ميزات تصميم الأسلاك والكابلات
العناصر الهيكلية
يتكون أي موصل كهربائي من الأجزاء التالية ، وليس دائمًا من الكل في وقت واحد ، ويمكنه فقط من عدة:
- إجراء الوريد. يعمل على توصيل التيار بأدنى حد ممكن من التسخين. المتطلبات الرئيسية للأوردة: مرونة جيدة ، ومقاومة للتآكل ، وموصلية كهربائية عالية وبطبيعة الحال منخفضة التكلفة.
- العزلة. حاجز يجب أن يوفر أكبر مقاومة ممكنة للطاقة الكهربائية التي تمر عبر القلب. يجب أن تحتوي الطبقة العازلة على أعلى خصائص عازلة ممكنة ، بينما في أكبر نطاق ممكن لدرجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون العزل مرنًا.
- الشاشة. من الضروري حماية النواة الموصلة من جميع أنواع التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي. متطلبات تصميم طبقة التدريع هي طلاء عازل 100٪ أثناء الانحناء.
- عزل الحزام. يعمل على توفير حماية إضافية للأسلاك والكابلات من الانهيار.
- شل. يحمي الموصل من التلف الميكانيكي ، والظواهر الجوية ، وكذلك اختراق الرطوبة.
- غطاء واقي. غلاف إضافي يستخدم في تشغيل منتجات الكابلات في الظروف الصعبة.
يتكون بناء الكابلات والأسلاك من هذه العناصر الفردية. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الأصناف والميزات لكل مكون ، يتم توفير نظرة عامة أكثر تفصيلاً أدناه.
نظرة عامة على المعلمة
موصل موصل
يتم تصنيع نوى الكابلات والأسلاك والحبال وفقًا لـ GOST 22483-2012 الحالي ، وهو بدوره هو المعيار ويحدد مقاومة التيار المباشر لـ 1 كم من القلب عند درجة حرارة + 20 درجة مئوية. لتحديد المقاومة الكهربائية ، تحتاج إلى معرفة المقطع العرضي ، ومواد التصنيع وفئة الأسلاك. سننظر في كل معلمة بالترتيب ، حتى تفهم كيف تؤثر على تصميم الأسلاك والكابلات الكهربائية.
يمكن أن تكون درجة السلك من 1 إلى 6. كلما زادت الدرجة ، كانت مرونة الموصل أفضل. على سبيل المثال ، يتم استخدام الدرجة 1 و 2 لتصنيع منتجات الكابلات ، والتي سيتم استخدامها حصريًا للتثبيت الثابت. لتوصيل آليات المحمول ، تحتاج إلى استخدام الكابلات مع فئة المرونة من 3 إلى 6.
أما بالنسبة لمواد التصنيع ، فهذه معلمة مهمة للغاية.يقوم النحاس بإجراء التيار بشكل أفضل وأكثر مقاومة للتلف الميكانيكي. ومع ذلك ، فإن عيوب الأسلاك النحاسية هي التكلفة الأعلى وقابلية التآكل ، خاصة عند الرطوبة العالية ودرجة الحرارة. الألمنيوم أرخص وأقل عرضة للتآكل ، ولكنه أكثر هشاشة ويشكل طبقة أكسيد ، مما يزيد من مقاومة التلامس. إيجابيات وسلبيات أسلاك الألمنيوم درسنا في مقال منفصل.
العزلة
يمكن تمثيل الطبقة العازلة بالمواد التالية:
- مركب بولي فينيل كلوريد (PVC). النوع الأكثر شيوعًا للعزل ، والذي في درجة حرارة الغرفة (+ 20 درجة مئوية) لديه مقاومة عالية. عيوب مركب PVC هي مرونة غير كافية ، عند مقارنته بالمطاط ، وحقيقة أن مقاومة عزل السلك تقل بشكل ملحوظ عند درجة حرارة + 70 درجة مئوية وما فوق. مزايا مركب PVC: السعر المنخفض ، المقاومة الجيدة للعديد من المواد الكيميائية ، الرطوبة ، وكذلك الاحتراق المنخفض.
- البولي إيثيلين المتشابك (SPE). يتم استخدامه لتصنيع منتجات الكابلات ذات الجهد العالي الموضوعة تحت الأرض. يتميز تصميم كابلات البولي إيثيلين المتصالبة بالمرونة الجيدة وانخفاض استرطابي (امتصاص الرطوبة) وإمكانية التسخين إلى +130 درجة مئوية. عيوب كابلات SPE هي تعقيد التصنيع ، والحاجة إلى استخدام المعدات الأجنبية ، وهذا هو السبب في أن تكلفة المنتج أعلى بكثير من نظائرها.
