Ledningar och kablar med gummiisolering: typer, fördelar och nackdelar, material, produktionsteknik

Gummiisolerade ledningar och kablar används för att ansluta strömavtagare och distribuera elektricitet i sekundära elektriska strömnät, och används också i stor utsträckning inom industri, jordbruk, transport, konstruktion och det dagliga livet.

Typer av kablar och ledningar med gummiisolering

Kablar, ledningar och kablar med gummiisolering kan delas in i följande grupper:

• installationskablar, ledningar och kablar;
• Strömkablar;
• kontrollkablar;
• flexibla kablar och ledningar för slangar;
• marina kablar och ledningar;
• kablar för karosser;
• vajrar för elektrisk rullande materiel;
• kablar till flygplan, bilar och traktorer.

Användningen av gummi- eller plastisolering orsakas inte så mycket av önskan att få en flexibel kabel, eftersom det görs för att underlätta och förenkla kabelterminalerna.

Användningen av en blymantel gör det inte möjligt att använda den ökade flexibiliteten hos kabelns isoleringsskikt, och i de fall då en kabel med ökad flexibilitet behövs, används inte bly, utan slangmantel av vulkaniserat gummi eller plast. Begagnade.

Den höga genomsnittliga dielektriska hållfastheten hos gummiisolering kan i de flesta fall inte användas på grund av förekomsten av svaga ställen i isoleringsskiktet, vilket nödvändiggör en ökning av tjockleken på isoleringsskiktet jämfört med t.ex. impregnerad pappersisolering och leder till en överdriven förbrukning av skyddsmaterial beläggningar.för att öka kabelns diameter.

Det första steget i produktionen är sträckning av flerkärniga trådar för trådar, kablar och sladdar från förtennade och oförtennade koppartrådar.

Teknik för tillverkning av ledningar och kablar med gummiisolering

Den huvudsakliga processverksamheten omfattar tillverkning av gummi och plast och deras applicering på en kärna eller tråd Tillverkningen av gummi omfattar bl.a. mjukgörande gummi och införandet av fyllmedel (krita, talk), mjukgörare, förbättringsmedel och vulkaniseringsmedel.

Gummiblandningen appliceras på kärnan genom varmpressning på snäckpressar eller kallpressning på specialprofilerade rullar. Tjockleken på gummiisoleringen beror på storleken på trådens tvärsnitt och trådens eller kabelns märkspänning, medan tjockleken på slangmanteln bestäms av kabelns diameter.

Manteltjockleken kan variera från 1 till 8 mm för gummislangar och från 2 till 4 mm för vinyl PVC-mantel.

Gummiisoleringen, efter att ha applicerats på kärnan med en kall eller varm metod, vulkaniseras för att ge isoleringsskiktet de nödvändiga fysiska egenskaperna: mekanisk styrka och elasticitet. Plastfolier kräver inte vulkanisering.

På toppen av skiktet av gummiisolering av trådarna appliceras en fläta av bomullsgarn, som kan impregneras med bitumen eller annan komposition eller täckas med ett skikt av nitrolack (flyg- och biltrådar).

Resten av de tekniska operationerna, som att tvinna in i en kabel och placera skyddskåpor, utförs på samma sätt som för övriga. kabelprodukter.

Fördelar och nackdelar med gummiisolering

De höga elektriska och mekaniska egenskaperna hos gummiisolering gjorde det möjligt att realisera ett antal tråd- och kabelkonstruktioner som arbetar under extremt svåra arbetsförhållanden (kapning, avverkning, grävmaskiner, etc.).

Ett brett utbud av resistivitetsvärden (från 1013 till 1017 omcm) och avsevärd variation dielektrisk konstant beroende på gummisammansättningen och tekniken för dess produktion, ger möjlighet till produktion isolering av ledningar och kablar av olika slag.

Tillsammans med de positiva egenskaperna hos gummiisolering finns det också negativa, varav de mest karakteristiska är följande:

• närvaron av luftbubblor och filmer i isoleringsskiktet;
• instabilitet hos vulkaniserat gummi mot ozon;
• påverkan av mekaniska krafter och spänningar på isoleringens dielektriska styrka;
• minskning av de mekaniska och elektriska egenskaperna hos gummi vid uppvärmning;
• heterogenitet av makrostrukturen (närvaro av korn av fyllmedel, föroreningar, etc.);
• märkbar fuktpermeabilitet och fuktabsorption;
• låg motståndskraft mot effekterna av petroleumprodukter och mineraloljor;
• förlust av mekaniska egenskaper beroende på uppvärmningens varaktighet i närvaro av atmosfäriskt syre (termisk åldring).

Gummiisoleringsmaterial och tekniska egenskaper

Vulkaniserat gummi framför naturligt och syntetiskt gummi används för att tillverka olika typer av kabelprodukter och spelar därmed en betydande roll vid kabeltillverkning.

De största svårigheterna möter man vid användning av gummiisolering för framställning av högspänningsväxelströmsledningar och -kablar, till exempel för 6 och 10 kV elkablar som levererar el till rörliga grävmaskiner, mudderverk, torvmaskiner, eltraktorer m.m.

