Caratteristiche di progettazione di fili e cavi
Elementi strutturali
Qualsiasi conduttore elettrico è costituito dalle seguenti parti, non sempre tutte in una volta, può solo da più:
- Condurre la vena. Serve per condurre corrente con il minimo riscaldamento possibile. I principali requisiti per le vene: buona flessibilità, resistenza alla corrosione, elevata conduttività elettrica e ovviamente a basso costo.
- Isolamento. Una barriera che dovrebbe fornire la massima resistenza possibile all'energia elettrica che passa attraverso il nucleo. Lo strato isolante dovrebbe avere le proprietà dielettriche più elevate possibili, mentre nell'intervallo di temperatura più ampio possibile. Inoltre, l'isolamento deve essere flessibile.
- Schermo. È necessario proteggere il nucleo conduttivo da tutti i tipi di interferenza elettromagnetica esterna. Il requisito per la progettazione dello strato di schermatura è il rivestimento isolante al 100% durante la piegatura.
- Isolamento della cintura. Serve per una protezione aggiuntiva di fili e cavi da guasti.
- Shell. Protegge il conduttore da danni meccanici, fenomeni atmosferici e penetrazione di umidità.
- Copertura protettiva. Una guaina aggiuntiva utilizzata nel funzionamento di prodotti via cavo in condizioni difficili.
La costruzione di cavi e fili è costituita da questi singoli elementi. Se vuoi saperne di più sulle varietà e le caratteristiche di ciascun componente, di seguito viene fornita una panoramica più dettagliata.
Panoramica dei parametri
Nucleo conduttivo
Le vene di cavi, fili e corde sono realizzate secondo l'attuale GOST 22483-2012, che a sua volta è uno standard e determina la resistenza di corrente continua di 1 km di un nucleo a una temperatura di + 20 ° C. Per identificare la resistenza elettrica, è necessario conoscere la sezione trasversale, il materiale di fabbricazione e la classe di filo. Prenderemo in considerazione ogni parametro in ordine, in modo da capire come influisce sulla progettazione di fili e cavi elettrici.
Il grado del filo può essere compreso tra 1 e 6. Maggiore è il grado, migliore è la flessibilità del conduttore. Ad esempio, i gradi 1 e 2 vengono utilizzati per la fabbricazione di prodotti via cavo, che verranno utilizzati esclusivamente per l'installazione fissa. Per connettere meccanismi mobili è necessario utilizzare cavi con una classe di flessibilità da 3 a 6.
Per quanto riguarda il materiale di fabbricazione, questo è un parametro molto importante.Il rame conduce meglio la corrente ed è più resistente ai danni meccanici. Tuttavia, gli svantaggi dei fili di rame sono i costi più elevati e la suscettibilità alla corrosione, specialmente ad alta umidità e temperatura. L'alluminio è più economico e meno suscettibile alla corrosione, ma è più fragile e forma un film di ossido, che aumenta la resistenza di contatto. Pro e contro del cablaggio in alluminio Abbiamo esaminato in un articolo separato.
isolamento
Lo strato isolante può essere rappresentato dai seguenti materiali:
- Polivinilcloruro (PVC). Il tipo più comune di isolamento, che a temperatura ambiente (+ 20 ° C) ha un'alta resistenza. Gli svantaggi della mescola in PVC sono l'insufficiente flessibilità, rispetto alla gomma, e il fatto che la resistenza di isolamento del filo è significativamente ridotta a una temperatura di + 70 ° C e oltre. Vantaggi del composto in PVC: basso prezzo, buona resistenza a molti prodotti chimici, umidità e bassa combustibilità.
- Polietilene reticolato (SPE). Viene utilizzato per la fabbricazione di prodotti per cavi ad alta tensione posati sottoterra. Il design dei cavi in polietilene reticolato ha una buona flessibilità, bassa igroscopicità (assorbimento dell'umidità) e possibilità di riscaldamento a +130 ° C. Gli svantaggi dei cavi SPE sono la complessità della produzione, la necessità di utilizzare apparecchiature straniere, motivo per cui il costo del prodotto è molto più elevato rispetto agli analoghi.
- Polietilene. Può essere a bassa densità (LDPE) e alta (HDPE). Vantaggi: le proprietà dielettriche sono 300 volte superiori a quelle dell'isolamento in PVC, bassa igroscopicità, resistenza ai reagenti chimici. Tuttavia, gli svantaggi del polietilene sono una diminuzione delle proprietà dielettriche del filo con l'aumentare della temperatura, la scarsa flessibilità e allo stesso tempo i costi elevati. La progettazione di cavi con isolamento in polietilene è ben consolidata per la posa di cablaggi fissi in impianti industriali.
- Gomma isolante. Grazie alla sua flessibilità, viene spesso utilizzato per collegare meccanismi e apparecchiature mobili. Flessibile, economico, ha elevate proprietà dielettriche. Tuttavia, perde le sue caratteristiche di isolamento elettrico a temperature superiori a +80 ° C, è suscettibile di danni da radiazioni ultraviolette e, soprattutto, non è resistente alle bruciature.
- Isolamento di carta impregnata (BPI). Il design dei cavi con isolamento in carta è costituito da nastri per cavi in carta impregnati di uno speciale composto viscoso o non gocciolante. I requisiti per la fabbricazione di questo tipo di nastri per cavi non devono coincidere quando si sovrappongono. Non sono consentite più di tre corrispondenze o anche due se il nastro più basso è a contatto con lo strato di schermatura o l'anima conduttiva. L'uso di cavi con isolamento BPI - posa di una linea ad alta tensione nel terreno. Vantaggi: basso costo e elevate proprietà di isolamento elettrico. Svantaggi: assorbimento di umidità, alto rischio di incendio, bassa resistenza ai danni meccanici e fluidità dell'isolamento con l'aumentare della temperatura, motivo per cui si consiglia di utilizzare un conduttore esclusivamente per l'installazione orizzontale.
