Конструктивные особенности проводов и кабелей

Конструкция силовых кабелей

Как устроены силовые кабели

Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил, изоляции, оболочек и защитных покровов. Кроме основных элементов в конструкцию кабеля могут входить экраны, жилы защитного заземления и заполнители.

Силовые кабели различают : по роду металла токопроводящих жил — кабели с алюминиевыми и медными жилами, по роду материалов, которыми изолируются токоведущие жилы, кабели с бумажной, с пластмассовой и резиновой изоляцией, по роду защиты изоляции жил кабелей от влияния внешней среды — кабели в металлической, пластмассовой и резиновой оболочке, по способу защиты от механических повреждений — бронированные и небронированные, по количеству жил — одно-, двух-, трех-, четырех-и пятижильные.

Каждая конструкция кабелей имеет свои обозначение и марку. Марка кабеля составляется из начальных букв слов, описывающих конструкцию кабеля.

Рис. 1. Сечения силовых кабелей: а — двухжильные кабели с круглыми и сегментными жилами, б — трехжильные кабели с поясной изоляцией и отдельными оболочками, в — четырехжильчые кабели с нулевой жилой круглой, секторной и треугольной формы, 1 — токопроводящая жила, 2 — нулевая жила, 3 — изоляция жилы, 4 — экран на токопроводящей жиле, 5 — поясная изоляция, 6 — заполнитель, 7 — экран на изоляции жилы, 8 — оболочка, 9 — бронепокров, 10 — наружный защитный покров

Элементы конструкции силовых кабелей и их назначение.

Токопроводящие жилы являются проводниками электрического тока . Силовые кабели имеют основные и нулевые жилы. Основные жилы используются для передачи электрической энергии, а нулевые — для прохождения разности токов фаз при и неравномерной нагрузке.

Токопроводящие жилы силовых кабелей изготовляют из алюминия и меди однопроволочными и многопроволочными. По форме жилы выполняют круглыми, секторными или сегментными (см. рис. 1).

Алюминиевые жилы кабелей до 35 мм2 включительно изготовляют однопроволочными, 50-240 мм2 — однопроволочными или многопроволочными, 300-800 мм2 — многопроволочными.

Медные жилы до 16 мм2 включительно изготовляют однопроволочными, 25 — 95 мм2 — однопроволочными или многопроволочными, 120 — 800 мм2 — многопроволочными.

Нулевая жила или жила защитного заземления, как правило, имеет сечение, уменьшенное по сравнению с основными жилами. Она бывает круглой, секторной или треугольной формы и располагается в центре кабеля или между его основными жилами (см. рис. 1).

Жила защитного заземления используется для соединения не находящихся под напряжением металлических частей электроустановки с контуром защитного заземления.

Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Применяется бумажная, резиновая и пластмассовая (поливинилхлоридная и полиэтиленовая) изоляция.

Изоляция, наложенная на жилу кабеля, называется изоляцией жилы , а наложенная поверх изолированных скрученных или параллельно уложенных жил многожильного кабеля, называется поясной изоляцией .

Бумажная изоляция кабелей пропитывается вязкими пропиточными составами (маслоканифольными или электроизоляционными синтетическими).

Недостатком кабелей с вязким пропиточным составом является крайне ограниченная возможность прокладки их по наклонным трассам, а именно — разность высот между концевыми их заделками не должна превышать: для кабелей с вязкой пропиткой до 3 кВ бронированных и небронированных в алюминиевой оболочке — 25 м, небронированных в свинцовой оболочке — 20 м, бронированных в свинцовой оболочке — 25 м, для кабелей с вязкой пропиткой 6 кВ бронированных и небронированных в свинцовой оболочке — 15 м, в алюминиевой — 20 м, для кабелей с вязкой пропиткой 10 кВ бронированных и небронированных в свинцовой и алюминиевой оболочке — 15 м.

Кабели с вязким пропиточным составом, свободная часть которого удалена, называют кабелями с обедненно-пропитанной изоляцией. Их применяют при прокладке на вертикальных и наклонных трассах без ограничения разности уровней, если это небронированные и бронированные кабели в алюминиевой оболочке на напряжение до 3 кВ, и с разностью уровней до 100 м — для любых других кабелей с обедненно-пропитанной изоляцией.

