Strukturne komponente žičnih in kabelskih izdelkov lahko na splošno razdelimo na štiri glavne strukturne dele: vodnike, izolacijske plasti, zaščitne plasti in plašče ter polnilne elemente in natezne elemente itd. Glede na zahteve uporabe in scenarije uporabe izdelkov imajo nekateri izdelki izjemno preproste strukture, z le eno strukturno komponento, žico, kot so nadzemne gole žice, žice vozne mreže, bakreno-aluminijaste vodila (vodila) itd. Zunanja električna izolacija teh izdelkov je zagotovljena z uporabo izolatorjev in prostorske razdalje med namestitvijo in polaganjem (torej z uporabo zračne izolacije).
Velika večina žičnih in kabelskih izdelkov ima popolnoma enako obliko prečnega prereza (če zanemarimo proizvodne napake) in so v obliki dolgih trakov. To je določeno z lastnostjo, da se uporabljajo za tvorbo vezij ali tuljav v sistemih ali opremi. Zato je pri preučevanju in analizi strukturne sestave kabelskih izdelkov potrebno opazovati in analizirati le njihove prečne prereze.
Sledi podrobna analiza sestave kabelske strukture in kabelskih materialov:
1. Sestava kabelske strukture: Vodnik
Žice so najpomembnejše in nepogrešljive glavne komponente izdelkov, ki opravljajo funkcijo prenosa toka ali elektromagnetnih valov. Žica je okrajšava za prevodno jedro.
Kateri materiali so vključeni v kabelske vodnike? Materiali vodnikov so običajno izdelani iz neželeznih kovin z odlično električno prevodnostjo, kot sta baker in aluminij. Optični kabli, ki se uporabljajo v optičnih komunikacijskih omrežjih, ki so se v zadnjih treh desetletjih hitro razvila, uporabljajo optična vlakna kot vodnike.
2. Sestava kabelske strukture: Izolacijska plast
Izolacijska plast je komponenta, ki pokriva obod žice in služi kot električni izolator. To pomeni, da lahko zagotovi, da preneseni tok ali elektromagnetni valovi, svetlobni valovi potujejo le vzdolž žice in ne tečejo navzven. Potencial na prevodniku (torej potencialna razlika, ki nastane glede na okoliške predmete, torej napetost) je mogoče izolirati. To pomeni, da je potrebno zagotoviti tako normalno prenosno funkcijo žice kot tudi varnost zunanjih predmetov in ljudi. Žice in izolacijske plasti sta dve osnovni komponenti, ki morata biti prisotni za izdelavo kabelskih izdelkov (razen golih žic).
Kaj so materiali za izolacijo kablov: Pri današnjih žicah in kablih se izolacijski materiali za kable delijo predvsem na dve kategoriji: plastiko in gumo. Prevladujejo polimerni materiali, kar omogoča široko paleto žičnih in kabelskih izdelkov, primernih za različne namene in okoljske zahteve. Med običajne izolacijske materiale za žice in kable spadajo polivinilklorid (PVC),zamreženi polietilen (XLPE), fluoroplasti, gumijaste zmesi, etilen propilenske gumijaste zmesi in izolacijski materiali iz silikonske gume.
3. Sestava kabelske strukture: plašč
Ko so žični in kabelski izdelki nameščeni in delujejo v različnih okoljih, morajo obstajati komponente, ki ščitijo celoten izdelek, zlasti izolacijsko plast. To je plašč. Ker morajo imeti izolacijski materiali odlične električne izolacijske lastnosti vseh vrst, je treba zahtevati izjemno visoko čistost in izjemno nizko vsebnost nečistoč v materialih. Pogosto je nemogoče upoštevati njihovo zaščitno sposobnost pred zunanjim svetom. Zato morajo biti različne zaščitne strukture odgovorne za odpornost ali odpornost na različne mehanske sile od zunaj (tj. namestitve, mesta uporabe in med uporabo), odpornost na atmosfersko okolje, odpornost na kemikalije ali olja, preprečevanje bioloških poškodb in zmanjšanje nevarnosti požara. Glavne funkcije kabelskih plaščev so hidroizolacija, zaviranje gorenja, požarna odpornost in preprečevanje korozije. Številni kabelski izdelki, posebej zasnovani za dobra zunanja okolja (kot so čista, suha in notranja okolja brez mehanskih zunanjih sil) ali tisti z izolacijskimi materiali, ki imajo že po naravi določeno mehansko trdnost in odpornost proti vremenskim vplivom, lahko delujejo brez komponente zaščitne plasti.
