Конструктивные особенности проводов и кабелей

В разделе провода и кабели мы в отдельности рассматриваем технические характеристики и область применения каждого отдельного проводника электрического тока, будь-то ПВС, СИП или же ВВГ. В этой статье хотелось бы в общем рассмотреть, из чего состоит каждый вид кабельной продукции (шнуры тоже считаются отдельной разновидностью), чтобы вы понимали назначение отдельных элементов. Итак, ниже для вас подробно рассмотрена конструкция проводов и кабелей, применяемых при электромонтажных работах.

Содержание:

• Конструктивные элементы
• Обзор параметров
• Токопроводящая жила
• Изоляция
• Экран
• Оболочка
• Защитный покров

Конструктивные элементы

Любой электрический проводник состоит из следующих частей, далеко не всегда из всех сразу, может только из нескольких:

Токопроводящая жила. Служит для проведения тока при минимально возможном нагреве. Основные требования, предъявляемые к жилам: хорошая гибкость, устойчивость к образованию коррозии, высокая электропроводимость и конечно же низкая стоимость.

Изоляция. Барьер, который должен обеспечивать как можно большее сопротивление проходящей по жиле электрической энергии. Изолирующий слой должен обладать как можно большими диэлектрическими свойствами, при этом в как можно большем диапазоне температур. Помимо этого изоляция должна быть гибкой.

Экран. Необходим для защиты токопроводящей жилы от всевозможных внешних электромагнитных помех. Требование к конструкции экранирующего слоя — 100% покрытие изоляции при изгибах.

Поясная изоляция. Служит для дополнительной защиты проводов и кабелей от пробоя.

Оболочка. Защищает проводник от механических повреждений, атмосферных явлений, а также проникновения влаги.

Защитный покров. Дополнительная оболочка, применяемая при эксплуатации кабельной продукции в тяжелых условиях.

Вот из этих отдельных элементов состоит конструкция кабелей и проводов. Если вы хотите больше узнать о разновидностях и особенностях применения каждой составляющей, ниже для вас предоставлен более подробный обзор.

Обзор параметров Токопроводящая жила

Жилы кабелей, проводов и шнуров изготавливаются согласно действующему ГОСТ 22483-2012, который в свою очередь является стандартом и определяет сопротивление постоянному электрическому току 1-го км жилы при температуре +20?С. Чтобы выявить электрическое сопротивление нужно знать поперечное сечение, материал изготовления и класс проволоки. Рассмотрим каждый параметр по порядку, чтобы вы понимали, как он влияет на конструкцию электрических проводов и кабелей.

Класс проволоки может быть от 1 до 6. Чем выше класс, тем лучше гибкость проводника. К примеру, 1 и 2 класс используется для изготовления кабельной продукции, которая будет применяться исключительно для стационарной прокладки. Для подключения передвижных механизмов нужно использовать кабеля, класс гибкости у которых от 3 до 6.

Что касается материала изготовления, это очень важный параметр. Медь лучше проводит ток и при этом более устойчива к механическим повреждениям. Однако недостатками медных проводов являются более высокая стоимость и подверженность коррозии, особенно при высокой влажности и температуре. Алюминий дешевле и не так подвержен коррозии, однако он более хрупкий и образовывает оксидную пленку, из-за которой повышается переходное контактное сопротивление. Плюсы и минусы алюминиевой проводки мы рассматривали в отдельной статье.

Изоляция

Изолирующий слой может быть представлен следующими материалами:

Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ). Самый распространенный вид изоляции, который при комнатной температуре (+20?С) обладает высокими сопротивлением. Недостатками ПВХ пластиката является недостаточно хорошая гибкость, если сравнивать с резиной и тот факт, что при температуре +70?С и выше значительно снижается сопротивление изоляции провода. Достоинства поливинилхлоридного пластиката: невысокая цена, хорошая устойчивость к множеству химических реагентов, влаге, а также низкий уровень горючести.

Сшитый полиэтилен (СПЭ). Используется для изготовления высоковольтной кабельной продукции, прокладываемой подземным способом. Конструкция кабелей из сшитого полиэтилена обладает хорошей гибкостью, низкой гигроскопичностью (поглощение влаги) и возможностью нагрева до +130 °С. Недостатки СПЭ-кабелей — сложность изготовления, необходимость использования зарубежного оборудования, из-за чего стоимость изделия значительно выше аналогов.

Полиэтилен. Может быть низкой плотности (ПЭНП) и высокой (ПЭВП). Достоинства: диэлектрические свойства в 300 раз выше нежели у ПВХ изоляции, низкая гигроскопичность, устойчивость к химическим реагентам. Однако минусами полиэтилена являются снижение диэлектрических свойств провода при повышении температуры, слабая гибкость и в то же время высокая стоимость. Конструкция кабелей с изоляцией из полиэтилена хорошо себя зарекомендовала для прокладки стационарной проводки на промышленных объектах.

Электроизоляционная резина. Благодаря своей гибкости чаще всего используется для подключения передвижных механизмов и оборудования. Гибкая, дешевая, обладает высокими диэлектрическими свойствами. Однако теряет свои электроизоляционные характеристики при температуре выше +80 °С, подвержена повреждению от ультрафиолетового излучения и что самое опасное — не устойчива к горению.

