Ledninger og kabler med gummiisolering: typer, fordele og ulemper, materialer, produktionsteknologi

Gummiisolerede ledninger og kabler bruges til at forbinde strømaftagere og distribuere elektricitet i sekundære elektriske strømnetværk, og er også meget brugt i industri, landbrug, transport, byggeri og dagligdagen.

Typer af kabler og ledninger med gummiisolering

Kabler, ledninger og kabler med gummiisolering kan opdeles i følgende grupper:

• installationskabler, ledninger og kabler;
• strømkabler;
• kontrol kabler;
• fleksible kabler og ledninger til slanger;
• marine kabler og ledninger;
• kabler til krop;
• ledninger til elektrisk rullende materiel;
• kabler til fly, biler og traktorer.

Brugen af ​​gummi- eller plastisolering skyldes ikke så meget ønsket om at få et fleksibelt kabel, men det er gjort for at lette og forenkle kabelterminalerne.

Brugen af ​​en blykappe gør det ikke muligt at bruge den øgede fleksibilitet af kablets isoleringslag, og derfor er der i de tilfælde, hvor der er behov for et kabel med øget fleksibilitet, ikke bly, men slangekapper af vulkaniseret gummi eller plast. Brugt.

Den høje gennemsnitlige dielektriske styrke af gummiisolering kan i de fleste tilfælde ikke udnyttes på grund af tilstedeværelsen af ​​svage steder i isoleringslaget, hvilket nødvendiggør en forøgelse af tykkelsen af ​​isoleringslaget sammenlignet med for eksempel imprægneret papirisolering og fører til en for stort forbrug af beskyttelsesmaterialer belægninger.for at øge kablets diameter.

Den indledende fase af produktionen er strækningen af ​​flerkernetråde til ledninger, kabler og ledninger fra fortinnede og ufortinnede kobbertråde.

Teknologi til fremstilling af ledninger og kabler med gummiisolering

De vigtigste procesoperationer omfatter fremstilling af gummi og plast og deres påføring på en kerne eller wire.Produktionen af ​​gummi omfatter bl.a. plastificerende gummi og introduktion af fyldstoffer (kridt, talkum), blødgøringsmidler, forbedringsmidler og vulkaniseringsmidler.

Gummiblandingen påføres kernen ved varmpresning på snekkepresser eller koldpresning på specielle profilerede ruller. Tykkelsen af ​​gummiisoleringen afhænger af størrelsen af ​​ledningens tværsnit og ledningens eller kablets nominelle spænding, mens tykkelsen af ​​slangekappen bestemmes af kablets diameter.

Kappens tykkelse kan variere fra 1 til 8 mm for gummislanger og fra 2 til 4 mm for vinyl PVC-kapper.

Gummiisoleringen vulkaniseres efter påføring på kernen ved en kold eller varm metode for at give isoleringslaget de nødvendige fysiske egenskaber: mekanisk styrke og elasticitet. Plastfolier kræver ikke vulkanisering.

På toppen af ​​laget af gummiisolering af ledningerne påføres en fletning af bomuldsgarn, som kan imprægneres med bitumen eller en anden sammensætning eller dækkes med et lag nitrolak (fly- og biltråde).

Resten af ​​de teknologiske operationer, såsom snoning i et kabel og anbringelse af beskyttelsesdæksler, udføres på samme måde som for de øvrige. kabelprodukter.

Fordele og ulemper ved gummiisolering

De høje elektriske og mekaniske egenskaber ved gummiisolering gjorde det muligt at realisere en række lednings- og kabelstrukturer, der arbejder under ekstremt vanskelige arbejdsforhold (skæring, skovning, gravemaskiner osv.).

En bred vifte af resistivitetsværdier (fra 1013 til 1017 omcm) og betydelig variation Dielektrisk konstant afhængigt af gummiets sammensætning og teknologien til dets produktion, giver mulighed for produktion isolering af ledninger og kabler af forskellige typer.

Sammen med de positive egenskaber ved gummiisolering er der også negative, hvoraf de mest karakteristiske er følgende:

• tilstedeværelsen af ​​luftbobler og film i isoleringslaget;
• ustabilitet af vulkaniseret gummi mod ozon;
• indflydelsen af ​​mekaniske kræfter og spændinger på isoleringens dielektriske styrke;
• reduktion af gummis mekaniske og elektriske egenskaber ved opvarmning;
• heterogenitet af makrostrukturen (tilstedeværelse af korn af fyldstoffer, urenheder osv.);
• mærkbar fugtpermeabilitet og fugtabsorption;
• lav modstand mod virkningerne af olieprodukter og mineralolier;
• tab af mekaniske egenskaber afhængigt af varigheden af ​​opvarmning i nærvær af atmosfærisk ilt (termisk ældning).

Gummiisoleringsmaterialer og teknologiske egenskaber

Vulkaniseret gummi over naturligt og syntetisk gummi bruges til fremstilling af forskellige typer kabelprodukter og spiller således en væsentlig rolle i kabelfremstilling.

De største vanskeligheder støder på ved anvendelse af gummiisolering til fremstilling af højspændings-vekselstrømsledninger og -kabler, for eksempel til 6 og 10 kV elkabler, der leverer strøm til bevægelige gravemaskiner, skrabere, tørvemaskiner, el-traktorer mv.

