Vadu un kabeļu izstrādājumu konstrukcijas elementus parasti var iedalīt četrās galvenajās konstrukcijas daļās: vadītāji, izolācijas slāņi, ekranēšanas slāņi un apvalki, kā arī pildījuma elementi un stiepes elementi utt. Atkarībā no izstrādājumu lietošanas prasībām un pielietojuma scenārijiem dažiem izstrādājumiem ir ārkārtīgi vienkārša struktūra, tikai ar vienu konstrukcijas elementu - vadu, piemēram, gaisvadu kaili vadi, kontakttīkla vadi, vara-alumīnija kopnes (kopnes) utt. Šo izstrādājumu ārējo elektroizolāciju nodrošina izolatoru izmantošana un telpiskais attālums uzstādīšanas un ieklāšanas laikā (tas ir, izmantojot gaisa izolāciju).
Lielākajai daļai vadu un kabeļu izstrādājumu ir tieši tāda pati šķērsgriezuma forma (ignorējot ražošanas kļūdas), un tie ir garu slokšņu formā. To nosaka īpašība, ka tos izmanto ķēžu vai spoļu veidošanai sistēmās vai iekārtās. Tāpēc, pētot un analizējot kabeļu izstrādājumu strukturālo sastāvu, ir nepieciešams novērot un analizēt tikai no to šķērsgriezumiem.
Tālāk ir sniegta detalizēta kabeļu struktūras sastāva un kabeļu materiālu analīze:
1. Kabeļa struktūras sastāvs: vadītājs
Vadi ir visbūtiskākās un neaizstājamākās produktu sastāvdaļas, kas veic strāvas vai elektromagnētisko viļņu informācijas pārraides funkciju. Vads ir vadoša serdeņa saīsinājums.
Kādi materiāli ir iekļauti kabeļu vadītājos? Vadītāju materiāli parasti ir izgatavoti no krāsainajiem metāliem ar lielisku elektrovadītspēju, piemēram, vara un alumīnija. Optiskajos kabeļos, ko izmanto optiskajos sakaru tīklos, kas pēdējo trīsdesmit gadu laikā ir strauji attīstījušies, kā vadītāji tiek izmantotas optiskās šķiedras.
2. Kabeļa struktūras sastāvs: Izolācijas slānis
Izolācijas slānis ir komponents, kas pārklāj vada perifēriju un kalpo kā elektriskais izolators. Tas nozīmē, ka tas var nodrošināt, ka pārraidītā strāva vai elektromagnētiskie viļņi, gaismas viļņi pārvietojas tikai pa vadu un neplūst uz āru. Vadītāja potenciālu (tas ir, potenciālu starpību, kas veidojas ar apkārtējiem objektiem, tas ir, spriegumu) var izolēt. Tas nozīmē, ka ir jānodrošina gan vada normāla pārraides funkcija, gan ārējo objektu un cilvēku drošība. Vadi un izolācijas slāņi ir divas pamatkomponentes, kas nepieciešamas kabeļu izstrādājumu veidošanai (izņemot kailvadus).
Kas ir kabeļu izolācijas materiāli: Mūsdienu vados un kabeļos kabeļu izolācijas materiāli galvenokārt tiek iedalīti divās kategorijās: plastmasa un gumija. Dominējošie ir polimēru materiāli, kas rada plašu vadu un kabeļu izstrādājumu klāstu, kas piemēroti dažādiem lietojumiem un vides prasībām. Izplatītākie vadu un kabeļu izolācijas materiāli ir polivinilhlorīds (PVC),šķērssaistīts polietilēns (XLPE), fluoroplastmasas, gumijas maisījumi, etilēna propilēna gumijas maisījumi un silikona gumijas izolācijas materiāli.
3. Kabeļa struktūras sastāvs: Apvalks
Kad vadu un kabeļu izstrādājumi tiek uzstādīti un ekspluatēti dažādās vidēs, ir jābūt komponentiem, kas aizsargā visu izstrādājumu, īpaši izolācijas slāni. Tas ir apvalks. Tā kā izolācijas materiāliem ir jābūt izcilām visu veidu elektroizolācijas īpašībām, ir nepieciešama ārkārtīgi augsta materiālu tīrība un ārkārtīgi zems piemaisījumu saturs. Bieži vien nav iespējams ņemt vērā to aizsargspēju pret ārpasauli. Tāpēc dažādām aizsargkonstrukcijām jābūt atbildīgām par dažādu mehānisku spēku no ārpuses (t. i., uzstādīšanas, lietošanas vietas un lietošanas laikā) izturību, izturību pret atmosfēras vidi, izturību pret ķīmiskām vielām vai eļļām, bioloģisko bojājumu novēršanu un ugunsgrēka riska samazināšanu. Kabeļu apvalku galvenās funkcijas ir hidroizolācija, liesmas slāpēšana, ugunsdrošība un korozijas novēršana. Daudzi kabeļu izstrādājumi, kas īpaši paredzēti labai ārējai videi (piemēram, tīrai, sausai un iekštelpu videi, kas ir brīva no mehāniskiem ārējiem spēkiem), vai tie, kuru izolācijas materiāliem piemīt noteikta mehāniskā izturība un izturība pret laikapstākļiem, var iztikt bez aizsargslāņa komponenta.