Katere vrste materialov za kabelske plašče obstajajo? Glavni materiali za kabelske plašče vključujejo gumo, plastiko, premaze, silikon in različne izdelke iz vlaken itd. Značilnosti gumijaste in plastične zaščitne plasti so mehkoba in lahkotnost, zato se pogosto uporablja v mobilnih kablih. Ker pa imajo tako gumijasti kot plastični materiali določeno stopnjo prepustnosti vode, se lahko uporabljajo le, če se kot izolacija kablov uporabljajo visokopolimerni materiali z visoko odpornostjo na vlago. Nekateri uporabniki se morda sprašujejo, zakaj se na trgu kot zaščitna plast uporablja plastika? V primerjavi z značilnostmi plastičnih plaščev imajo gumijasti plašči večjo elastičnost in prožnost, so bolj odporni na staranje, vendar je njihov proizvodni proces relativno bolj zapleten. Plastični plašči imajo boljše mehanske lastnosti in vodoodpornost, poleg tega pa so bogati z viri, poceni in enostavni za obdelavo. Zato se na trgu pogosteje uporabljajo. Kolegi iz industrije morajo opozoriti, da obstaja še ena vrsta kovinskih plaščev. Kovinski plašči nimajo le mehanske zaščitne funkcije, temveč tudi spodaj omenjeno funkcijo zaščite. Imajo tudi lastnosti, kot so odpornost proti koroziji, tlačna in natezna trdnost ter vodoodpornost, ki lahko preprečijo vdor vlage in drugih škodljivih snovi v notranjost izolacije kabla. Zato se pogosto uporabljajo kot plašči za oljno impregnirane papirnato izolirane električne kable s slabo odpornostjo na vlago.
4. Sestava kabelske strukture: Zaščitna plast
Zaščitna plast je ključna komponenta kabelskih izdelkov za doseganje izolacije elektromagnetnega polja. Ne le preprečuje uhajanje notranjih elektromagnetnih signalov in motnje v zunanjih instrumentih, merilnikih ali drugih vodih, temveč tudi blokira vstop zunanjih elektromagnetnih valov v kabelski sistem prek sklopke. Strukturno zaščitna plast ni nameščena le na zunanji strani kabla, temveč obstaja tudi med pari ali skupinami žic v večjedrnih kablih in tvori večnivojske "elektromagnetne izolacijske zaslone". V zadnjih letih so se zaradi naraščajočih zahtev po visokofrekvenčnih komunikacijskih kablih in proti motnjam zaščitni materiali razvili od tradicionalnega metaliziranega papirja in polprevodniških papirnatih trakov do naprednejših kompozitnih materialov, kot soaluminijasto folijo mylar trakove, bakreno folijo mylar trakove in bakrene trakove. Pogoste zaščitne strukture vključujejo notranje zaščitne plasti iz prevodnih polimerov ali polprevodnih trakov, pa tudi zunanje zaščitne plasti, kot sta vzdolžno ovijanje z bakrenim trakom in pletena bakrena mreža. Med njimi pletena plast večinoma uporablja kositrni baker za izboljšanje odpornosti proti koroziji. Za posebne scenarije uporabe, kot so kabli s spremenljivo frekvenco, ki uporabljajo kompozitno zaščito iz bakrenega traku in bakrene žice, podatkovni kabli, ki uporabljajo vzdolžno ovijanje z aluminijasto folijo in poenostavljeno zasnovo, ter medicinski kabli, ki zahtevajo visoko pokritost s posrebrenimi bakrenimi pletenimi plastmi. S prihodom dobe 5G je hibridna zaščitna struktura iz aluminijasto-plastičnega kompozitnega traku in kositrnega bakrenega žičnega tkanja postala glavna rešitev za visokofrekvenčne kable. Industrijska praksa kaže, da se je zaščitna plast razvila iz pomožne strukture v neodvisno osrednjo komponento kabla. Pri izbiri materialov zanjo je treba celovito upoštevati frekvenčne značilnosti, upogibne lastnosti in stroškovne dejavnike, da se izpolnijo zahteve glede elektromagnetne združljivosti različnih scenarijev uporabe.
5. Sestava kabelske strukture: Polnjena struktura
Številni žični in kabelski izdelki so večjedrni. Na primer, večina nizkonapetostnih energetskih kablov je štiri- ali petjedrnih (primernih za trifazne sisteme), mestni telefonski kabli pa so na voljo v 800-parnih, 1200-parnih, 2400-parnih do 3600-parnih. Ko so ta izolirana žična jedra ali pari kablirani (ali večkratno kablirani v skupinah), se pojavita dve težavi: ena je, da oblika ni okrogla, druga pa, da so med izoliranimi žičnimi jedri velike reže. Zato je treba med kabliranjem dodati polnilno strukturo. Polnilna struktura je namenjena temu, da je zunanji premer kabla relativno okrogel, kar omogoča ovijanje in iztiskanje plašča, hkrati pa zagotavlja stabilnost kabelske strukture in trdnost notranjosti. Med uporabo (pri raztezanju, stiskanju in upogibanju med proizvodnjo in polaganjem) se sila enakomerno nanaša, ne da bi se poškodovala notranja struktura kabla. Zato je polnilna struktura, čeprav je pomožna struktura, potrebna in obstajajo podrobni predpisi o izbiri materiala in oblikovanju.
Polnilni materiali za kable: Polnila za kable običajno vključujejo polipropilenski trak, netkano PP vrv, konopljino vrv ali relativno poceni materiale iz reciklirane gume. Da se lahko uporablja kot polnilni material za kable, mora imeti lastnosti, da ne povzroča škodljivih učinkov na izolirano jedro kabla, da sam po sebi ni higroskopičen, da se ne krči in da ne korodira.
6. Sestava kabelske konstrukcije: Natezni elementi
Tradicionalni žični in kabelski izdelki se zanašajo na oklepno plast plašča, da prenese zunanje natezne sile ali natezne sile, ki jih povzroča njihova lastna teža. Tipični strukturi sta oklep iz jeklenega traku in oklep iz jeklene žice (na primer za podmorske kable se uporabljajo debele jeklene žice s premerom 8 mm, ki so zvite, da tvorijo oklepno plast). Da pa bi zaščitili optična vlakna pred manjšimi nateznimi silami in preprečili rahlo deformacijo vlaken, ki bi lahko vplivala na prenosno zmogljivost, je struktura optičnega kabla opremljena s primarnim in sekundarnim plaščem ter namenskimi komponentami za natezno silo. Poleg tega, če kabel slušalk mobilnega telefona sprejme strukturo, kjer je okoli sintetičnih vlaken ovita tanka bakrena žica ali tanek bakren trak, na zunanji strani pa je ekstrudirana izolacijska plast, je ta sintetična vlakna natezni element. Skratka, v posebnih, majhnih in fleksibilnih izdelkih, razvitih v zadnjih letih, ki zahtevajo večkratno upogibanje in zvijanje, imajo natezni elementi pomembno vlogo.
Kateri materiali so vključeni v natezne komponente kablov: jekleni trakovi, jeklene žice in folije iz nerjavečega jekla
Čas objave: 25. april 2025