Для изготовления токопроводящих жил кабелей связи используется

Конструкция кабеля и провода: назначение и характеристики основных элементов

Бытовые приборы, электроинструменты, промышленное оборудование, осветительная техника — это и многое другое требует применения кабельной продукции для подключения к источнику питания или передачи сигнала.

Для того, чтобы работа осуществлялась наиболее эффективно, существуют разные конструкции монтажных, силовых, сигнальных проводов и кабелей, каждая из которых применима в определённых условиях. Рассмотрим основные составляющие.

Конструкция кабеля

Кабель — это гибкое электротехническое изделие, предназначенное для передачи электроэнергии или радиосигнала от одного элемента сети к другому. Главное отличие кабеля от провода — наличие собственных изоляционных оболочек у каждой из жил, а вся конструкция заключена в общий слой из плотного материала.

Токопроводящие жилы силового многожильного кабеля

Для изготовления используется проволока из меди, стали, алюминия, а также сплавов с низким или высоким сопротивлением. Диаметр жилы кабеля бывает от 1 до 10 миллиметров. Основным требованием к элементу является хорошая электропроводность, которая влияет на допустимый ток нагрузки или коэффициент потери сигнала (в информационных кабелях). Именно электропроводность определяет выбор сечения и количество жил.

Самые популярные материалы внутренних компонентов силового гибкого кабеля:

• Медь
  Обладает наибольшей проводящей способностью среди всех металлов, кроме серебра. Податливость обработке позволяет получить проволоку любой толщины и длины методом машинной прокатки. Для защиты от коррозии медь покрывают лужением.
• Алюминий
  Занимает третье место после серебра и меди по показателям электропроводности. Из-за сравнительно невысокой стоимости и практически неиссякаемых запасов в природе алюминий часто заменяет дефицитный красный металл в кабельной продукции. Минус, который ограничивает область применения, — недостаточная устойчивость к повреждениям вследствие перегибов.

Цена силового медного кабеля намного выше, чем у алюминиевого. Это объясняется широкой сферой применения, дефицитностью металла, высокой надёжностью и долговечностью.

Изоляционная оболочка

Покрытие предназначено, во-первых, для создания диэлектрического промежутка в простых и силовых кабелях с медными, алюминиевыми жилами. Во-вторых, выполняет функцию стабилизации геометрических размеров — это важно для радиочастотных изделий. Стоит отметить, что материал, толщина и плотность изоляции влияют на предельное значение рабочего напряжения.

Виды материалов:

• поливинилхлорид;
• диэлектрическая резина;
• кабельная бумага, пропитанная специальным составом;
• полиэтилен.

Самый распространённый материал для изоляционной оболочки в продукции общепромышленного применения — ПВХ.

Электрические экраны

Экранированный силовой кабель — изделие, защищённое от помех, создаваемых работающими электроприборами. Экраны изготавливают в виде оплётки из алюминиевой проволоки, ленты или фольги. Элемент снижает воздействие электромагнитного поля и способствует повышению качества передаваемого сигнала.

Внешний защитный покров

Прежде чем купить силовой кабель, стоит подробно рассмотреть варианты исполнения внешней изоляционной оболочки, так как этот параметр определяет сферу использования и влияет на выбор способа монтажа.

Различают следующие виды материалов изоляции:

• Металл — обеспечивает полную долговременную защиту от влаги.
• Полимерный пластикат — временно препятствует проникновению воды внутрь конструкции. В процессе эксплуатации жидкость постепенно диффундирует через пластик, что приводит к снижению сопротивления.
• Резина и ПВХ — по эффективности соответствуют металлу.

Существует специализированная продукция, оболочки которой выполнены из технологичных материалов, например, силовой кабель ВВГнг и ВВГнг LS. Особенность заключается в том, что при превышении максимально допустимой температуры изделие не горит, не плавится, не выделяет едкий дым и отравляющий газ. Силовой огнестойкий кабель прокладывают в стратегически важных объектах: на атомных станциях, в аэропортах, медучреждениях и других зданиях, где важно исключить задымление при аварии.

