Strukturne komponente žičanih i kabelskih proizvoda općenito se mogu podijeliti na četiri glavna strukturna dijela: vodiče, izolacijske slojeve, zaštitne slojeve i plašteve, kao i elemente za punjenje i vlačne elemente itd. Prema zahtjevima upotrebe i scenarijima primjene proizvoda, neki proizvodi imaju izuzetno jednostavne strukture, s samo jednom strukturnom komponentom, žicom, kao što su nadzemne gole žice, kontaktne žice, bakreno-aluminijske sabirnice (sabirnice) itd. Vanjska električna izolacija ovih proizvoda osigurava se korištenjem izolatora i prostornog razmaka tijekom ugradnje i polaganja (tj. korištenjem zračne izolacije).
Velika većina žičanih i kabelskih proizvoda ima potpuno isti oblik presjeka (zanemarujući pogreške u proizvodnji) i u obliku su dugih traka. To je određeno značajkom da se koriste za oblikovanje strujnih krugova ili zavojnica u sustavima ili opremi. Stoga je pri proučavanju i analizi strukturnog sastava kabelskih proizvoda potrebno promatrati i analizirati samo njihove presjeke.
Slijedi detaljna analiza sastava strukture kabela i materijala kabela:
1. Sastav strukture kabela: Vodič
Žice su najosnovnije i nezamjenjive glavne komponente proizvoda koje obavljaju funkciju prijenosa struje ili elektromagnetskih valova. Žica je kratica za vodljivu jezgru.
Koji su materijali uključeni u kabelske vodiče? Materijali vodiča općenito su izrađeni od obojenih metala s izvrsnom električnom vodljivošću poput bakra i aluminija. Optički kabeli koji se koriste u optičkim komunikacijskim mrežama koje su se brzo razvile u posljednja tri desetljeća koriste optička vlakna kao vodiče.
2. Sastav strukture kabela: Izolacijski sloj
Izolacijski sloj je komponenta koja prekriva periferiju žice i služi kao električni izolator. To jest, može osigurati da prenesena struja ili elektromagnetski valovi, svjetlosni valovi putuju samo duž žice i ne teku prema van. Potencijal na vodiču (to jest, potencijalna razlika stvorena u odnosu na okolne objekte, to jest napon) može se izolirati. To jest, potrebno je osigurati i normalnu prijenosnu funkciju žice i sigurnost vanjskih objekata i ljudi. Žice i izolacijski slojevi su dvije osnovne komponente koje moraju biti prisutne da bi se sastojali od kabelskih proizvoda (osim golih žica).
Što su materijali za izolaciju kabela: U današnjim žicama i kabelima, klasifikacija materijala za izolaciju kabela uglavnom se dijeli u dvije kategorije: plastika i guma. Polimerni materijali su dominantni, što dovodi do širokog spektra žičanih i kabelskih proizvoda pogodnih za različite namjene i ekološke zahtjeve. Uobičajeni izolacijski materijali za žice i kabele uključuju polivinilklorid (PVC),umreženi polietilen (XLPE), fluoroplastike, gumene smjese, etilen propilenske gumene smjese i izolacijski materijali od silikonske gume.
3. Sastav strukture kabela: Plašt
Kada se žičani i kabelski proizvodi ugrađuju i koriste u raznim okruženjima, moraju postojati komponente koje štite cijeli proizvod, posebno izolacijski sloj. To je plašt. Budući da se od izolacijskih materijala zahtijevaju izvrsna električna izolacijska svojstva svih vrsta, potrebno je zahtijevati izuzetno visoku čistoću i izuzetno nizak sadržaj nečistoća u materijalima. Često je nemoguće uzeti u obzir njihov zaštitni kapacitet od vanjskog svijeta. Stoga različite zaštitne strukture moraju biti odgovorne za izdržavanje ili otpor raznim mehaničkim silama izvana (tj. instalacija, mjesto upotrebe i tijekom upotrebe), otpornost na atmosferske uvjete, otpornost na kemikalije ili ulja, sprječavanje bioloških oštećenja i smanjenje opasnosti od požara. Glavne funkcije kabelskih plašteva su vodootpornost, usporavanje plamena, otpornost na vatru i sprječavanje korozije. Mnogi kabelski proizvodi posebno dizajnirani za dobra vanjska okruženja (kao što su čista, suha i unutarnja okruženja bez mehaničkih vanjskih sila) ili oni s izolacijskim materijalima koji inherentno posjeduju određenu mehaničku čvrstoću i otpornost na vremenske uvjete, mogu bez komponente zaštitnog sloja.
Koje vrste materijala za plašt kabela postoje? Glavni materijali za plašt kabela uključuju gumu, plastiku, premaze, silikon i razne vlaknaste proizvode itd. Karakteristike zaštitnog sloja od gume i plastike su mekoća i lakoća, te se široko koristi u mobilnim kabelima. Međutim, budući da i gumeni i plastični materijali imaju određeni stupanj propusnosti vode, mogu se primijeniti samo kada se kao izolacija kabela koriste visokopolimerni materijali s visokom otpornošću na vlagu. Tada se neki korisnici mogu pitati zašto se plastika koristi kao zaštitni sloj na tržištu? U usporedbi s karakteristikama plastičnih plašteva, gumeni plaštevi imaju veću elastičnost i fleksibilnost, otporniji su na starenje, ali je njihov proizvodni proces relativno složeniji. Plastični plaštevi imaju bolja mehanička svojstva i otpornost na vodu, te su bogati resursima, niske cijene i jednostavni za obradu. Stoga se šire koriste na tržištu. Treba napomenuti da postoji još jedna vrsta metalnog plašta. Metalni plaštevi ne samo da imaju mehaničke zaštitne funkcije već i funkciju zaštite spomenutu u nastavku. Također posjeduju svojstva poput otpornosti na koroziju, tlačne i vlačne čvrstoće te otpornosti na vodu, što može spriječiti ulazak vlage i drugih štetnih tvari u unutrašnjost izolacije kabela. Stoga se široko koriste kao plaštevi za energetske kabele impregnirane uljem s papirnom izolacijom i slabom otpornošću na vlagu.
4. Sastav strukture kabela: Zaštitni sloj
Zaštitni sloj ključna je komponenta kabelskih proizvoda za postizanje izolacije elektromagnetskog polja. Ne samo da može spriječiti curenje unutarnjih elektromagnetskih signala i ometanje vanjskih instrumenata, mjerača ili drugih vodova, već i blokirati ulazak vanjskih elektromagnetskih valova u kabelski sustav putem spojnica. Strukturno, zaštitni sloj nije postavljen samo na vanjsku stranu kabela, već postoji i između parova ili skupina žica u višežilnim kabelima, tvoreći višerazinske "elektromagnetske izolacijske zaslone". Posljednjih godina, s rastućim zahtjevima za visokofrekventne komunikacijske kabele i zaštitu od smetnji, zaštitni materijali su se razvili od tradicionalnog metaliziranog papira i poluvodičkih papirnatih traka do naprednijih kompozitnih materijala kao što sualuminijske folije mylar trake, bakrene folije mylar trake i bakrene trake. Uobičajene zaštitne strukture uključuju unutarnje zaštitne slojeve izrađene od vodljivih polimera ili poluvodljivih traka, kao i vanjske zaštitne slojeve poput uzdužnog omotavanja bakrenom trakom i pletene bakrene mreže. Među njima, pleteni sloj uglavnom koristi kositreni bakar za poboljšanje otpornosti na koroziju. Za posebne scenarije primjene, kao što su kabeli s promjenjivom frekvencijom koji koriste kompozitni oklop od bakrene trake + bakrene žice, podatkovni kabeli koji koriste uzdužno omotavanje aluminijskom folijom + pojednostavljeni dizajn i medicinski kabeli koji zahtijevaju visokopokrivene posrebrene bakrene pletene slojeve. S pojavom 5G ere, hibridna zaštitna struktura od aluminijsko-plastične kompozitne trake i tkanja kositrene bakrene žice postala je glavno rješenje za visokofrekventne kabele. Industrijska praksa pokazuje da se zaštitni sloj razvio od pomoćne strukture do neovisne jezgrene komponente kabela. Odabir materijala za njega mora sveobuhvatno uzeti u obzir frekvencijske karakteristike, performanse savijanja i faktore troškova kako bi se zadovoljili zahtjevi elektromagnetske kompatibilnosti različitih scenarija primjene.