Для прокладки по вертикальным и крутонаклонным трассам без ограничения разности уровней изготовляют кабели с бумажной изоляцией, пропитанной особым составом на основе церезина или полиизобутилена. Этот состав имеет повышенную вязкость, вследствие чего при нагреве кабеля, проложенного вертикально или по крутонаклонной трассе, он не стекает вниз. Поэтому кабели с такой изоляцией можно прокладывать на любую высоту, так же как и кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией.

Резиновая изоляция выполняется из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией. Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ.

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией имеют изоляцию из поливинилхлоридного пластиката в виде сплошного слоя или из композиций полиэтилена. Также используются кабели с изоляцией из самозатухающего (не поддерживающего горения) и вулканизированного полиэтилена.

Экраны применяют для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Экраны выполняют из полупроводящей бумаги и алюминиевой или медной фольги.

Заполнители необходимы для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля с целью герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля. В качестве заполнителей применяют жгуты из бумажных лент или кабельной пряжи, нити из пластмассы или резины.

Оболочки силовых кабелей . Алюминиевая, свинцовая, стальная гофрированная, пластмассовая и резиновая негорючая (найритовая) оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой кислотами, газами и т. п.

Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.

Защитные покровы силовых кабелей . Так как оболочки кабелей могут повреждаться и даже разрушаться от химических и механических воздействий, их покрывают защитными покровами.

Защитные покровы предохраняют оболочки кабеля от внешних воздействий (коррозии, механических повреждений). К ним относятся подушка, бронепокров и наружный покров. В зависимости от конструкции кабеля применяют один, два или три защитных покрова.

Подушка накладывается на экран или оболочку для их защиты от коррозии и повреждения лентами или проволоками брони. Подушка выполняется из слоев пропитанной кабельной пряжи, поливинилхлоридных, полиамидных и других равноценных лент, крепированной бумаги, битумного состава или битума.

Для защиты от механических повреждений оболочки кабелей обматывают в зависимости от условий эксплуатации стальной ленточной или проволочной броней . Проволочную броню выполняют из круглых или плоских проволок.

Броня из плоских стальных лент защищает кабели только от механических повреждений. Броня из стальных проволок помимо этого воспринимает также и растягивающие усилия. Эти усилия возникают в кабелях при вертикальной прокладке кабелей на большую высоту или по крутонаклонным трассам.

Для предохранения брони кабелей от коррозии ее покрывают наружным покровом, выполненным из слоя кабельной или стеклянной пряжи, пропитанной битумным составом, а в некоторых конструкциях поверх слоев пряжи и битума накладывают выпрессованный поливинилхлоридный или полиэтиленовый шланг.

В шахтах, взрывоопасных и пожароопасных помещениях не допускается применять бронированные кабели обычной конструкции из-за наличия между оболочкой и броней кабеля «подушки» с содержанием горючего битума. В этих случаях должны применяться кабели с негорючей «подушкой» и наружный покров, изготовленный на основе стеклянной пряжи из штапельного стекловолокна.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

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:

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.
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: Интернет-магазин ELECTROTORG.RU

Новостной канал Элек.ру в Телеграм
Актуальные новости, обзоры и публикации портала в удобном формате.

Электрические провода. Виды и устройство. Маркировка и особенности

Электрические провода должны выполнять передачу электрической энергии от источника к потребителю. Свои задачи эти изделия должны выполнять длительное время, быть надежными, не допускать неисправностей. К таким изделиям относятся кабели и провода. Они применяются практически в любой отрасли промышленности и жизни человека. Электрические провода необходимы для образования замкнутой цепи электрического тока, не допуская его потери в этой цепи. Люди, которые не разбираются в вопросах электротехники, не отличают различные виды электрических проводов, приписывают все виды к одной категории.

Но это совершенно не так. Силовые провода используются в различных условиях работы, на разных магистралях, имеют много отличий в применении, по-разному устроена их структура, имеют конструктивные особенности. Линии электрических сетей могут состоять на своем протяжении, как из воздушных проводов, так и подземного кабеля.

