Elementy konstrukcyjne wyrobów z drutu i kabli można ogólnie podzielić na cztery główne części:dyrygenci, warstwy izolacyjne, warstwy osłonowe i ochronne, wraz z elementami wypełniającymi i elementami rozciągającymi. W zależności od wymagań użytkowych i scenariuszy zastosowań, niektóre konstrukcje produktów są dość proste, a ich jedynym elementem konstrukcyjnym są przewody, takie jak gołe przewody napowietrzne, przewody sieci trakcyjnej, szyny zbiorcze miedziano-aluminiowe (szyny zbiorcze) itp. Zewnętrzna izolacja elektryczna tych produktów opiera się na izolatorach podczas instalacji oraz na zachowaniu dystansu przestrzennego (tj. izolacji powietrznej), co zapewnia bezpieczeństwo.
1. Dyrygenci
Przewodniki to najbardziej podstawowe i niezbędne elementy odpowiedzialne za transmisję prądu elektrycznego lub informacji o falach elektromagnetycznych w produkcie. Przewodniki, często nazywane rdzeniami przewodów przewodzących, są wykonane z metali nieżelaznych o wysokiej przewodności, takich jak miedź, aluminium itp. Kable światłowodowe, stosowane w dynamicznie rozwijających się sieciach komunikacji optycznej w ciągu ostatnich trzydziestu lat, wykorzystują włókna optyczne jako przewodniki.
2. Warstwy izolacyjne
Elementy te otaczają przewodniki, zapewniając izolację elektryczną. Gwarantują one, że prąd lub fale elektromagnetyczne/optyczne przesyłane są tylko wzdłuż przewodnika, a nie na zewnątrz. Warstwy izolacyjne zapobiegają wpływowi potencjału (tj. napięcia) na przewodnik, chroniąc go przed oddziaływaniem na otaczające obiekty, zapewniając jednocześnie prawidłowe funkcjonowanie przewodu oraz bezpieczeństwo zewnętrzne obiektów i ludzi.
Przewodniki i warstwy izolacyjne to dwa podstawowe elementy niezbędne w produktach kablowych (oprócz przewodów gołych).
W różnych warunkach środowiskowych, zarówno podczas instalacji, jak i eksploatacji, przewody i kable muszą posiadać elementy zapewniające ochronę, zwłaszcza warstwę izolacyjną. Elementy te nazywane są warstwami ochronnymi.
Ponieważ materiały izolacyjne muszą charakteryzować się doskonałymi właściwościami izolacyjnymi, wymagają wysokiej czystości i minimalnej zawartości zanieczyszczeń. Jednak materiały te często nie są w stanie jednocześnie zapewnić ochrony przed czynnikami zewnętrznymi (tj. siłami mechanicznymi podczas montażu i użytkowania, odpornością na warunki atmosferyczne, chemikalia, oleje, zagrożenia biologiczne i pożarowe). Wymagania te spełniają różnorodne struktury warstw ochronnych.
W przypadku kabli zaprojektowanych specjalnie do pracy w sprzyjających warunkach zewnętrznych (np. w czystych, suchych pomieszczeniach zamkniętych, bez zewnętrznych sił mechanicznych) lub w przypadkach, gdy sam materiał warstwy izolacyjnej wykazuje pewną wytrzymałość mechaniczną i odporność na warunki atmosferyczne, warstwa ochronna może nie być wymagana jako składnik.
4. Zastawianie
To element w produktach kablowych, który izoluje pole elektromagnetyczne wewnątrz kabla od zewnętrznych pól elektromagnetycznych. Nawet pomiędzy różnymi parami lub grupami przewodów w produktach kablowych konieczna jest wzajemna izolacja. Warstwę ekranującą można opisać jako „ekran izolacji elektromagnetycznej”.
Przez wiele lat branża traktowała warstwę ekranującą jako część struktury warstwy ochronnej. Proponuje się jednak, aby traktować ją jako oddzielny komponent. Wynika to z faktu, że funkcją warstwy ekranującej jest nie tylko izolacja elektromagnetyczna informacji przesyłanych w produkcie kablowym, zapobiegając ich wyciekom lub zakłóceniom w urządzeniach zewnętrznych lub innych liniach, ale także zapobieganie przedostawaniu się zewnętrznych fal elektromagnetycznych do produktu kablowego poprzez sprzężenie elektromagnetyczne. Wymagania te różnią się od tradycyjnych funkcji warstwy ochronnej. Ponadto warstwa ekranująca jest umieszczana nie tylko na zewnątrz produktu, ale także pomiędzy każdą parą przewodów lub wieloma parami w kablu. W ciągu ostatniej dekady, ze względu na szybki rozwój systemów transmisji informacji wykorzystujących przewody i kable, a także rosnącą liczbę źródeł zakłóceń fal elektromagnetycznych w atmosferze, różnorodność struktur ekranowanych znacznie wzrosła. Przekonanie, że warstwa ekranująca jest podstawowym elementem produktów kablowych, zyskało powszechną akceptację.
Wiele przewodów i kabli jest wielożyłowych, na przykład większość kabli energetycznych niskiego napięcia to kable cztero- lub pięciożyłowe (odpowiednie do systemów trójfazowych), a miejskie kable telefoniczne o liczbie par od 800 do 3600 par. Po połączeniu tych izolowanych rdzeni lub par przewodów w kabel (lub wielokrotnym ich zgrupowaniu), między izolowanymi rdzeniami lub parami przewodów powstają nieregularne kształty i duże szczeliny. Dlatego podczas montażu kabla konieczne jest zastosowanie struktury wypełniającej. Celem tej struktury jest utrzymanie względnie jednolitej średnicy zewnętrznej podczas zwijania, co ułatwia owijanie i wytłaczanie powłoki. Ponadto zapewnia ona stabilność kabla i integralność jego struktury wewnętrznej, równomiernie rozkładając siły podczas użytkowania (rozciąganie, ściskanie i zginanie podczas produkcji i układania), zapobiegając uszkodzeniom wewnętrznej struktury kabla.
Dlatego, chociaż konstrukcja wypełnienia ma charakter pomocniczy, jest ona konieczna. Istnieją szczegółowe przepisy dotyczące doboru materiałów i konstrukcji tej konstrukcji.
Tradycyjne produkty z drutu i kabla zazwyczaj opierają się na warstwie pancernej warstwy ochronnej, aby wytrzymać zewnętrzne siły rozciągające lub naprężenia spowodowane ich własnym ciężarem. Typowe struktury obejmują pancerz z taśmy stalowej i pancerz z drutu stalowego (np. z 8-milimetrowych drutów stalowych skręconych w warstwę pancerną w przypadku kabli podmorskich). Jednak w kablach światłowodowych, aby chronić włókno przed niewielkimi siłami rozciągającymi, unikając wszelkich drobnych odkształceń, które mogłyby wpłynąć na wydajność transmisji, w strukturę kabla wbudowuje się powłoki pierwotne i wtórne oraz specjalistyczne elementy rozciągające. Na przykład w kablach słuchawkowych do telefonów komórkowych cienki drut miedziany lub cienka taśma miedziana owinięta wokół włókna syntetycznego jest wytłaczana z warstwą izolacyjną, w której włókno syntetyczne działa jako element rozciągający. Ogólnie rzecz biorąc, w ostatnich latach w rozwoju specjalnych małych i elastycznych produktów, które wymagają wielokrotnego zginania i skręcania, elementy rozciągające odgrywają znaczącą rolę.
Czas publikacji: 19 grudnia 2023 r.