- Gomma siliconica. Ha un'elevata resistenza al calore, parametri di isolamento elettrico, buona resistenza e flessibilità. Allo stesso tempo, è leggermente resistente agli agenti chimici, il design del filo viene distrutto durante l'abrasione ed è piuttosto costoso. È usato, di regola, in condizioni con temperatura elevata.
- Politetrafluoroetilene (PTFE). Ha una buona resistenza ai danni meccanici anche a temperature fino a + 250 ° C, mentre è ben resistente agli attacchi chimici. Gli svantaggi di questo tipo di protezione sono elevati costi e tossicità.
display
Il componente successivo nella costruzione di cavi e fili è uno strato di schermatura, il cui scopo è proteggere il conduttore dalle interferenze elettromagnetiche. Molto spesso, lo schermo viene utilizzato nei cavi di controllo e nelle linee dei cavi ad alta tensione.
I principali tipi di schermi:
- da carta metallizzata (se il design prevede l'isolamento BPI);
- filo di rame (per PVC e gomma);
- filo di acciaio zincato (armatura + gru);
- gomma conduttiva (con isolamento in gomma).
Lo strato protettivo può essere applicato sia all'intero fascio di nuclei, sia a ciascuno separatamente. Di norma, è flessibile e consente inoltre proteggere il filo da danni meccanicituttavia, a causa della presenza di uno schermo nel design, un metro di corsa del prodotto costerà di più.
conchiglia
Questo elemento strutturale di cavi e fili elettrici protegge dagli effetti negativi di radiazione solare, umidità, sostanze aggressive e, naturalmente, danni meccanici.
Per i prodotti via cavo con isolamento in carta impregnata, viene utilizzata una guaina in piombo o alluminio. Se lo strato isolante è rappresentato da plastica o gomma in PVC, il guscio, rispettivamente, può essere in PVC o gomma flessibile.
L'involucro di piombo ha una buona flessibilità e resistenza agli attacchi chimici, può essere saldato sul campo. Il rovescio della medaglia è che il piombo ha un basso punto di fusione, quindi quando esposto al calore e alle vibrazioni, possono verificarsi crepe nel guscio, fino a una rottura completa. Lottano con queste carenze aggiungendo al design additivi antimonio e rame.
L'alluminio è più di 2 volte più resistente del piombo, resistente alle vibrazioni e può fungere da armatura e persino da uno schermo. L'unica cosa negativa è che la guaina in alluminio del cavo ha una scarsa resistenza alla corrosione del suolo e costa anche di più.
La mescola di plastica in PVC è economica, leggermente danneggiata da sostanze chimiche, ha una resistenza meccanica e allo stesso tempo abbastanza stretta. Tuttavia, ha scarsa flessibilità, scarsa resistenza alle sollecitazioni meccaniche e leggero invecchiamento.
La gomma del tubo flessibile, rispetto al solito, accetta bene carichi di trazione, urti e torsioni. Inoltre, può essere resistente all'olio, alle basse temperature e all'accensione. Svantaggi: viene distrutto dall'esposizione simultanea all'ossigeno e alle radiazioni solari, mentre la scarsa resistenza agli attacchi chimici.
Copertura protettiva
Bene, l'ultimo elemento nella costruzione di cavi e fili elettrici è una copertura protettiva, che può consistere in un cuscino, uno strato di armatura e una copertura esterna.
Lo scopo del cuscino è una protezione aggiuntiva dello strato isolante da danni causati da nastri di acciaio o filo metallico, che a loro volta rappresentano un'armatura. Il cuscino può essere composto da:
- carta crespa (ha un elevato allungamento da rompere);
- nastri di plastica (alternativa alla carta crespa);
- composizione bituminosa (si attacca insieme).
Uno strato di armatura è necessario per proteggere la struttura del conduttore da qualsiasi tipo di sollecitazione meccanica. I nastri di acciaio non assorbono le forze di trazione e possono essere ulteriormente protetti dalla corrosione. In particolare, due strati di nastri in acciaio offrono una buona protezione contro i danni meccanici. Il filo impedisce lo svolgimento della torsione del filo e funziona bene in tensione. Non protegge da danni meccanici.
Bene, la copertura esterna dovrebbe fornire la tenuta del cavo, così come la resistenza a vari fenomeni atmosferici. Può essere rappresentato da filati di cavi in fibra di vetro, ulteriormente impregnati di bitume o da una copertura in plastica (composto di PVC o polietilene).
Di norma, la copertura esterna specificata può essere inclusa nella progettazione di cavi ad alta tensione con isolamento BPI. I rivestimenti esterni leggeri sono inerenti ai fili: filo di cotone, fibra di vetro, filo per cucire o lino.Inoltre, la treccia può essere trattata con un composto antifungino o resistente agli agenti atmosferici o vernice in generale, che proteggerà dall'umidità.
Questo è tutto ciò che volevamo dirti in che cosa consistono un cavo e un filo. Infine, ti consigliamo di guardare un video in cui sono chiaramente dimostrati tutti i singoli elementi strutturali, l'ordine del loro posizionamento:
Come puoi vedere, il design di fili e cavi può essere piuttosto complicato, quindi non sarà difficile scegliere la versione appropriata del conduttore per le tue condizioni!
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