Разветвление кабеля на воздушной линии осуществляется для специальных целей, необходимых по местным условиям.

Электрические провода

Провод имеет простейшую конструкцию, которую можно разделить на две части:

Жила из металла, предназначена для проведения электрического тока.
Изоляционный слой, предохраняющий жилу от контакта с посторонними проводниками, во избежание несанкционированной утечки тока.

В качестве изоляции может выступать и воздух, находящийся вокруг металлической жилы вместо оболочки из диэлектрических материалов. В этом случае провод изготавливается оголенным, а места крепления провода по его пути на несущих конструкциях (столбах) выполняют в виде изоляторов (стеклянные, керамические).

Жилы, проводящие электрический ток, изготавливают из медных сплавов и меди, а также алюминия. Наиболее инновационным материалом токопроводящей жилы в настоящее время является композитная алюмомедь. Она создана для лучшего использования свойств меди и алюминия.

Для выполнения специальных задач применяют жилы из сплавов стали, а также нихрома, серебра. В некоторых случаях для специального оборудования в жилах используют золото.

Жила кабеля, а часто и оплетка изготавливаются из ценных металлов, потому отходы кабеля подлежат вторичной переработке. В пунктах приема можно получить хорошую цену за кабель любого вида. Актуальные цены, по которым можно сдать кабель: https://citylom.ru/priem-kabelya

Особенности структуры токопроводящей жилы

Жила может быть в виде:

Цельный провод (одножилка), имеющий определенную длину.
Свитый из тончайших проволок (многожилка), действующих параллельно.

Провода с одной проволокой изготавливать намного проще. Они имеют жесткую форму, применяются для подачи электрического тока при жестком креплении к опорам, имеют малое сопротивление при передаче токов низкой частоты, постоянного тока.

Жилы, состоящие из множества проволок, имеют очень гибкую форму, хорошо проводят ток высокой частоты.

Виды проводов

Часто проводом называют изделие, в котором одна жила из проволоки. Но электрические провода могут иметь несколько жил, скрученных или сдвоенных, с тремя жилами и более.

Электрический кабель

Кабель имеет конструкцию сложнее, он создан для надежного функционирования при агрессивном действии негативных факторов внешней среды.

Число жил, проводящих ток, выбирают по условиям эксплуатации. Они между собой изолированы.

Кабель может иметь вспомогательные элементы:

Защитная оплетка из стали, брони из проволоки, либо пластика.
Наполнитель.
Сердечник.
Наружный экран.

Каждый элемент выполняет свои функции назначения для определенных условий.

Электрики должны знать основные группы, к которым относятся кабели и электропровода:

Силовые, действующие в установках для любых напряжений.
Контрольные, передают данные параметров разных систем.
Управления, применяют для подачи сигналов и команд автоматикой, либо вручную.
Связи, для обмена сигналами на разной частоте.

В обособленную группу включены кабели спецназначения:

Излучающие, применяются для подачи радиосигналов высокой частоты.
Нагревающие, преобразуют электроэнергию в тепло.

Токопроводящие жилы

Жилы кабелей изготавливаются по таким же правилам, как и жилы проводов, из различных материалов, с одним проводником, либо многопроволочными, защищены слоем изоляции. По гибкости структуры кабели делятся на 7 групп. Группа №1 включает в себя кабели, которые трудно сгибаются, имеют моножилу. Самая гибкая группа – это №7. Кабели этой группы являются самыми дорогостоящими.

Электрические провода с многопроволочными гибкими жилами перед установкой оборудуют специальными наконечниками в виде трубок (оконцевателей). В случае с проводом моножильным трубки не устанавливаются, так как в этом нет смысла.

Оболочка

Она выполняет функцию защиты жилы и ее изоляцию от повреждений окружающей среды, создает герметичность от влаги и других факторов, содержит несколько слоев из экранирующих и армирующих элементов.

Оболочка может состоять из:

Пластика.
Ткани.
Металла.
Усиленной резины.

Материалы на основе пластика служат для:

Изоляции жил и проводов с повышенными диэлектрическими характеристиками.
Образования шланга с высокой герметичностью, который защищает от повреждений и замыканий, с размещенной в нем структурой элементов.

Пропитанная специальным составом кабельная бумага применяется в кабелях высокого напряжения до 35 киловольт. Сшитый полиэтилен используется для образования изоляционных свойств кабеля, функционирующего в электроустройствах до 500 киловольт с повышенной надежностью и длительным сроком службы.

Для цепей высокого напряжения до 500 киловольт ранее производились кабели, наполненные маслом. Они состояли из экранированных жил, установленных внутри герметичной полости, наполненной маслом. После того, как стал применяться сшитый полиэтилен, конструкция масляных кабелей стала неактуальной.

Условия безопасности Кабельную продукцию подвергают специальной оценке, включающей в себя:

Поведение кабеля при замыкании в канале.
Может ли кабель держать долгие перегрузки.
Поведение кабеля при открытом огне, возможность распространения огня при пожаре.
Наличие токсичных веществ при горении.

Возникновение замыканий

Во время замыканий жил образуется высокая температура, которая передается другим кабелям, расположенным рядом, нагревает их, может провоцировать горение. В результате этого образуются газы, которые создают повышенное давление, происходит нарушение герметичности канала кабеля. Далее, в канал проникает воздух, обогащенный кислородом, развивается пожар.

Длительные перегрузки

Электрический ток большой величины нагревает металлические жилы и диэлектрический слой изоляции вместе с оболочкой. Начинаются химические реакции, разрушающие изоляционный слой, образуются газы, которые смешиваются с воздухом, образуется пламя огня.

Распространение огня

Оболочка из пластика и некоторых сортов полиэтилена может провоцировать горение. Это дает возможность возникновению пожара. Большая опасность возникает в том случае, когда кабели расположены вертикально.

По распространяемости горения электрические провода делятся на:

Обычную.
Не способствующая продолжению горения в одинарной прокладке: горизонтально и вертикально.
Не распространяющая пламя, из нескольких прокладок: горизонтально и вертикально.
Огнестойкие.

Главным свойством этих процессов можно считать удельную теплоту горения проводов или кабелей, которая определяется путем эксперимента.

Выделение вредных веществ

Ведется учет реагирования кабеля на внешний пожар. Изоляция может выделять вредные вещества просто при нагревании, без горения. Такие кабели нельзя применять в общественных местах.

Требования к кабелям Для увеличения надежности и безопасной работы кабели оценивают по:

Стойкости к пожару.
Стойкости к нагреву изоляции.
Методу разделки концов.
Защите от влаги.

Электрический шнур

Конструкция шнура – это изделие, среднее между кабелем и изолированным проводом. Шнур выполнен по специальной технологии для создания гибкости и длительной работы.

Шнур служит для создания соединения питающей сети с передвижным электроустройством. К бытовым устройствам, оснащенным шнурами, относятся: чайники, утюги, лампы и т.д.

Маркировка Для различия электрические провода маркируются при следующих обстоятельствах:

На заводе при изготовлении.
При установке.

В маркировку входит:

Цветовая разметка изоляции.
Надписи на оболочке.
Этикетки и бирки.

Маркировка дает возможность:

Выяснить назначение и конструкцию кабеля.
Сделать анализ свойств.
Сделать оценку применения.

Маркировка при эксплуатации добавляет сведения к имеющейся информации и производится надписями и бирками, на которых указывают схемы и пути прокладки кабеля, жил между элементами. Маркировка может дополняться электронными маркерами. Это дает возможность определить кабель в многочисленном скоплении кабелей.

Европейская маркировка Идентификация проводов по цвету

Изоляция провода окрашивается по всей длине одним цветом, либо наносятся цветные метки. Стандарт определяет порядок применения разметки по определенным цветам.

Для зеленого и желтого цветов допускается только их комбинация на маркировке одной оболочки. Отдельно маркировать этими цветами запрещается. Такая маркировка по цветам служит для обозначения защищенных проводников.

Для выделения средних проводников применяют светло-синий цвет. Электрические провода фаз маркируют черным, серым и коричневым цветом.

Идентификация изоляции проводов с помощью букв и цифр

Такие методы маркировки определяют составные части конструкций проводов и кабелей. Но в них нет полного перечня информации о проводах. Такие сведения нужно искать в специальной литературе.

Конструктивные особенности проводов и кабелей

Конструктивные элементы
Обзор параметров
Токопроводящая жила
Изоляция
Экран
Оболочка
Защитный покров

Конструктивные элементы

Любой электрический проводник состоит из следующих частей, далеко не всегда из всех сразу, может только из нескольких:

Токопроводящая жила. Служит для проведения тока при минимально возможном нагреве. Основные требования, предъявляемые к жилам: хорошая гибкость, устойчивость к образованию коррозии, высокая электропроводимость и конечно же низкая стоимость.
Изоляция. Барьер, который должен обеспечивать как можно большее сопротивление проходящей по жиле электрической энергии. Изолирующий слой должен обладать как можно большими диэлектрическими свойствами, при этом в как можно большем диапазоне температур. Помимо этого изоляция должна быть гибкой.
Экран. Необходим для защиты токопроводящей жилы от всевозможных внешних электромагнитных помех. Требование к конструкции экранирующего слоя — 100% покрытие изоляции при изгибах.
Поясная изоляция. Служит для дополнительной защиты проводов и кабелей от пробоя.
Оболочка. Защищает проводник от механических повреждений, атмосферных явлений, а также проникновения влаги.
Защитный покров. Дополнительная оболочка, применяемая при эксплуатации кабельной продукции в тяжелых условиях.

Вот из этих отдельных элементов состоит конструкция кабелей и проводов. Если вы хотите больше узнать о разновидностях и особенностях применения каждой составляющей, ниже для вас предоставлен более подробный обзор.

Обзор параметров

Токопроводящая жила

Жилы кабелей, проводов и шнуров изготавливаются согласно действующему ГОСТ 22483-2012, который в свою очередь является стандартом и определяет сопротивление постоянному электрическому току 1-го км жилы при температуре +20⁰С. Чтобы выявить электрическое сопротивление нужно знать поперечное сечение, материал изготовления и класс проволоки. Рассмотрим каждый параметр по порядку, чтобы вы понимали, как он влияет на конструкцию электрических проводов и кабелей.

Класс проволоки может быть от 1 до 6. Чем выше класс, тем лучше гибкость проводника. К примеру, 1 и 2 класс используется для изготовления кабельной продукции, которая будет применяться исключительно для стационарной прокладки. Для подключения передвижных механизмов нужно использовать кабеля, класс гибкости у которых от 3 до 6.

Что касается материала изготовления, это очень важный параметр. Медь лучше проводит ток и при этом более устойчива к механическим повреждениям. Однако недостатками медных проводов являются более высокая стоимость и подверженность коррозии, особенно при высокой влажности и температуре. Алюминий дешевле и не так подвержен коррозии, однако он более хрупкий и образовывает оксидную пленку, из-за которой повышается переходное контактное сопротивление. Плюсы и минусы алюминиевой проводки мы рассматривали в отдельной статье.

Изоляция

Изолирующий слой может быть представлен следующими материалами:

Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ). Самый распространенный вид изоляции, который при комнатной температуре (+20⁰С) обладает высоким сопротивлением. Недостатками ПВХ пластиката является недостаточно хорошая гибкость, если сравнивать с резиной и тот факт, что при температуре +70⁰С и выше значительно снижается сопротивление изоляции провода. Достоинства поливинилхлоридного пластиката: невысокая цена, хорошая устойчивость к множеству химических реагентов, влаге, а также низкий уровень горючести.
Сшитый полиэтилен (СПЭ). Используется для изготовления высоковольтной кабельной продукции, прокладываемой подземным способом. Конструкция кабелей из сшитого полиэтилена обладает хорошей гибкостью, низкой гигроскопичностью (поглощение влаги) и возможностью нагрева до +130 °С. Недостатки СПЭ-кабелей — сложность изготовления, необходимость использования зарубежного оборудования, из-за чего стоимость изделия значительно выше аналогов.
Полиэтилен. Может быть низкой плотности (ПЭНП) и высокой (ПЭВП). Достоинства: диэлектрические свойства в 300 раз выше нежели у ПВХ изоляции, низкая гигроскопичность, устойчивость к химическим реагентам. Однако минусами полиэтилена являются снижение диэлектрических свойств провода при повышении температуры, слабая гибкость и в то же время высокая стоимость. Конструкция кабелей с изоляцией из полиэтилена хорошо себя зарекомендовала для прокладки стационарной проводки на промышленных объектах.
Электроизоляционная резина. Благодаря своей гибкости чаще всего используется для подключения передвижных механизмов и оборудования. Гибкая, дешевая, обладает высокими диэлектрическими свойствами. Однако теряет свои электроизоляционные характеристики при температуре выше +80 °С, подвержена повреждению от ультрафиолетового излучения и что самое опасное — не устойчива к горению.
Пропитанная бумажная изоляция (БПИ). Конструкция кабелей с бумажной изоляцией состоит из лент кабельной бумаги, пропитанной специальным вязким или же не стекающим составом. Требования к изготовлению данного вида кабелей — бумажные ленты не должны совпадать при накладывании одной на другую. Допускается не более трех совпадений или даже двух, если самая нижняя лента соприкасается к экранирующему слою либо токопроводящей жиле. Применение кабелей с БПИ изоляцией — прокладка высоковольтной линии в земле. Достоинства — низкая стоимость и высокие электроизоляционные свойства. Недостатки — впитывание влаги, высокая пожароопасность, низкая устойчивость к механическим повреждениям и текучесть изоляции при повышении температуры, из-за чего рекомендуется использовать проводник исключительно для горизонтальной прокладки.
Кремнийорганическая резина. Обладает высокой термостойкостью, электроизоляционными параметрами, хорошей прочностью и гибкостью. В то же время слабо устойчива к воздействию химических реагентов, конструкция провода разрушается при истирании и достаточно дорого стоит. Применяется, как правило, в условиях с повышенной температурой.
Политетрафторэтилен (ПТФЭ). Обладает хорошей стойкостью к механическим повреждениям даже при температуре до +250°С, при этом хорошо противостоит химическому воздействию. Минусы такого типа защиты — высокая стоимость и токсичность.

Экран

Следующим составляющим элементом конструкции кабелей и проводов является экранирующий слой, назначение которого — защита проводника от электромагнитных помех. Чаще всего экран используют в кабелях управления и высоковольтных кабельных линиях.

Основные типы экранов:

из металлизированной бумаги (если конструкция предусматривает БПИ изоляцию);
медная проволока (для ПВХ и резины);
оцинкованная проволока из стали (бронь+кран);
электропроводящая резина (при резиновом типе изоляции).

Экранирующий слой может быть наложен как на весь пучок жил, так и на каждую отдельно. Как правило, он гибкий и дополнительно позволяет защитить провод от механических повреждений, однако из-за наличия экрана в конструкции погонный метр изделия будет стоить дороже.

Оболочка

Этот элемент конструкции электрических кабелей и проводов защищает от негативного воздействия солнечного излучения, влаги, агрессивных веществ и конечно же механических повреждений.

Для кабельной продукции с пропитанной бумажной изоляцией используют свинцовую либо алюминиевую оболочку. Если же изолирующий слой представлен ПВХ пластиком либо резиной, то и оболочка соответственно может быть либо из ПВХ, либо из шланговой резины.

Свинцовая оболочка имеет хорошую гибкость и стойкость к химическому воздействию, ее можно спаять в полевых условиях. Минус в том, что свинец имеет маленькую температуру плавления, поэтому при воздействии тепла и вибрации могут возникать трещины в оболочке, вплоть до полного разрыва. С этими недостатками борются, добавляя в конструкцию присадки сурьмы и меди.

Алюминий более, чем в 2 раза прочнее свинца, устойчив к вибрациям, может выступать в качестве брони и даже экрана. Плохо только то, что алюминиевая оболочка кабеля имеет слабую стойкость к почвенной коррозии и к тому же дороже стоит.

ПВХ пластикат дешевый, слабо повреждается химическими веществами, обладает механической прочностью и в то же время достаточно герметичен. Однако у него плохая гибкость, слабая устойчивость к механическим нагрузкам и световому старению.