Kādi ir kabeļu apvalku materiālu veidi? Galvenie kabeļu apvalku materiāli ir gumija, plastmasa, pārklājums, silikons un dažādi šķiedru izstrādājumi utt. Gumijas un plastmasas aizsargslāņa īpašības ir maigums un vieglums, un to plaši izmanto mobilo sakaru kabeļos. Tomēr, tā kā gan gumijas, gan plastmasas materiāliem ir zināma ūdens caurlaidības pakāpe, tos var izmantot tikai tad, ja kā kabeļu izolāciju izmanto augsta polimēru satura materiālus ar augstu mitruma izturību. Tad daži lietotāji var jautāt, kāpēc tirgū kā aizsargslāni tiek izmantota plastmasa? Salīdzinot ar plastmasas apvalku īpašībām, gumijas apvalkiem ir augstāka elastība un lokanība, tie ir izturīgāki pret novecošanos, taču to ražošanas process ir salīdzinoši sarežģītāks. Plastmasas apvalkiem ir labākas mehāniskās īpašības un ūdens izturība, tie ir bagāti ar resursiem, zemas cenas un viegli apstrādājami. Tāpēc tie tiek plašāk izmantoti tirgū. Nozares konkurentiem jāatzīmē, ka pastāv arī cita veida metāla apvalki. Metāla apvalkiem ir ne tikai mehāniskās aizsardzības funkcijas, bet arī tālāk minētā ekranēšanas funkcija. Tiem piemīt arī tādas īpašības kā izturība pret koroziju, spiedes un stiepes izturība, kā arī ūdens izturība, kas var novērst mitruma un citu kaitīgu vielu iekļūšanu kabeļu izolācijas iekšpusē. Tāpēc tos plaši izmanto kā apvalkus eļļas piesūcinātiem papīra izolētiem barošanas kabeļiem ar sliktu mitruma izturību.
4. Kabeļa struktūras sastāvs: ekranēšanas slānis
Ekranēšanas slānis ir galvenā kabeļu izstrādājumu sastāvdaļa elektromagnētiskā lauka izolācijas panākšanai. Tas var ne tikai novērst iekšējo elektromagnētisko signālu noplūdi un traucējumus ārējiem instrumentiem, skaitītājiem vai citām līnijām, bet arī bloķēt ārējo elektromagnētisko viļņu iekļūšanu kabeļu sistēmā caur savienojumu. Strukturāli ekranēšanas slānis nav tikai novietots kabeļa ārpusē, bet arī atrodas starp vadu pāriem vai grupām daudzdzīslu kabeļos, veidojot daudzlīmeņu "elektromagnētiskās izolācijas ekrānus". Pēdējos gados, pieaugot prasībām attiecībā uz augstfrekvences sakaru kabeļiem un traucējumu novēršanu, ekranēšanas materiāli ir attīstījušies no tradicionālā metalizētā papīra un pusvadītāju papīra lentēm uz modernākiem kompozītmateriāliem, piemēram,alumīnija folijas mylar lentes, vara folijas folijas lentes un vara lentes. Izplatītākās ekranēšanas struktūras ietver iekšējos ekranēšanas slāņus, kas izgatavoti no vadošiem polimēriem vai pusvadošām lentēm, kā arī ārējos ekranēšanas slāņus, piemēram, vara lentes garenisko ietīšanu un pītu vara sietu. Starp tiem pītajā slānī galvenokārt tiek izmantots alvots varš, lai uzlabotu izturību pret koroziju. Īpašiem pielietojuma scenārijiem, piemēram, mainīgas frekvences kabeļiem, izmantojot vara lentes + vara stiepļu kompozītmateriāla ekranēšanu, datu kabeļiem, kuros izmanto alumīnija folijas garenisko ietīšanu + plūsmas dizainu, un medicīnas kabeļiem, kuriem nepieciešami augsta pārklājuma sudraboti vara pinuma slāņi. Līdz ar 5G ēras iestāšanos alumīnija-plastmasas kompozītmateriāla lentes un alvota vara stiepļu pinuma hibrīda ekranēšanas struktūra ir kļuvusi par galveno risinājumu augstfrekvences kabeļiem. Nozares prakse rāda, ka ekranēšanas slānis ir attīstījies no palīgstruktūras par neatkarīgu kabeļa kodola komponentu. Materiālu izvēlē tam ir visaptveroši jāņem vērā frekvences raksturlielumi, lieces veiktspēja un izmaksu faktori, lai izpildītu dažādu pielietojuma scenāriju elektromagnētiskās saderības prasības.
5. Kabeļu struktūras sastāvs: Pildīta struktūra
Daudzi vadu un kabeļu izstrādājumi ir daudzkodolu. Piemēram, lielākā daļa zemsprieguma strāvas kabeļu ir četrkodolu vai piecu dzīslu kabeļi (piemēroti trīsfāžu sistēmām), un pilsētas telefona kabeļi ir pieejami 800 pāru, 1200 pāru, 2400 pāru līdz 3600 pāru kabeļos. Pēc šo izolēto vadu serdeņu vai pāru savienošanas (vai vairākkārtējas savienošanas grupās) rodas divas problēmas: viena ir tā, ka forma nav apaļa, bet otra ir tā, ka starp izolētajiem vadu serdeņiem ir lielas atstarpes. Tāpēc kabeļu ievietošanas laikā ir jāpievieno aizpildījuma struktūra. Aizpildījuma struktūrai ir jābūt tādai, lai kabeļa ārējais diametrs būtu relatīvi apaļš, kas veicina apvalka iesaiņošanu un izspiešanu, kā arī lai kabeļa struktūra būtu stabila un iekšpuse izturīga. Lietošanas laikā (stiepjot, saspiežot un liekot ražošanas un ieguldīšanas laikā) spēks tiek vienmērīgi pielikts, nebojājot kabeļa iekšējo struktūru. Tāpēc, lai gan aizpildījuma struktūra ir palīgstruktūra, tā ir nepieciešama, un ir sīki noteikumi par tās materiāla izvēli un formas dizainu.
Kabeļu pildījuma materiāli: Parasti kabeļu pildījumos izmanto polipropilēna lenti, neaustu PP virvi, kaņepju virvi vai salīdzinoši lētus materiālus, kas izgatavoti no pārstrādātas gumijas. Lai to varētu izmantot kā kabeļu pildījuma materiālu, tam jāpiemīt šādām īpašībām: tas nedrīkst nelabvēlīgi ietekmēt izolēto kabeļa serdi, pats par sevi nedrīkst būt higroskopisks, nedrīkst būt pakļauts saraušanai un nedrīkst būt pakļauts korozijai.
6. Kabeļa struktūras sastāvs: Stiepes elementi
Tradicionālie vadu un kabeļu izstrādājumi balstās uz apvalka bruņas slāni, lai izturētu ārējos stiepes spēkus vai stiepes spēkus, ko rada to pašu svars. Tipiskas struktūras ir tērauda lentes bruņojums un tērauda stieples bruņojums (piemēram, zemūdens kabeļiem tiek izmantotas biezas tērauda stieples ar diametru 8 mm, kas savītas, lai izveidotu bruņas slāni). Tomēr, lai aizsargātu optiskās šķiedras no nelieliem stiepes spēkiem un novērstu nelielu šķiedru deformāciju, kas varētu ietekmēt pārraides veiktspēju, optiskās šķiedras kabeļa struktūra ir aprīkota ar primāro un sekundāro apšuvumu, kā arī ar īpašiem stiepes spēka komponentiem. Turklāt, ja mobilā tālruņa austiņu kabelis ir veidots ar struktūru, kurā smalka vara stieple vai plāna vara lente ir uztīta ap sintētiskās šķiedras pavedieniem un no ārpuses ir ekstrudēts izolācijas slānis, šis sintētiskās šķiedras pavediens ir stiepes elements. Noslēgumā jāsaka, ka pēdējos gados izstrādātajos īpašajos, mazajos un elastīgajos izstrādājumos, kuriem nepieciešama vairākkārtēja locīšana un griešana, stiepes elementiem ir liela nozīme.
Kādi materiāli ir iekļauti kabeļu stiepes komponentos: tērauda sloksnes, tērauda stieples un nerūsējošā tērauda folijas
Publicēšanas laiks: 2025. gada 25. aprīlis