Den utilstrækkelige ozonbestandighed af gummiet fører til hurtig ødelæggelse og en kraftig reduktion i levetiden af ​​et sådant kabel. I disse tilfælde anvendes en speciel ozonbestandig gummi, som er mindre modtagelig for ozonpåvirkning, og skallen er lakeret som en beskyttende belægning.

Der er udviklet olie- og benzinbestandige gummiopskrifter, der muliggør fremstilling af gummiisolering til kabellegemer, der opererer i oliebrønde ved høje temperaturer under særligt hårde forhold. Højspændingstændingsledninger fungerer ved høj elektrisk feltstyrke og i et bredt temperaturområde fra -50 til + 150 ° C.

Sammensætningen af ​​gummiisoleringen omfatter følgende grundmaterialer:

• Gummi - naturlig (NK) eller syntetisk (SK);
• Fyldstoffer - kridt, kaolin, talkum osv.
• Blødgørende midler - stearinsyre, paraffin, vaseline, bitumen mv.
• Forstærkninger forbedrer de mekaniske egenskaber af gummiblandinger (carbon black).

Mængden af ​​gummi i gummiblandinger, der anvendes til fremstilling af ledninger og kabler varierer (efter vægt) i området fra 25 til 60%, og den samlede mængde af alle fyldstoffer - fra 70 til 35% / Omkring 2% falder på blødgøringsmidler og ca. 1,5 % for vulkanisatorer (svovl).

I øjeblikket bruges gummi i vid udstrækning til at isolere ledninger og kabler, hvis vulkanisering udføres på grund af svovl, der frigives under vulkanisering under nedbrydning af visse svovlforbindelser, for eksempel tetramethylthiuramdisulfid (thiuram). Sådanne "svovlfrie" dæk har øget varmebestandighed og derfor en lang levetid. De mekaniske egenskaber af dette gummi er lidt lavere end for svovlvulkaniseret gummi.

Det skal især bemærkes, at svovlfri eller, som de kaldes, varmebestandige gummier ikke har en ødelæggende effekt på kobberlederne i en ledning eller et kabel, og derfor er der ikke behov for fortinning af ledningen og lederne, der gå ind i produktionen af ​​gummiisolerede ledninger og kabler.

Sammen med gummier er der som tidligere nævnt i vid udstrækning syntetiske termoplastiske materialer, også kaldet elastomerer.

Blandt dem skal det først og fremmest inkluderes en meget almindelig plastikblanding lavet af PVC-harpiks, som er meget udbredt i kabelindustrien, hovedsageligt til produktion af lavspændingsledninger og kabelbeskyttende belægninger (slanger).

PVC-harpiks opnås ved polymerisation af vinylchlorid. Elastikken opnås ved at blande findelt harpiks med blødgørere, stabilisator og fyldstof.

Hvid kønrøg, kaolin bruges oftest som fyldstoffer, og trichrysylphosphat, dibutidphthalat osv. bruges som blødgøringsmidler.Udover PVC anvendes også copolymerer af vinylchlorid, for eksempel med vinylacetat.

De vigtigste ulemper ved PVC-isolering:

• utilstrækkelige elektriske egenskaber (utilstrækkelig isolationsmodstand og en stor værdi af tangenten af ​​den dielektriske tabsvinkel), hvilket forklares af tilstedeværelsen af ​​blødgøringsmidler samt letheden af ​​eliminering af Cl-ionen i PVC-harpiks;
• utilstrækkelig frostbestandighed.

Med et passende valg af blødgøringsmidler kan der opnås tilfredsstillende elektriske egenskaber.

De positive egenskaber ved PVC omfatter:

• høj modstand mod varmeældning;
• modstand mod virkningerne af olier og eventuelle smøremidler;
• høj slidstyrke;
• vandafvisende;
• modstandsdygtighed over for en række opløsningsmidler, syrer og baser, undtagen 93% svovlsyre og iseddike; benzen påvirkes negativt af opløsningsmidler, hvilket reducerer trækstyrken af ​​plastforbindelsen, der er udsat for virkningen af ​​benzen i 12 dage, med mere end 7 gange, og den specifikke volumenmodstand med 2-2,5 gange;
• ikke brændbarhed.

Polyethylen er meget udbredt til fremstilling af højkvalitetsisolering af ledninger og kabler... Det er et relativt blødt materiale (når det opvarmes til 70 °C, falder dets massefylde jævnt), som har god frostbestandighed og ozonbestandighed, og er meget brugt til isolering som energi (XLPE isolerede kabler) og højfrekvente ledninger og kabler.

Kvaliteten af ​​plastforbindelsen bestemmes ikke kun af den grundlæggende polymers egenskaber, men i høj grad af det korrekte valg og kvaliteten af ​​fyldstoffer og blødgøringsmidler.Valget af fyldstoffer og blødgørere er en stor udfordring for producenter, der ønsker at opnå de nødvendige egenskaber.

Alle de sværeste opgaver i teknisk og økonomisk henseende, for eksempel at få ozonbestandigt gummi osv., løses ved at vælge det grundlæggende plast- eller syntetiske materiale med de nødvendige egenskaber.

Med den nuværende kemitilstand kan udseendet af en række syntetiske materialer forventes i den nærmeste fremtid, hvis brug vil gøre det muligt fuldstændigt at løse de stadig uløste problemer med isolering af ledninger og kabler.