Пропитанная бумажная изоляция (БПИ). Конструкция кабелей с бумажной изоляцией состоит из лент кабельной бумаги, пропитанной специальным вязким или же не стекающим составом. Требования к изготовлению данного вида кабелей — бумажные ленты не должны совпадать при накладывании одной на другую. Допускается не более трех совпадений или даже двух, если самая нижняя лента соприкасается к экранирующему слою либо токопроводящей жиле. Применение кабелей с БПИ изоляцией — прокладка высоковольтной линии в земле. Достоинства — низкая стоимость и высокие электроизоляционные свойства. Недостатки — впитывание влаги, высокая пожароопасность, низкая устойчивость к механическим повреждениям и текучесть изоляции при повышении температуры, из-за чего рекомендуется использовать проводник исключительно для горизонтальной прокладки.

Кремнийорганическая резина. Обладает высокой термостойкостью, электроизоляционными параметрами, хорошей прочностью и гибкостью. В то же время слабо устойчива к воздействию химических реагентов, конструкция провода разрушается при истирании и достаточно дорого стоит. Применяется, как правило, в условиях с повышенной температурой.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ). Обладает хорошей стойкостью к механическим повреждениям даже при температуре до +250°С, при этом хорошо противостоит химическому воздействию. Минусы такого типа защиты — высокая стоимость и токсичность.

Экран

Следующим составляющим элементом конструкции кабелей и проводов является экранирующий слой, назначение которого — защита проводника от электромагнитных помех. Чаще всего экран используют в кабелях управления и высоковольтных кабельных линиях.

Основные типы экранов:

• из металлизированной бумаги (если конструкция предусматривает БПИ изоляцию);
• медная проволока (для ПВХ и резины);
• оцинкованная проволока из стали (бронь+кран);
• электропроводящая резина (при резиновом типе изоляции).

Экранирующий слой может быть наложен как на весь пучок жил, так и на каждую отдельно. Как правило, он гибкий и дополнительно позволяет защитить провод от механических воздействий, однако из-за наличия экрана в конструкции погонный метр изделия будет стоить дороже.

Оболочка

Этот элемент конструкции электрических кабелей и проводов защищает от негативного воздействия солнечного излучения, влаги, агрессивных веществ и конечно же механических повреждений.

Для кабельной продукции с пропитанной бумажной изоляцией используют свинцовую либо алюминиевую оболочку. Если же изолирующий слой представлен ПВХ пластиком либо резиной, то и оболочка соответственно может быть либо из ПВХ, либо из шланговой резины.

Свинцовая оболочка имеет хорошую гибкость и стойкость к химическому воздействию, ее можно спаять в полевых условиях. Минус в том, что свинец имеет маленькую температуру плавления, поэтому при воздействии тепла и вибрации могут возникать трещины в оболочке, вплоть до полного разрыва. С этими недостатками борются, добавляя в конструкцию присадки сурьмы и меди.

Алюминий более, чем в 2 раза прочнее свинца, устойчив к вибрациям, может выступать в качестве брони и даже экрана. Плохо только то, что алюминиевая оболочка кабеля имеет слабую стойкость к почвенной коррозии и к тому же дороже стоит.

ПВХ пластикат дешевый, слабо повреждается химическими веществами, обладает механической прочностью и в то же время достаточно герметичен. Однако у него плохая гибкость, слабая устойчивость к механическим нагрузкам и световому старению.

Шланговая резина, по сравнению с обычной, хорошо воспринимает растягивающие, ударные и крутящие нагрузки. Помимо этого она может быть устойчивой к маслу, низким температурам и воспламенению. Недостатки — разрушается при одновременном воздействии кислорода и солнечного излучения, при этом слабая устойчивость к химическому воздействию.

Защитный покров

Ну и последний элемент конструкции кабелей и электрических проводов — защитный покров, который может состоять из подушки, бронирующего слоя и внешнего покрова.

Назначение подушки — дополнительная защита изоляционного слоя от повреждения стальными лентами либо металлической проволокой, которые в свою очередь представляют бронь. Подушка может быть изготовлена из:

• крепированной бумаги (обладает высоким удлинением до разрыва);
• пластмассовых лент (альтернатива крепированной бумаге);
• битумного состава (склеивает).

Бронирующий слой нужен, чтобы защитить конструкцию проводника от всякого рода механических воздействий. Стальные ленты не воспринимают растягивающие усилия, могут быть дополнительно защищены от воздействия коррозии. В частности два слоя стальных лент хорошо защищают от повреждений механического характера. Проволока предотвращает раскручивание скрутки жил и хорошо работает на растяжение. От механических повреждений не защищает.

Ну и внешний покров должен обеспечить кабелю герметичность, а также устойчивость к различным атмосферным явлениям. Может быть представлен кабельной пряжей из стекловолокна, дополнительно пропитанного битумом или же покров из пластмассы (ПВХ пластикат либо полиэтилен).

Как правило, указанный внешний покров может входить в конструкцию высоковольтных кабелей с БПИ изоляцией. Для проводов присущи легкие внешние покровы: хлопчатобумажная пряжа, стекловолокно, швейная или льняная нитка. Также оплетка может быть обработана противогрибковым или атмосферостойким составом либо вообще лаком, который защитит от попадания влаги.

Вот и все, что мы хотели рассказать о том, из чего состоит кабель и провод. Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно демонстрируются все отдельные элементы конструкции, порядок их размещения: