Konštrukčné komponenty drôtových a káblových výrobkov možno vo všeobecnosti rozdeliť na štyri hlavné konštrukčné časti: vodiče, izolačné vrstvy, tieniace vrstvy a plášte, ako aj výplňové prvky a ťahové prvky atď. Podľa požiadaviek na použitie a scenárov použitia výrobkov majú niektoré výrobky mimoriadne jednoduchú konštrukciu s iba jednou konštrukčnou zložkou, drôtom, ako napríklad nadzemné holé vodiče, vodiče trolejového vedenia, medeno-hliníkové prípojnice (prípojnice) atď. Vonkajšia elektrická izolácia týchto výrobkov je zabezpečená použitím izolátorov a priestorových odstupov počas inštalácie a pokládky (t. j. použitím vzduchovej izolácie).
Prevažná väčšina drôtových a káblových výrobkov má úplne rovnaký tvar prierezu (bez ohľadu na výrobné chyby) a je vo forme dlhých pásov. To je dané vlastnosťou, že sa používajú na vytváranie obvodov alebo cievok v systémoch alebo zariadeniach. Preto je pri štúdiu a analýze štrukturálneho zloženia káblových výrobkov potrebné pozorovať a analyzovať iba z ich prierezov.
Nasleduje podrobná analýza zloženia konštrukcie kábla a materiálov kábla:
1. Zloženie káblovej konštrukcie: Vodič
Drôty sú najzákladnejšími a nenahraditeľnými hlavnými komponentmi produktov, ktoré vykonávajú funkciu prenosu prúdu alebo elektromagnetických vĺn. Drôt je skratka pre vodivé jadro.
Aké materiály sa používajú v káblových vodičoch? Materiály vodičov sú zvyčajne vyrobené z neželezných kovov s vynikajúcou elektrickou vodivosťou, ako je meď a hliník. Optické káble používané v optických komunikačných sieťach, ktoré sa v posledných troch desaťročiach rýchlo rozvíjali, používajú ako vodiče optické vlákna.
2. Zloženie káblovej štruktúry: Izolačná vrstva
Izolačná vrstva je zložka, ktorá pokrýva obvod drôtu a slúži ako elektrický izolant. To znamená, že môže zabezpečiť, aby prenášaný prúd alebo elektromagnetické vlny, svetelné vlny, putovali iba pozdĺž drôtu a netiekli smerom von. Potenciál na vodiči (t. j. rozdiel potenciálov vytvorený voči okolitým objektom, t. j. napätie) môže byť izolovaný. To znamená, že je potrebné zabezpečiť normálnu prenosovú funkciu drôtu a bezpečnosť vonkajších objektov a osôb. Drôty a izolačné vrstvy sú dve základné zložky, ktoré musia byť prítomné, aby sa káblové výrobky (s výnimkou holých drôtov) stali súčasťou.
Čo sú to izolačné materiály pre káble: V dnešných vodičoch a kábloch sa klasifikácia izolačných materiálov pre káble delí hlavne na dve kategórie: plasty a guma. Dominantné sú polymérne materiály, čo vedie k širokej škále drôtových a káblových výrobkov vhodných pre rôzne použitie a environmentálne požiadavky. Medzi bežné izolačné materiály pre vodiče a káble patrí polyvinylchlorid (PVC),zosieťovaný polyetylén (XLPE), fluoroplasty, gumové zmesi, etylénpropylénové gumové zmesi a silikónové gumové izolačné materiály.
3. Zloženie káblovej konštrukcie: Plášť
Keď sa drôtové a káblové výrobky inštalujú a prevádzkujú v rôznych prostrediach, musia existovať komponenty, ktoré chránia celý výrobok, najmä izolačnú vrstvu. Tou je plášť. Pretože izolačné materiály musia mať vynikajúce elektrické izolačné vlastnosti všetkého druhu, je potrebné požadovať extrémne vysokú čistotu a extrémne nízky obsah nečistôt v materiáloch. Často nie je možné zohľadniť ich ochrannú schopnosť voči vonkajšiemu svetu. Preto musia byť rôzne ochranné štruktúry zodpovedné za odolnosť voči rôznym mechanickým silám zvonku (t. j. pri inštalácii, na mieste použitia a počas používania), odolnosť voči atmosférickému prostrediu, odolnosť voči chemikáliám alebo olejom, prevenciu biologického poškodenia a zníženie nebezpečenstva požiaru. Hlavnými funkciami káblových plášťov sú hydroizolácia, spomaľovanie horenia, požiarna odolnosť a ochrana proti korózii. Mnohé káblové výrobky špeciálne navrhnuté pre dobré vonkajšie prostredie (ako napríklad čisté, suché a vnútorné prostredie bez mechanických vonkajších síl) alebo tie s izolačnými materiálmi, ktoré majú inherentnú mechanickú pevnosť a odolnosť voči poveternostným vplyvom, sa zaobídu bez zložky ochrannej vrstvy.
Aké typy materiálov na plášť káblov existujú? Medzi hlavné materiály na plášť káblov patrí guma, plast, povlak, silikón a rôzne vláknité výrobky atď. Charakteristickými vlastnosťami ochrannej vrstvy z gumy a plastu sú mäkkosť a ľahkosť a široko sa používajú v mobilných kábloch. Keďže však guma aj plast majú určitý stupeň priepustnosti vody, možno ich použiť iba vtedy, keď sa ako izolácia káblov používajú vysoko polymérne materiály s vysokou odolnosťou voči vlhkosti. Niektorí používatelia sa potom môžu pýtať, prečo sa na trhu ako ochranná vrstva používa plast? V porovnaní s vlastnosťami plastových plášťov majú gumové plášte vyššiu elasticitu a flexibilitu, sú odolnejšie voči starnutiu, ale ich výrobný proces je relatívne zložitejší. Plastové plášte majú lepšie mechanické vlastnosti a odolnosť voči vode a sú bohaté na zdroje, majú nízku cenu a ľahko sa spracovávajú. Preto sa na trhu používajú častejšie. Odborníci z odvetvia by mali poznamenať, že existuje aj iný typ kovového plášťa. Kovové plášte majú nielen mechanické ochranné funkcie, ale aj tieniacu funkciu uvedenú nižšie. Majú tiež vlastnosti, ako je odolnosť proti korózii, pevnosť v tlaku a ťahu a odolnosť voči vode, ktoré môžu zabrániť vniknutiu vlhkosti a iných škodlivých látok do vnútra izolácie kábla. Preto sa široko používajú ako plášte pre silové káble s papierovou izoláciou impregnovanou olejom so slabou odolnosťou voči vlhkosti.
4. Zloženie káblovej štruktúry: Tieniaca vrstva
Tieniaca vrstva je kľúčovou súčasťou káblových produktov na dosiahnutie izolácie elektromagnetického poľa. Dokáže nielen zabrániť úniku vnútorných elektromagnetických signálov a ich rušeniu s externými prístrojmi, meračmi alebo inými vedeniami, ale tiež blokuje vstup vonkajších elektromagnetických vĺn do káblového systému prostredníctvom prepojenia. Štrukturálne sa tieniaca vrstva nachádza nielen na vonkajšej strane kábla, ale nachádza sa aj medzi pármi alebo skupinami vodičov vo viacžilových kábloch a vytvára viacúrovňové „elektromagnetické izolačné clony“. V posledných rokoch sa s rastúcimi požiadavkami na vysokofrekvenčné komunikačné káble a ochranu pred rušením vyvinuli tienené materiály z tradičného metalizovaného papiera a polovodičových papierových pások na pokročilejšie kompozitné materiály, ako napríkladhliníkové fóliové mylarové pásky, medené fólie mylarové pásky a medené pásky. Bežné tieniace štruktúry zahŕňajú vnútorné tieniace vrstvy vyrobené z vodivých polymérov alebo polovodivých pások, ako aj vonkajšie tieniace vrstvy, ako je pozdĺžne ovinutie medenou páskou a opletená medená sieťovina. Medzi nimi sa opletená vrstva väčšinou používa pocínovaná meď na zvýšenie odolnosti proti korózii. Pre špeciálne aplikačné scenáre, ako sú káble s premenlivou frekvenciou používajúce kompozitné tienenie z medenej pásky + medeného drôtu, dátové káble používajúce pozdĺžne ovinutie hliníkovou fóliou + zjednodušený dizajn a lekárske káble vyžadujúce vysoko pokrytie postriebrenými medenými opletenými vrstvami. S príchodom éry 5G sa hybridná tieniaca štruktúra z hliníkovo-plastovej kompozitnej pásky a pocínovaného medeného drôtu stala hlavným riešením pre vysokofrekvenčné káble. Prax v priemysle ukazuje, že tieniaca vrstva sa vyvinula z doplnkovej štruktúry na nezávislú jadrovú zložku kábla. Výber materiálov pre ňu musí komplexne zohľadniť frekvenčné charakteristiky, ohybové vlastnosti a nákladové faktory, aby sa splnili požiadavky na elektromagnetickú kompatibilitu rôznych aplikačných scenárov.
5. Zloženie káblovej konštrukcie: Vyplnená konštrukcia
Mnohé drôtové a káblové produkty sú viacžilové. Napríklad väčšina nízkonapäťových silových káblov sú štvor- alebo päťžilové (vhodné pre trojfázové systémy) a mestské telefónne káble sa dodávajú v 800 pároch, 1200 pároch, 2400 pároch až 3600 pároch. Po káblovaní týchto izolovaných drôtových jadier alebo párov (alebo káblovaní v skupinách viackrát) existujú dva problémy: jedným je, že tvar nie je okrúhly, a druhým je, že medzi izolovanými drôtovými jadrami sú veľké medzery. Preto je potrebné počas káblovania pridať výplňovú štruktúru. Výplňová štruktúra má za cieľ zabezpečiť relatívne okrúhly vonkajší priemer kábla, čo prispieva k obaleniu a extrúzii plášťa a tiež k tomu, aby bola káblová štruktúra stabilná a vnútorná časť pevná. Počas používania (pri naťahovaní, stláčaní a ohýbaní počas výroby a kladenia) sa sila rovnomerne aplikuje bez poškodenia vnútornej štruktúry kábla. Preto, hoci je výplňová štruktúra pomocnou štruktúrou, je tiež nevyhnutná a existujú podrobné predpisy týkajúce sa výberu jej materiálu a tvarového návrhu.
Výplňové materiály pre káble: Vo všeobecnosti sa medzi výplňové materiály pre káble počíta polypropylénová páska, netkané PP lano, konopné lano alebo relatívne lacné materiály vyrobené z recyklovanej gumy. Aby sa mohol použiť ako výplňový materiál pre káble, musí mať vlastnosti, ktoré nespôsobujú nepriaznivé účinky na izolované jadro kábla, nie sú hygroskopické, nie sú náchylné na zmršťovanie a nekorodujú.
6. Zloženie konštrukcie kábla: Ťahové prvky
Tradičné drôtené a káblové výrobky sa spoliehajú na pancierovú vrstvu plášťa, aby odolali vonkajším ťahovým silám alebo ťahovým silám spôsobeným ich vlastnou hmotnosťou. Typickými štruktúrami sú pancierovanie z oceľovej pásky a pancierovanie z oceľového drôtu (napríklad pre podmorské káble sa používajú hrubé oceľové drôty s priemerom 8 mm, ktoré sa krútia, aby vytvorili pancierovú vrstvu). Aby sa však optické vlákna chránili pred menšími ťahovými silami a zabránilo sa miernej deformácii vlákien, ktorá by mohla ovplyvniť prenosový výkon, je štruktúra optického kábla vybavená primárnym a sekundárnym plášťom, ako aj špeciálnymi prvkami na ochranu pred ťahovými silami. Okrem toho, ak kábel slúchadiel mobilného telefónu má štruktúru, kde je okolo syntetických vlákien navinutý jemný medený drôt alebo tenká medená páska a na vonkajšej strane je extrudovaná izolačná vrstva, toto syntetické vlákno je ťahovým prvkom. Záverom možno povedať, že v špeciálnych, malých a flexibilných výrobkoch vyvinutých v posledných rokoch, ktoré vyžadujú viacnásobné ohýbanie a krútenie, zohrávajú ťahové prvky dôležitú úlohu.
Aké materiály sú súčasťou ťahových komponentov káblov: oceľové pásy, oceľové drôty a fólie z nehrdzavejúcej ocele
Čas uverejnenia: 25. apríla 2025