5. Sastav kabelske strukture: Ispunjena struktura
Mnogi žičani i kabelski proizvodi su višežilni. Na primjer, većina niskonaponskih energetskih kabela su četverožilni ili peterožilni kabeli (pogodni za trofazne sustave), a gradski telefonski kabeli dolaze u 800 pari, 1200 pari, 2400 pari do 3600 pari. Nakon što se ove izolirane žičane jezgre ili parovi kabliraju (ili se kabliraju u grupama više puta), postoje dva problema: jedan je da oblik nije okrugao, a drugi je da postoje veliki razmaci između izoliranih žičanih jezgri. Stoga se tijekom kabliranja mora dodati struktura za punjenje. Struktura za punjenje služi za to da vanjski promjer kabela bude relativno okrugao, što pogoduje omotavanju i ekstruziji plašta, a također i da struktura kabela bude stabilna, a unutrašnjost čvrsta. Tijekom upotrebe (prilikom istezanja, komprimiranja i savijanja tijekom proizvodnje i polaganja), sila se ravnomjerno primjenjuje bez oštećenja unutarnje strukture kabela. Stoga, iako je struktura za punjenje pomoćna struktura, ona je također potrebna i postoje detaljni propisi o odabiru materijala i dizajnu oblika.
Materijali za punjenje kabela: Općenito, punila za kabele uključuju polipropilensku traku, netkano PP uže, konopljino uže ili relativno jeftine materijale izrađene od reciklirane gume. Da bi se koristio kao materijal za punjenje kabela, mora imati karakteristike da ne uzrokuje štetne učinke na izoliranu jezgru kabela, da sam po sebi nije higroskopan, da nije sklon skupljanju i da ne korodira.
6. Sastav kabelske strukture: Vlačni elementi
Tradicionalni žičani i kabelski proizvodi oslanjaju se na oklopni sloj plašta kako bi izdržali vanjske vlačne sile ili vlačne sile uzrokovane vlastitom težinom. Tipične strukture su oklop od čelične trake i oklop od čelične žice (na primjer, za podmorske kabele koriste se debele čelične žice promjera 8 mm koje se uvijaju kako bi se formirao oklopni sloj). Međutim, kako bi se optička vlakna zaštitila od manjih vlačnih sila i spriječila blaga deformacija vlakana koja bi mogla utjecati na performanse prijenosa, struktura optičkog kabela opremljena je primarnim i sekundarnim omotačem, kao i namjenskim komponentama za vlačnu silu. Osim toga, ako kabel slušalica mobilnog telefona usvoji strukturu u kojoj je fina bakrena žica ili tanka bakrena traka namotana oko sintetičkih vlakana, a izolacijski sloj je ekstrudiran izvana, ta sintetička vlakna su vlačni element. Zaključno, u posebnim, malim i fleksibilnim proizvodima razvijenim posljednjih godina koji zahtijevaju višestruko savijanje i uvijanje, vlačni elementi igraju glavnu ulogu.
Koji su materijali uključeni za komponente kabela za vlačnu otpornost: čelične trake, čelične žice i folije od nehrđajućeg čelika
Vrijeme objave: 25. travnja 2025.