Características de diseño de alambres y cables.
Elementos estructurales
Cualquier conductor eléctrico consta de las siguientes partes, no siempre de todas a la vez, solo puede ser de varias:
- Vena conductora. Sirve para conducir corriente con el mínimo calentamiento posible. Los principales requisitos para las venas: buena flexibilidad, resistencia a la corrosión, alta conductividad eléctrica y, por supuesto, bajo costo.
- Aislamiento Una barrera que debería proporcionar la mayor resistencia posible a la energía eléctrica que pasa a través del núcleo. La capa aislante debe tener las propiedades dieléctricas más altas posibles, mientras se encuentra en el rango de temperatura más grande posible. Además, el aislamiento debe ser flexible.
- Pantalla. Es necesario proteger el núcleo conductor de todo tipo de interferencia electromagnética externa. El requisito para el diseño de la capa de protección es 100% de recubrimiento aislante durante la flexión.
- Aislamiento de cinturones. Sirve para protección adicional de alambres y cables contra averías.
- Shell Protege al conductor del daño mecánico, los fenómenos atmosféricos y la penetración de humedad.
- Funda protectora. Una funda adicional utilizada en la operación de productos de cable en condiciones difíciles.
La construcción de cables y alambres consta de estos elementos individuales. Si desea obtener más información sobre las variedades y características de cada componente, a continuación se ofrece una descripción más detallada.
Resumen de parámetros
Núcleo conductivo
Las vetas de los cables, alambres y cordones se hacen de acuerdo con el GOST actual 22483-2012, que a su vez es un estándar y determina la resistencia de corriente continua de 1 km de un núcleo a una temperatura de + 20 ° C. Para identificar la resistencia eléctrica, debe conocer la sección transversal, el material de fabricación y la clase de cable. Consideraremos cada parámetro en orden, para que comprenda cómo afecta el diseño de cables y alambres eléctricos.
El grado del cable puede ser de 1 a 6. Cuanto mayor sea el grado, mejor será la flexibilidad del conductor. Por ejemplo, los grados 1 y 2 se utilizan para la fabricación de productos de cable, que se utilizarán exclusivamente para la instalación fija. Para conectar mecanismos móviles, debe usar cables con una clase de flexibilidad de 3 a 6.
En cuanto al material de fabricación, este es un parámetro muy importante.El cobre conduce mejor la corriente y es más resistente al daño mecánico. Sin embargo, las desventajas de los alambres de cobre son el mayor costo y la susceptibilidad a la corrosión, especialmente a alta humedad y temperatura. El aluminio es más barato y menos susceptible a la corrosión, pero es más frágil y forma una película de óxido, lo que aumenta la resistencia al contacto. Pros y contras del cableado de aluminio. Examinamos en un artículo separado.
Aislamiento
La capa aislante se puede representar con los siguientes materiales:
- Compuesto de cloruro de polivinilo (PVC). El tipo de aislamiento más común, que a temperatura ambiente (+ 20 ° C) tiene una alta resistencia. Las desventajas del compuesto de PVC son la flexibilidad insuficiente, en comparación con el caucho, y el hecho de que la resistencia de aislamiento del cable se reduce significativamente a una temperatura de + 70 ° C y superior. Ventajas del compuesto de PVC: bajo precio, buena resistencia a muchos productos químicos, humedad y baja inflamabilidad.
- Polietileno reticulado (SPE). Se utiliza para la fabricación de productos de cable de alta tensión colocados bajo tierra. El diseño de cables de polietileno reticulado tiene buena flexibilidad, baja higroscopicidad (absorción de humedad) y la posibilidad de calentar a +130 ° C. Las desventajas de los cables SPE son la complejidad de la fabricación, la necesidad de utilizar equipos extraños, por lo que el costo del producto es mucho mayor que el de los análogos.
- Polietileno Puede ser de baja densidad (LDPE) y alta (HDPE). Ventajas: las propiedades dieléctricas son 300 veces más altas que las del aislamiento de PVC, baja higroscopicidad, resistencia a los reactivos químicos. Sin embargo, las desventajas del polietileno son una disminución de las propiedades dieléctricas del cable con el aumento de la temperatura, poca flexibilidad y, al mismo tiempo, un alto costo. El diseño de cables con aislamiento de polietileno está bien establecido para tender el cableado estacionario en instalaciones industriales.
- Caucho aislante. Debido a su flexibilidad, se usa con mayor frecuencia para conectar mecanismos y equipos móviles. Flexible, barato, tiene altas propiedades dieléctricas. Sin embargo, pierde sus características de aislamiento eléctrico a temperaturas superiores a +80 ° C, es susceptible al daño de la radiación ultravioleta y, lo más importante, no es resistente a la quema.
- Aislamiento de papel impregnado (BPI). El diseño de los cables con aislamiento de papel consiste en cintas de papel para cables impregnadas con un compuesto especial viscoso o que no gotea. Requisitos para la fabricación de este tipo de cable: las cintas de papel no deben coincidir al colocar una encima de la otra. No se permiten más de tres coincidencias o incluso dos si la cinta más baja está en contacto con la capa de protección o el núcleo conductor. El uso de cables con aislamiento BPI: tendido de una línea de alta tensión en el suelo. Ventajas: bajo costo y altas propiedades de aislamiento eléctrico. Desventajas: absorción de humedad, alto riesgo de incendio, baja resistencia al daño mecánico y fluidez del aislamiento con el aumento de la temperatura, por lo que se recomienda utilizar un conductor exclusivamente para la instalación horizontal.
- Caucho de silicona. Tiene alta resistencia al calor, parámetros de aislamiento eléctrico, buena resistencia y flexibilidad. Al mismo tiempo, es ligeramente resistente a los productos químicos, el diseño del cable se destruye durante la abrasión y es bastante costoso. Se usa, por regla general, en condiciones con temperatura elevada.
- Politetrafluoroetileno (PTFE). Tiene buena resistencia al daño mecánico incluso a temperaturas de hasta + 250 ° C, mientras que es muy resistente al ataque químico. Las desventajas de este tipo de protección son el alto costo y la toxicidad.
Pantalla
El siguiente componente en la construcción de cables y alambres es una capa de protección, cuyo propósito es proteger al conductor de la interferencia electromagnética. Muy a menudo, la pantalla se usa en cables de control y líneas de cables de alto voltaje.
Los principales tipos de pantallas:
- de papel metalizado (si el diseño proporciona aislamiento BPI);
- alambre de cobre (para PVC y caucho);
- alambre de acero galvanizado (armadura + grúa);
- goma conductora (con aislamiento de goma).
La capa de protección se puede aplicar tanto al conjunto completo de núcleos como a cada uno por separado. Como regla, es flexible y además permite proteger el cable de daños mecánicosSin embargo, debido a la presencia de una pantalla en el diseño, un medidor de funcionamiento del producto costará más.
Concha
Este elemento estructural de los cables y alambres eléctricos protege contra los efectos negativos de la radiación solar, la humedad, las sustancias agresivas y, por supuesto, el daño mecánico.
Para productos de cable con aislamiento de papel impregnado, se utiliza una cubierta de plomo o aluminio. Si la capa aislante está representada por plástico PVC o caucho, entonces la carcasa, respectivamente, puede ser PVC o caucho flexible.
La carcasa de plomo tiene buena flexibilidad y resistencia al ataque químico, se puede soldar en el campo. La desventaja es que el plomo tiene un punto de fusión bajo, por lo que cuando se expone al calor y a la vibración, pueden producirse grietas en la carcasa, hasta una ruptura completa. Luchan con estas deficiencias al agregar antimonio y aditivos de cobre al diseño.
El aluminio es más de 2 veces más fuerte que el plomo, resistente a las vibraciones y puede actuar como armadura e incluso como pantalla. Lo único malo es que la cubierta de aluminio del cable tiene poca resistencia a la corrosión del suelo y también cuesta más.
El compuesto de plástico de PVC es barato, está ligeramente dañado por productos químicos, tiene resistencia mecánica y al mismo tiempo es bastante apretado. Sin embargo, tiene poca flexibilidad, poca resistencia al estrés mecánico y ligero envejecimiento.
El caucho de la manguera, en comparación con lo habitual, acepta bien cargas de tracción, choque y torsión. Además, puede ser resistente al aceite, bajas temperaturas e ignición. Desventajas: se destruye por la exposición simultánea al oxígeno y la radiación solar, mientras que la resistencia al ataque químico es deficiente.
Cubierta protectora
Bueno, el último elemento en la construcción de cables y alambres eléctricos es una cubierta protectora, que puede consistir en una almohada, una capa de armadura y una cubierta externa.
El propósito de la almohada es la protección adicional de la capa aislante contra daños por cintas de acero o alambre de metal, que a su vez representan una armadura. La almohada puede estar hecha de:
- papel crepé (tiene un alto alargamiento para romperse);
- cintas de plástico (alternativa al papel crepé);
- composición bituminosa (se pega).
Se necesita una capa de armadura para proteger la estructura del conductor de cualquier tipo de tensión mecánica. Las cintas de acero no absorben las fuerzas de tracción y pueden protegerse aún más contra la corrosión. En particular, dos capas de cintas de acero proporcionan una buena protección contra daños mecánicos. El cable evita que el hilo se tuerza y funciona bien en tensión. No protege contra daños mecánicos.
Bueno, la cubierta exterior debe proporcionar al cable rigidez, así como resistencia a diversos fenómenos atmosféricos. Se puede representar con hilo de cable de fibra de vidrio, adicionalmente impregnado con betún o una cubierta de plástico (compuesto de PVC o polietileno).
Típicamente, la cubierta externa especificada se puede incluir en el diseño de cables de alto voltaje con aislamiento BPI. Los revestimientos exteriores ligeros son inherentes a los alambres: hilo de algodón, fibra de vidrio, hilo de coser o lino.Además, la trenza se puede tratar con un compuesto o barniz antifúngico o resistente a la intemperie en general, que protegerá contra la humedad.
Eso es todo lo que queríamos decirle en qué consisten un cable y un cable. Finalmente, recomendamos ver un video en el que se demuestren claramente todos los elementos estructurales individuales, el orden de su colocación:
Como puede ver, el diseño de alambres y cables puede ser bastante complicado, por lo que no será difícil elegir la versión adecuada del conductor para sus propias condiciones.
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