Конструкция провода

Провод может состоять как из одной, так и из нескольких жил, бывает как оголённый, так и с изоляцией. Жилы провода уложены параллельно друг к другу и скручены в пучок. Силовой медный провод часто встречается в составе электрических линий в помещениях, а оголённые варианты используются для передачи энергии в ЛЭП и прокладываются по воздуху.

Конструкция провода напоминает кабельную, однако здесь всё намного проще.

Токопроводящая жила

Выполняет функцию проведения тока. Основные требования: минимальный нагрев, гибкость, устойчивость к поражению коррозией, хорошая электропроводность и невысокая стоимость. Жила гибкого силового провода выполнена в виде проволоки из алюминия или меди, которая характеризуется классами от 1 до 6. Чем выше уровень, тем лучше изделие выдерживает нагрузку на изгиб.

Внешняя изоляционная оболочка

Чтобы купить подходящий силовой провод, стоит заранее определить условия эксплуатации. Продукция без изоляции подходит для прокладки только по воздуху. Наличие оболочки допускает установку в помещениях как открытым, так и закрытым способом.

Внешний слой изготавливается из тех же материалов, что и у кабелей. Стоит отметить, что, независимо от вида оболочки, провода не обладают достаточной герметичностью для размещения в земле или под водой.

Источник

Коаксиальные и высокочастотные кабели связи — Токопроводящие жилы

Содержание материала

Раздел 2
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КАБЕЛЕЙ
Токопроводящие жилы
Токопроводящая жила (проводник) — элемент кабеля, предназначенный, для прохождения электрического тока.
Токопроводящие жилы симметричных элементов коаксиальных и высокочастотных симметричных кабелей изготовляют преимущественно из медной круглой проволоки диаметром 0,7; 0,9 и 1,2 мм. Внутренние проводники коаксиальных пар изготовляют из медной круглой проволоки диаметром 1,2; 2,14 и 2,58 (2,64) мм, а внешние проводники — из медных лент.
В качестве заменителя дефицитной меди в некоторых конструкциях коаксиальных пар (например, в однокоаксиальных кабелях типа БВКПАП) применяют круглую алюмомедную проволоку для внутреннего проводника и алюминиевую ленту для внешнего проводника.

Медные жилы (проводники)

Для изготовления токопроводящих жил симметричных кабелей применяют медную мягкую отожженную проволоку марки ММ (ГОСТ 2112—79),. которую изготавливают на кабельных заводах путем многократного волочения заготовки (медной катанки диаметром 7,2. 8,0 мм преимущественно марки МК-ЛПС), получаемой методом непрерывного литья и прокатки, светлой, не требующей последующего травления.
В качестве внутреннего проводника коаксиальных пар применяют одножильную проволоку из твердотянутой меди, обладающей высокой механической прочностью.
К круглой медной проволоке предъявляются весьма высокие требования: медь должна быть электролитически чистой (содержание посторонних примесей допускается не более 0,038); отклонение от номинального значения диаметра ±5—10 мкм.
Внутренний проводник станционных однокоаксиальных кабелей типа КСК и КГК изготавливают из семи медных проволок диаметром 0,18. 0,52 мм. Основные физические, механические и электрические характеристики металлов, в том числе и меди, приведены в табл. 2.1.

