Vodiče a kabely s pryžovou izolací: druhy, výhody a nevýhody, materiály, technologie výroby

Dráty a kabely s pryžovou izolací se používají pro připojení pantografů a distribuci elektřiny v sekundárních sítích elektrického proudu a jsou také široce používány v průmyslu, zemědělství, dopravě, stavebnictví a každodenním životě.

Typy kabelů a vodičů s pryžovou izolací

Kabely, vodiče a kabely s pryžovou izolací lze rozdělit do následujících skupin:

• instalační kabely, dráty a kabely;
• napájecí kabely;
• ovládací kabely;
• Ohebné kabely a dráty pro hadice;
• námořní kabely a dráty;
• kabely těla;
• dráty pro elektrická kolejová vozidla;
• dráty letadel, automobilů a traktorů.

Použití pryžové nebo plastové izolace není způsobeno ani tak touhou získat ohebný kabel, jako spíše pro usnadnění a zjednodušení kabelových svorek.

Použití olověného pláště neumožňuje využít zvýšenou pružnost izolační vrstvy kabelu, a proto v případech, kdy je potřeba kabel se zvýšenou pružností, se nepoužije olovo, ale hadicové pláště z vulkanizované pryže nebo plastu. použitý.

Vysoká průměrná dielektrická pevnost pryžové izolace ve většině případů nemůže být použita kvůli přítomnosti slabých míst v izolační vrstvě, což vyžaduje zvýšení tloušťky izolační vrstvy ve srovnání například s impregnovanou papírovou izolací a vede k nadměrná spotřeba ochranných materiálů nátěry.ke zvětšení průměru kabelu.

Počáteční fází výroby je natahování vícežilových drátů pro dráty, kabely a šňůry z pocínovaných a nepocínovaných měděných drátů.

Technologie výroby vodičů a kabelů s pryžovou izolací

Mezi hlavní procesní operace patří výroba pryže a plastu a jejich aplikace na jádro nebo drát.Výroba pryže zahrnuje plastifikační guma a zavedení plniv (křída, mastek), změkčovadel, zlepšujících látek a vulkanizačních činidel.

Kaučuková směs se na jádro nanáší lisováním za tepla na šnekových lisech nebo lisováním za studena na speciálních profilovaných válcích. Tloušťka pryžové izolace závisí na velikosti průřezu vodiče a jmenovitém napětí vodiče nebo kabelu, přičemž tloušťka pláště hadice je určena průměrem kabelu.

Tloušťka pláště se může lišit od 1 do 8 mm u pryžových hadic a od 2 do 4 mm u plášťů z vinylového PVC.

Pryžová izolace se po aplikaci na jádro studenou nebo horkou metodou vulkanizuje, aby izolační vrstva získala potřebné fyzikální vlastnosti: mechanickou pevnost a pružnost. Plastové obaly nevyžadují vulkanizaci.

Na vrstvu pryžové izolace drátů je naneseno opletení z bavlněné příze, které může být impregnováno bitumenem nebo jinou kompozicí nebo pokryto vrstvou nitrolaku (letecké a automobilové dráty).

Zbytek technologických operací, jako je stočení do kabelu a umístění ochranných krytů, se provádí stejně jako u ostatních. kabelové produkty.

Výhody a nevýhody pryžové izolace

Vysoké elektrické a mechanické vlastnosti pryžové izolace umožnily realizovat řadu drátěných a kabelových konstrukcí pracujících v extrémně obtížných pracovních podmínkách (řezání, těžba dřeva, bagry atd.).

Široký rozsah hodnot měrného odporu (od 1013 do 1017 omcm) a značné rozdíly dielektrická konstanta v závislosti na složení kaučuku a technologii jeho výroby poskytnout možnost výroby izolace vodičů a kabelů různých typů.

Spolu s pozitivními vlastnostmi pryžové izolace existují také negativní vlastnosti, z nichž nejcharakterističtější jsou následující:

• přítomnost vzduchových bublin a filmů v izolační vrstvě;
• nestabilita vulkanizované pryže vůči ozónu;
• vliv mechanických sil a napětí na dielektrickou pevnost izolace;
• snížení mechanických a elektrických vlastností pryže při zahřívání;
• heterogenita makrostruktury (přítomnost zrn plniv, nečistot atd.);
• znatelná propustnost vlhkosti a absorpce vlhkosti;
• nízká odolnost vůči účinkům ropných produktů a minerálních olejů;
• ztráta mechanických vlastností v závislosti na délce ohřevu za přítomnosti vzdušného kyslíku (tepelné stárnutí).

Pryžové izolační materiály a technologické vlastnosti

Vulkanizovaný kaučuk přes přírodní a syntetický kaučuk se používá k výrobě různých typů kabelových výrobků a hraje tak významnou roli ve výrobě kabelů.

S největšími obtížemi se setkáváme při použití pryžové izolace pro výrobu vysokonapěťových střídavých vodičů a kabelů, například pro silové kabely 6 a 10 kV, které napájejí elektřinu pohybující se bagry, bagry, stroje na rašelinu, elektrické traktory atd.

Nedostatečná ozónová odolnost pryže vede k rychlé destrukci a prudkému snížení životnosti takového kabelu. V těchto případech se používá speciální ozónu odolná pryž, která je méně náchylná na působení ozónu a plášť je lakován jako ochranný nátěr.

Byly vyvinuty kaučukové receptury odolné vůči oleji a benzínu, které umožňují výrobu pryžové izolace pro kabelová tělesa pracující v ropných vrtech při vysokých teplotách za zvláště náročných podmínek. Vysokonapěťové zapalovací dráty pracují při vysoké intenzitě elektrického pole a v širokém rozsahu teplot od -50 do + 150 °C.

Složení pryžové izolace zahrnuje následující základní materiály:

• Guma — přírodní (NK) nebo syntetická (SK);
• Plniva — křída, kaolin, mastek atd.
• Změkčovadla - kyselina stearová, parafín, vazelína, bitumen atd.
• Výztuhy zlepšují mechanické vlastnosti pryžových směsí (uhlí).

Množství kaučuku v kaučukových směsích používaných při výrobě drátů a kabelů se pohybuje (hmotnostně) v rozmezí od 25 do 60 % a celkové množství všech plniv - od 70 do 35 % / Asi 2 % připadá na změkčovadla a asi 1,5 % pro vulkanizátory (síra).

V současné době se kaučuk široce používá k izolaci vodičů a kabelů, jejichž vulkanizace se provádí díky síře uvolněné během vulkanizace při rozkladu některých sloučenin síry, například tetramethylthiuramdisulfidu (thiuram). Takové „bezsirné“ pneumatiky mají zvýšenou tepelnou odolnost a tedy i dlouhou životnost. Mechanické vlastnosti této pryže jsou o něco nižší než u pryže vulkanizované sírou.

Zvláště je třeba poznamenat, že pryže bez síry nebo, jak se jim říká, žáruvzdorné pryže nepůsobí destruktivně na měděné vodiče drátu nebo kabelu, a proto není třeba drát a vodiče pocínovat. jít do výroby pryží izolovaných vodičů a kabelů.

Spolu s kaučuky, jak již bylo zmíněno dříve, se široce používají syntetické termoplastické materiály, nazývané také elastomery.

Mezi ně je třeba zařadit především velmi běžnou plastovou směs z PVC pryskyřice, která je široce používána v kabelovém průmyslu, především pro výrobu vodičů nízkého napětí a ochranných povlaků kabelů (hadic).

PVC pryskyřice se získává polymerací vinylchloridu. Elastická látka se získá smícháním jemně rozptýlené pryskyřice se změkčovadly, stabilizátorem a plnivem.

Jako plniva se nejčastěji používají bílé saze, kaolin, jako změkčovadla trichrysylfosfát, dibutidftalát aj.Kromě PVC se používají také kopolymery vinylchloridu, například s vinylacetátem.

Hlavní nevýhody PVC izolace:

• nedostatečné elektrické vlastnosti (nedostatečný izolační odpor a velká hodnota tečny úhlu dielektrické ztráty), což se vysvětluje přítomností změkčovadel a také snadnou eliminací Cl iontu v PVC pryskyřici;
• nedostatečná mrazuvzdornost.

Vhodnou volbou změkčovadel lze dosáhnout uspokojivých elektrických charakteristik.

Mezi pozitivní vlastnosti PVC patří:

• vysoká odolnost proti tepelnému stárnutí;
• odolnost proti účinkům olejů a jakýchkoli maziv;
• vysoká odolnost proti opotřebení;
• voděodolnost;
• odolnost vůči řadě rozpouštědel, kyselin a zásad, kromě 93% kyseliny sírové a ledové kyseliny octové; benzen je nepříznivě ovlivněn rozpouštědly, což snižuje pevnost v tahu plastové směsi vystavené působení benzenu po dobu 12 dnů více než 7krát a měrnou objemovou odolnost 2-2,5krát;
• nehořlavost.

Polyetylen je široce používán pro výrobu vysoce kvalitní izolace vodičů a kabelů... Jde o poměrně měkký materiál (při zahřátí na 70 °C jeho hustota rovnoměrně klesá), který má dobrou mrazuvzdornost a odolnost proti ozónu a je široce používané pro izolaci jako energie (XLPE izolované kabely) a vysokofrekvenční dráty a kabely.

Kvalita plastové směsi je dána nejen vlastnostmi základního polymeru, ale do značné míry správným výběrem a kvalitou plniv a změkčovadel.Výběr plniv a změkčovadel je velkou výzvou pro výrobce, kteří chtějí získat požadované vlastnosti.

Všechny technicky a ekonomicky nejobtížnější úkoly, například získání pryže odolné vůči ozónu atd., se řeší volbou základního plastu nebo syntetického materiálu s potřebnými vlastnostmi.

Při současném stavu chemie lze v blízké budoucnosti očekávat výskyt řady syntetických materiálů, jejichž použití umožní zcela vyřešit dosud neřešené problémy s izolací vodičů a kabelů.