- البولي ايثيلين. يمكن أن تكون منخفضة الكثافة (LDPE) وعالية (HDPE). المزايا: الخصائص العازلة أعلى بـ 300 مرة من عزل PVC ، استرطابية منخفضة ، مقاومة الكواشف الكيميائية. ومع ذلك ، فإن عيوب البولي إيثيلين هي انخفاض في الخصائص العازلة للسلك مع زيادة درجة الحرارة ، وضعف المرونة والتكلفة العالية في نفس الوقت. تصميم الكابلات مع عزل البولي إيثيلين راسخ جيدًا لوضع الأسلاك الثابتة في المنشآت الصناعية.
- المطاط العازل. نظرًا لمرونته ، يتم استخدامه غالبًا لتوصيل الآليات والمعدات المحمولة. مرنة ورخيصة ولها خصائص عازلة عالية. ومع ذلك ، فإنه يفقد خصائص العزل الكهربائي عند درجات حرارة أعلى من +80 درجة مئوية ، وهو عرضة للتلف من الأشعة فوق البنفسجية ، والأهم من ذلك ، أنه غير مقاوم للحرق.
- عزل الورق المشرب (BPI). يتكون تصميم الكابلات المعزولة بالورق من شرائط ورق كبلية مشربة بمركب لزج خاص أو غير متقطر. متطلبات تصنيع هذا النوع من الكابلات - يجب ألا تتزامن أشرطة الورق عند وضع أحدها فوق الآخر. لا يُسمح بأكثر من ثلاث مباريات أو حتى اثنتين إذا كان الشريط الأدنى على اتصال بطبقة التدريع أو النواة الموصلة. استخدام الكابلات مع عزل BPI - وضع خط الجهد العالي في الأرض. المزايا - خصائص منخفضة التكلفة وعزل كهربائي عالي. العيوب - امتصاص الرطوبة ، خطر الحريق العالي ، مقاومة منخفضة للضرر الميكانيكي وسيولة العزل مع زيادة درجة الحرارة ، ولهذا السبب يوصى باستخدام موصل حصريًا للتركيب الأفقي.
- مطاط السيليكون. لديها مقاومة عالية للحرارة ، معلمات العزل الكهربائي ، قوة ومرونة جيدة. في الوقت نفسه ، إنه مقاوم قليلاً للمواد الكيميائية ، ويتم تدمير تصميم السلك أثناء التآكل وهو مكلف للغاية. يتم استخدامه ، كقاعدة عامة ، في الظروف ذات درجة الحرارة المرتفعة.
- بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE). لديها مقاومة جيدة للتلف الميكانيكي حتى في درجات حرارة تصل إلى + 250 درجة مئوية ، في حين أنها مقاومة بشكل جيد للهجوم الكيميائي. عيوب هذا النوع من الحماية هي التكلفة العالية والسمية.
الشاشة
المكون التالي في بناء الكابلات والأسلاك هو طبقة التدريع ، والغرض منها هو حماية الموصل من التداخل الكهرومغناطيسي. في معظم الأحيان ، يتم استخدام الشاشة في كابلات التحكم وخطوط الكابلات ذات الجهد العالي.
الأنواع الرئيسية للشاشات:
- من الورق المعدني (إذا كان التصميم ينص على عزل BPI) ؛
- الأسلاك النحاسية (للبلاستيك والمطاط) ؛
- أسلاك الفولاذ المجلفن (درع + رافعة) ؛
- المطاط موصل (مع نوع المطاط العزل).
يمكن تطبيق طبقة التدريع على حزمة النوى بأكملها ، وعلى كلٍ على حدة. كقاعدة عامة ، إنها مرنة وتسمح أيضًا حماية السلك من التلف الميكانيكيومع ذلك ، نظرًا لوجود شاشة في التصميم ، سيكلف عداد التشغيل للمنتج أكثر.
شل
يحمي هذا العنصر الهيكلي للكابلات والأسلاك الكهربائية من الآثار السلبية للإشعاع الشمسي والرطوبة والمواد العدوانية وبالطبع الأضرار الميكانيكية.