1 В симметричных элементах (пара, четверка) принят термин «жила», а в конструкции коаксиальной пары — «проводник»,

Основные физические, механические и электрические характеристики металлов

Удельное электрическое сопротивление при 20 °С, Ом-мм2 м

Предел прочности при растяжении, МПа

Относи
тельное
удлинение,
%

Температурный коэффициент удельного сопротивления,
10 °с

Медь ММ (ГОСТ 0112—79)

Медь МТ (ГОСТ 2112—79)

Алюминий AM (ГОСТ 6132—79)

Алюминий АТ ГOCT 6132—79)

Алюмомедь АМТ (ТУ 16.705.146— 80)

Алюмомедные проволоки

По условиям передачи электромагнитной энергии в качестве внутреннего проводника коаксиальной пары может применяться алюмомедная проволока по ТУ 16.705.146—80.
Алюмомедные проводники изготовляют путем волочения алюмомедного прутка (катанки) диаметром 8 мм до необходимого диаметра. В отечественной катанке процент содержания меди принят равным 12,5%. После волочения катанки до нужного размера проволоки соотношение алюминия и меди в проволоке сохраняется. Алюмомедную проволоку изготавливают мягкой АММ и твердой АМТ марок.
Толщину tм медного слоя, мм, определяют по формуле
(2.1)
где d — диаметр алюмомедной проволоки, мм; η— содержание меди, %.
Результаты расчета по формуле (2.1):

По плотности, удельному электрическому сопротивлению постоянному току и механическим свойствам алюмомедная проволока близка к алюминиевой (см. табл. 2.1). Слой меди предохраняет внутреннюю алюминиевую часть проволоки от коррозии, но при условии целости покрытия. Особенно эффективно применение алюмомедной проволоки вместо медной в коаксиальных парах, используемых в широком диапазоне частот.

Внешние проводники коаксиальных пар

В качестве внешнего проводника коаксиальной пары применяют медную или алюминиевую ленту, накладываемую на изоляцию в виде цилиндрической трубки с продольным швом. В основном применяют внешние проводники, изготовляемые из медной ленты марки МДМ по ГОСТ 16358—79. Для получения необходимых электрических характеристик предъявляются очень высокие требования к допускам на ширину и толщину, а также к чистоте поверхности лент.
Для коаксиальных пар 2,58/9,4 мм используют гладкую медную ленту шириноймм, толщиноймм, а для коаксиальных пар 1,2/4,6 мм — гофрированную медную ленту шириной 15,2±0,22 мм и толщиноймм. Продольные швы трубок коаксиальной пары 2,58/9,4 мм
имеют гофры. Особо повышенные требования предъявляются к медной ленте, предназначенной для изготовления коаксиальных пар 2,64/9,5 мм для АСП в диапазоне частот до 60 МГц и ЦСП со скоростью передачи 140 Мбит/с.
Для изготовления внешнего проводника экономически выгодно вместо дефицитной меди применять алюминий. Затухание коаксиальной пары в этом случае при сохранении размеров проводников возрастает приблизительно на 6% (внутренний проводник ее остается медным). Если же необходимо сохранить частотную характеристику затухания и волнового сопротивления, та размеры проводников должны быть несколько увеличены. Так, вместо медных проводников 2,6/9,5 мм должна использоваться коаксиальная пара с внутренним медным проводником диаметром 2,8 мм и внешним алюминиевым проводником с внутренним диаметром трубки 10,2 мм, т. е. КП—2,8/10,2.
В настоящее время вместо кабеля типа ВКПП с медными проводниками коаксиальной пары типа 2,1/9,4 мм выпускается кабель типа ВКПАП с медным внутренним проводником диаметром 2,14 мм и внешним алюминиевым проводником внутренним диаметром 9,7 мм при сохранении частотной зависимости затухания. Внешний проводник в таких конструкциях изготавливают из алюминиевой ленты толщиной 0,8 или 1,0 мм с продольным сварным швом. Благодаря такой конструкции достигается экономия меди (до 60%) и исключается применение экрана из двух стальных лент.
Для однокоаксиальных кабелей типа ВКПАП и БВКПАП применяют алюминиевую ленту марок АД0 и АД1 по ТУ 1-2-421—81.

Внешние проводники однокоаксиальных станционных кабелей

Внешние проводники однокоаксиальных станционных кабелей типов КСК и КГК изготавливают в виде оплетки из переплетенных прядей, состоящих из нескольких проволок.

Оплетку изготавливают из медных проволок или медных, луженых олово-свинцовым припоем не ниже ПОС-40, диаметром 0,1. 0,15 мм и плотностью наложения 94. 96% (коэффициент поверхностной плотности оплетки).

Источник

Токопроводящие жилы кабелей и проводов

Токопроводящая жила (ТПЖ) из алюминия и меди, применяемые добавки, сравнительные табличные характеристики, другие материалы для кабельно-проводниковой продукции (КПП)

Для сокращения применяется аббревиатура ТПЖ – токопроводящая жила.

Токопроводящая жила для кабеля либо провода – это проволока (или скрутка проволок) изготовленная из материала с низким электрическим сопротивлением, способная свободно пропускать электрический ток и выдерживающая заданные механические нагрузки и температурные режимы.

Жёсткий проводник – это кабель либо провод выполненный на базе моножилы (одной проволоки), такие проводники применяются для стационарной (неподвижной) прокладки на долгосрочный период.

Гибкий проводник – это провод или кабель изготовленный на базе нескольких проволок, свитых в общий пучок, применяется для обеспечения подвижных присоединений различных энергопотребителей.

Кабель АПвБВ

Кабель АПвБВ может использоваться в районах с умеренным и холодным климатами. Изделие выдерживает различные механические нагрузки и воздействие коррозии. Товар нельзя подвергать сильному растягиванию. Может монтироваться в местах с наличием блуждающих токов. Устанавливается не только в любых помещениях, но и на улице.

Требования к жилам:

• • низкое электрическое сопротивление;
• • умеренная цена и доступность добычи металла;
• • стойкость к коррозии и механическим нагрузкам (особенно к знакопеременным);
• • технологичность.

Понятно, что наиболее важными характеристиками являются низкая стоимость и высокая электропроводность. Чем меньше электрическое сопротивление, тем меньше нагревается жила при протекании номинального тока (именно нагрев имеет решающее значение для вычисления токовой нагрузки). Весь смысл в том, что диэлектрические свойства изоляции быстро теряются при высоких температурах. Например, изоляционный поливинилхлоридный пластикат выдерживает нагрев до +70°С; резиновая изоляция функциональная до +80°С; кремнийорганическая изоляция (специальный материал) работоспособна до +180°С. Неизолированные высоковольтные провода и электротехнические шины допускается нагревать до +90°С (изоляции нет, а ограничение присутствует). Для примера, поливинилхлоридный пластикат имеет электрическое сопротивление около 10 мОм / км при температуре +20°С и всего 5 кОм / км при нагреве до +70°С (не спутать мегаомы с килоомами). Теперь немного о цене: мировая цена 1 тонны меди более чем в 3.5 раза дороже 1 тонны алюминия. Электрическое сопротивление алюминия уступает меди в 1.64 раза, то есть именно на это значение возрастёт сечение алюминиевой жилы для проведения той же силы тока (экономический выигрыш налицо).

Механические свойства алюминия оставляют желать лучшего. Имеет низкую стойкость к постоянным изгибам (быстро ломается), поэтому проводники с такими жилами применяются только для стационарной прокладки. Алюминиевые жилы возможно изготовить с минимальным сечением 2.5 мм2 (технологическое оборудование развивает усилия, сравнимые с механической прочностью алюминиевой проволоки малого диаметра). При контакте с атмосферным кислородом или озоном на алюминии образуется оксидная плёнка, которая имеет высокое электрическое сопротивление.

Медь имеет самое низкое сопротивление (не учитывая серебро и другие дорогие материалы), довольно технологична (поддаётся волочению и прокатке).

Материалы для токопроводящих жил

Основными материалами для создания токопроводящих жил служат медь (Cu) и алюминий (Al). Такой выбор определяется низким электрическим сопротивлением, умеренной стоимостью (по сравнению с серебром) и достаточными прочностными характеристиками.

Медная токопроводящая жила

Жилы кабелей и проводов производятся из электролитической меди М0 и М1, которая отличается определённой чистотой – 99,95% и 99,9% доля меди соответственно. Различные добавки к меди могут снижать её проводящую способность, увеличивать прочность либо придавать определённый комплекс изменения свойств.

К кабелям с медной жилой относятся, например, кабель NYY или ВВГнг

Кислород (O) одна из вредных примесей в меди, который приводит к ухудшению механических характеристик и способности к обработке, вызывает затруднения при сваривании или пайке. Медь, не содержащая кислорода, имеет лучшую пластичность по сравнению с марками М1 и М0. Для борьбы с негативным влиянием кислорода добавляют мышьяк, но он снижает электрическую проводимость.

Водород (H) приводит к увеличению прочности, но при наличии кислорода делает металл хрупким.

Содержание сурьмы вызывает падение теплопроводности, электропроводимости и пластичности.

Серебро защищает медь от окисления, но отличается высокой стоимостью.

Кабель NYY

Кабел NYY для подачи электропитания на устройства и распределения электрической энергии в цепях повсеместно задействуется кабель NYY, цена которого демократична, а эксплуатационные параметры высокие. Благодаря усовершенствованной конструкции сфера его использования существенно шире, чем у других кабелей.

Медные токоведущие жилы могут быть мягкими и твёрдыми – отожжённые и неотожжённые соответственно. Маркируются согласно с аббревиатурой ММ и МТ.

Ввиду влияния коррозии медные жилы следует обязательно покрывать слоем олова толщиной 1,5 — 4 мкм. Олово защищает медь от окисления, а также улучшает пайку. Причём предпочтительней использовать методику горячего лужения, а не гальваническую. При горячем лужении образуется переходной сплав меди с оловом, который надёжно привязывает нанесённый слой олова. Во время пайки верхняя часть олова надёжно связывается с припоем. Для тропического исполнения лужение ещё более необходимо, так как влияние высоких температур и влажности сказывается на скорости окисления. Для получения более толстого и неравномерного защитного слоя используется свинцово-оловянистый сплав (ПОС) с различным содержанием свинца.

Для получения нагревостойкости 200⁰С применяют серебрение гальваническим путём с дальнейшим волочением и отжигом. Получаемая толщина слоя серебра 6 — 12 мкм скрывает медь от воздействия факторов приводящих к окислению при t ≤ 250⁰C.

Алюминиевая токопроводящая жила

Для электрических проводников применяют алюминий (Al) марок А1 и А2, в котором подмешаны десятые доли процента железа и кремния. Эти примеси ухудшают проводимость, к другим нежелательным элементам относят: титан, ванадий, марганец и магний. К кабелям с медной жилой относятся, например, Кабель АВВГ или АПвБВ

Если первым недостатком алюминия считают низкую электропроводность, то второй – это определённая хрупкость, которая усугубляется в температурных условиях свыше 150⁰C. При упрочнении алюминиевой проволоки (например, волочением) единовременно понижается её проводимость (всё взаимосвязано).

По механическим параметрам различают несколько видов проволоки:

• • АТ (алюминий твёрдый неотожжённый);
• • АПТ (алюминий полутвёрдый с частичным отжигом);
• • АМ (алюминий мягкий отожжённый).

Характеристики алюминия АПТ занимают промежуточное положение в сравнении с АТ и АМ. Если алюминиевый проводник сравнивать с медным, той же проводимости, то окажется, что его сечение выше на +60%, а масса меньше на -48%. Повышенным пределом прочности при разрыве обладает алюминиевый сплав алдрей. В алюминий добавляют менее половины процента магния, до 0,7% кремния и менее 0,3% железа. Соединение Mg2Si упрочняет материал, но растворяется в ограниченном количестве.

Источник