Gummits otillräckliga ozonbeständighet leder till snabb förstörelse och en kraftig minskning av livslängden för en sådan kabel. I dessa fall används ett speciellt ozonbeständigt gummi, som är mindre mottagligt för inverkan av ozon, och skalet är lackerat som en skyddande beläggning.

Olje- och bensinbeständiga gummirecept har utvecklats som möjliggör tillverkning av gummiisolering för kabelkroppar som arbetar i oljekällor vid höga temperaturer under särskilt svåra förhållanden. Högspänningständningsledningar arbetar med hög elektrisk fältstyrka och i ett brett temperaturområde från -50 till + 150 ° C.

Sammansättningen av gummiisoleringen inkluderar följande grundmaterial:

• Gummi — naturligt (NK) eller syntetiskt (SK);
• Fyllmedel - krita, kaolin, talk, etc.
• Mjukgörande medel - stearinsyra, paraffin, vaselin, bitumen, etc.
• Förstärkningar förbättrar de mekaniska egenskaperna hos gummiblandningar (kimrök).

Mängden gummi i gummiblandningar som används vid tillverkning av ledningar och kablar varierar (efter vikt) i intervallet från 25 till 60%, och den totala mängden av alla fyllmedel - från 70 till 35% / Cirka 2% faller på mjukgörare och ca 1,5 % för vulkanisatorer (svavel).

För närvarande används gummi i stor utsträckning för att isolera ledningar och kablar, vars vulkanisering utförs på grund av svavel som frigörs under vulkanisering under nedbrytningen av vissa svavelföreningar, till exempel tetrametyltiuramdisulfid (tiuram). Sådana "svavelfria" däck har ökad värmebeständighet och därför lång livslängd. De mekaniska egenskaperna hos detta gummi är något lägre än för svavelvulkaniserat gummi.

Det bör särskilt noteras att svavelfria eller, som de kallas, värmebeständiga gummin inte har en destruktiv effekt på kopparledarna i en tråd eller kabel, och därför finns det inget behov av förtenning av tråden och ledarna som gå in i produktionen av gummiisolerade ledningar och kablar.

Tillsammans med gummin, som tidigare nämnts, används i stor utsträckning syntetiska termoplastiska material, även kallade elastomerer.

Bland dem bör det först och främst inkluderas en mycket vanlig plastblandning gjord av PVC-harts, som används i stor utsträckning inom kabelindustrin, främst för produktion av lågspänningsledningar och kabelskyddsbeläggningar (slangar).

PVC-harts erhålls genom polymerisation av vinylklorid. Resåren erhålls genom att blanda finfördelat harts med mjukgörare, stabiliseringsmedel och fyllmedel.

Vit kimrök, kaolin används oftast som fyllmedel och trichrysylfosfat, dibutidftalat etc. används som mjukgörare.Förutom PVC används även sampolymerer av vinylklorid, till exempel med vinylacetat.

De största nackdelarna med PVC-isolering:

• otillräckliga elektriska egenskaper (otillräcklig isolationsresistans och ett stort värde på tangenten för den dielektriska förlustvinkeln), vilket förklaras av närvaron av mjukgörare, såväl som lättheten att eliminera Cl-jonen i PVC-harts;
• otillräcklig frostbeständighet.

Med ett lämpligt val av mjukgörare kan tillfredsställande elektriska egenskaper uppnås.

De positiva egenskaperna hos PVC inkluderar:

• hög motståndskraft mot värmeåldring;
• motstånd mot effekterna av oljor och eventuella smörjmedel;
• hög slitstyrka;
• vattentålighet;
• motståndskraft mot ett antal lösningsmedel, syror och baser, förutom 93 % svavelsyra och isättika; bensen påverkas negativt av lösningsmedel, vilket minskar draghållfastheten hos plastföreningen som utsätts för verkan av bensen i 12 dagar med mer än 7 gånger, och den specifika volymresistensen med 2-2,5 gånger;
• icke brandfarlighet.

Polyeten används i stor utsträckning för tillverkning av högkvalitativ isolering av ledningar och kablar... Det är ett relativt mjukt material (när det värms upp till 70 ° C, minskar dess densitet jämnt), som har god frostbeständighet och ozonbeständighet, och är används ofta för isolering som energi (XLPE isolerade kablar) och högfrekventa ledningar och kablar.

Kvaliteten på plastblandningen bestäms inte bara av egenskaperna hos den grundläggande polymeren, utan till stor del av det korrekta valet och kvaliteten på fyllmedel och mjukgörare.Valet av fyllmedel och mjukgörare är en stor utmaning för tillverkare som vill få de egenskaper som krävs.

Alla de svåraste uppgifterna i tekniska och ekonomiska termer, till exempel att få ozonbeständigt gummi etc., löses genom att välja det grundläggande plast- eller syntetiska materialet med nödvändiga egenskaper.

Med det nuvarande tillståndet av kemi kan utseendet av ett antal syntetiska material förväntas inom en snar framtid, vars användning kommer att göra det möjligt att helt lösa de fortfarande olösta problemen med isolering av ledningar och kablar.