بالنسبة لمنتجات الكابلات ذات العزل الورقي المشرب ، يتم استخدام غلاف من الرصاص أو الألومنيوم. إذا كانت الطبقة العازلة ممثلة بالبلاستيك أو المطاط PVC ، فإن القشرة ، على التوالي ، يمكن أن تكون إما PVC أو مطاط خرطوم.
غلاف الرصاص لديه مرونة ومقاومة جيدة للهجوم الكيميائي ، ويمكن لحامه في الميدان. الجانب السلبي هو أن الرصاص يحتوي على نقطة انصهار منخفضة ، لذلك عند تعرضه للحرارة والاهتزاز ، يمكن أن تحدث تشققات في القشرة ، حتى تمزق كامل. إنهم يكافحون مع هذه العيوب بإضافة إضافات الأنتيمون والنحاس إلى التصميم.
الألمنيوم أقوى مرتين من الرصاص ، ومقاوم للاهتزازات ، ويمكن أن يعمل كدرع وحتى شاشة. الشيء السيئ الوحيد هو أن غلاف الألمنيوم للكابل يتمتع بمقاومة ضعيفة لتآكل التربة ويكلف أيضًا أكثر.
مركب البلاستيك البلاستيكي رخيص ، يتلف قليلاً بسبب المواد الكيميائية ، ولديه قوة ميكانيكية وفي نفس الوقت ضيق للغاية. ومع ذلك ، لديها مرونة ضعيفة ، ومقاومة ضعيفة للإجهاد الميكانيكي والشيخوخة الخفيفة.
خرطوم المطاط ، بالمقارنة مع المعتاد ، يقبل جيدًا أحمال الشد والصدمة والتواء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون مقاومة للنفط ودرجات الحرارة المنخفضة والاشتعال. العيوب - يتم تدميره من خلال التعرض المتزامن للأكسجين والإشعاع الشمسي ، بينما ضعف المقاومة للهجوم الكيميائي.
غطاء واقي
حسنًا ، العنصر الأخير في بناء الكابلات والأسلاك الكهربائية هو غطاء واقٍ ، يمكن أن يتكون من وسادة وطبقة درع وغطاء خارجي.
الغرض من الوسادة هو حماية إضافية للطبقة العازلة من التلف بواسطة الأشرطة الفولاذية أو الأسلاك المعدنية ، والتي بدورها تمثل الدروع. يمكن صنع الوسادة من:
- ورق الكريب (لديه استطالة عالية للكسر) ؛
- الأشرطة البلاستيكية (بديل لورق الكريب) ؛
- تكوين البيتومين (يلتصق معا).
هناك حاجة لطبقة درع لحماية هيكل الموصل من أي نوع من الإجهاد الميكانيكي. الأشرطة الفولاذية لا تمتص قوى الشد ويمكن حمايتها من التآكل. على وجه الخصوص ، توفر طبقتان من الأشرطة الفولاذية حماية جيدة ضد التلف الميكانيكي. السلك يمنع التواء الحبل ويعمل بشكل جيد في التوتر. لا تحمي من التلف الميكانيكي.
حسنًا ، يجب أن يوفر الغطاء الخارجي للكابل ضيقًا ، بالإضافة إلى مقاومة مختلف الظواهر الجوية. يمكن تمثيله بغزل كبل مصنوع من الألياف الزجاجية ، بالإضافة إلى التشريب بالبيتومين أو غطاء مصنوع من البلاستيك (مركب PVC أو بولي إيثيلين).
عادة ، يمكن تضمين الغطاء الخارجي المحدد في تصميم الكابلات ذات الجهد العالي مع عزل BPI. الأغطية الخارجية الخفيفة متأصلة في الأسلاك: خيوط القطن ، الألياف الزجاجية ، الخياطة أو خيوط الكتان.أيضا ، يمكن معالجة الجديل بتركيبة مضادة للفطريات أو مقاومة للطقس أو حتى ورنيش ، والذي سيحمي من الرطوبة.
هذا كل ما أردنا إخبارك به عما يتكون الكبل والأسلاك. أخيرًا ، نوصي بمشاهدة مقطع فيديو يتم فيه عرض جميع العناصر الهيكلية الفردية بوضوح ، وترتيب وضعها:
كما ترى ، يمكن أن يكون تصميم الأسلاك والكابلات معقدًا للغاية ، لذلك لن يكون من الصعب اختيار الإصدار المناسب من الموصل لظروفك الخاصة!
سيكون من الممتع قراءة:
جار التحميل ...
