міські телефонні кабелі випускаються в кількості 800, 1200, 2400 та 3600 пар. Після того, як ці ізольовані дротяні жили або пари з'єднані кабелем (або з'єднані групами кілька разів), виникають дві проблеми: одна полягає в тому, що форма не кругла, а інша - що між ізольованими дротяними жилами є великі зазори. Тому під час з'єднання кабелю необхідно додати заповнювальну конструкцію. Заповнювальна конструкція призначена для того, щоб зовнішній діаметр кабелю був відносно круглим, що сприяє обгортанню та екструзії оболонки, а також для того, щоб зробити кабельну конструкцію стабільною, а внутрішню - міцною. Під час використання (при розтягуванні, стисканні та згинанні під час виробництва та прокладання) зусилля прикладається рівномірно, не пошкоджуючи внутрішню структуру кабелю. Тому, хоча заповнювальна конструкція є допоміжною конструкцією, вона також необхідна, і існують детальні правила щодо вибору її матеріалу та дизайну форми.
Матеріали для заповнення кабелів: Зазвичай, наповнювачі для кабелів включають поліпропіленову стрічку, нетканий ПП-канат, конопляний канат або відносно недорогі матеріали, виготовлені з переробленої гуми. Щоб використовуватися як наповнювач для кабелів, він повинен мати характеристики, що не спричиняють негативного впливу на ізольовану серцевину кабелю, не бути гігроскопічним сам по собі, не бути схильним до усадки та не кородувати.
6. Склад конструкції кабелю: Елементи, що піддаються розтягуванню
Традиційні дротяні та кабельні вироби покладаються на броньовий шар оболонки, щоб витримувати зовнішні сили розтягування або сили розтягування, спричинені їх власною вагою. Типовими конструкціями є бронювання зі сталевої стрічки та сталевого дроту (наприклад, для підводних кабелів використовуються товсті сталеві дроти діаметром 8 мм, які скручуються для формування броньового шару). Однак, щоб захистити оптичні волокна від незначних сил розтягування та запобігти незначній деформації волокон, яка може вплинути на характеристики передачі, структура волоконно-оптичного кабелю оснащена первинною та вторинною оболонкою, а також спеціальними компонентами для витримування сили розтягування. Крім того, якщо кабель навушників мобільного телефону має структуру, де тонкий мідний дріт або тонка мідна стрічка намотуються навколо синтетичних волокон, а зовні екструдований ізоляційний шар, то цей синтетичний волокнистий філамент є елементом розтягування. На завершення, у спеціальних, невеликих та гнучких виробах, розроблених останніми роками, які потребують багаторазового згинання та скручування, елементи розтягування відіграють важливу роль.
Які матеріали використовуються для натяжних компонентів кабелів: сталеві смуги, сталеві дроти та фольга з нержавіючої сталі
Час публікації: 25 квітня 2025 р.