Шланговая резина, по сравнению с обычной, хорошо воспринимает растягивающие, ударные и крутящие нагрузки. Помимо этого она может быть устойчивой к маслу, низким температурам и воспламенению. Недостатки — разрушается при одновременном воздействии кислорода и солнечного излучения, при этом слабая устойчивость к химическому воздействию.

Защитный покров

Ну и последний элемент конструкции кабелей и электрических проводов — защитный покров, который может состоять из подушки, бронирующего слоя и внешнего покрова.

Назначение подушки — дополнительная защита изоляционного слоя от повреждения стальными лентами либо металлической проволокой, которые в свою очередь представляют бронь. Подушка может быть изготовлена из:

крепированной бумаги (обладает высоким удлинением до разрыва);
пластмассовых лент (альтернатива крепированной бумаге);
битумного состава (склеивает).

Бронирующий слой нужен, чтобы защитить конструкцию проводника от всякого рода механических воздействий. Стальные ленты не воспринимают растягивающие усилия, могут быть дополнительно защищены от воздействия коррозии. В частности два слоя стальных лент хорошо защищают от повреждений механического характера. Проволока предотвращает раскручивание скрутки жил и хорошо работает на растяжение. От механических повреждений не защищает.

Ну и внешний покров должен обеспечить кабелю герметичность, а также устойчивость к различным атмосферным явлениям. Может быть представлен кабельной пряжей из стекловолокна, дополнительно пропитанного битумом или же покров из пластмассы (ПВХ пластикат либо полиэтилен).

Как правило, указанный внешний покров может входить в конструкцию высоковольтных кабелей с БПИ изоляцией. Для проводов присущи легкие внешние покровы: хлопчатобумажная пряжа, стекловолокно, швейная или льняная нитка. Также оплетка может быть обработана противогрибковым или атмосферостойким составом либо вообще лаком, который защитит от попадания влаги.

Вот и все, что мы хотели рассказать о том, из чего состоит кабель и провод. Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно демонстрируются все отдельные элементы конструкции, порядок их размещения:

Как вы видите, конструкция проводов и кабелей может быть достаточно сложной, поэтому не составит труда выбрать подходящий вариант исполнения проводника для собственных условий!

Будет интересно прочитать:

Конструкция кабеля. Основные конструктивные элементы кабельных изделий.

Все кабельные изделия можно подразделить на три группы — непосредственно кабели, провода и шнуры.

Провода — это либо только неизолированная жила, либо жила и изоляция. Шнуры можно определить как провода повышенной гибкости.

Основными элементами кабелей являются токопроводящие жилы, изоляция, электрические экраны и защитные покровы, в том числе влагозащитные оболочки.

Токопроводящие жилы предназначены для направления потока ЭМ энергии или информации.
Для токопроводящих жил используется медная, алюминиевая и стальная проволока, а также проволока из сплавов низкого и высокого сопротивления. Диаметры кабельной проволоки могут быть от нескольких микрометров до 10 мм.

Читайте также Бани в Древней Греции

Основные требования к материалам токопроводящих жил: высокие электропроводность, механические характеристики и коррозионная стойкость, а также технологичность, экономичность и недефицитность. Высокая электропроводность и размер (площадь сечения) жил — это параметры, которые оказывают решающее влияние на допустимый ток нагрузки при передаче энергии или на затухание сигналов (потери) в информационных кабелях.

Значение электропроводности определяет выбор сечений токопроводящих жил. Высокие механические характеристики проводниковых материалов обеспечивают работоспособность кабельных изделий при растяжении, изгибе, кручении, вибрации. Высокая коррозионная стойкость обусловливает их сохранность при воздействии климатических и химических факторов. Под технологичностью проводниковых материалов понимают возможность получения проволок большой строительной длины, а также их надежного соединения путем пайки или сварки. Ввиду того что кабельная промышленность является одним из основных потребителей цветных металлов, экономичность и недефицитность проводниковых материалов также имеют важное значение.

Медь имеет наибольшую электропроводность среди всех металлов (исключая серебро). Она также обладает хорошей способностью к прокатке и волочению, что обеспечивает возможность получения проволоки большой длины (практически любой). Для предохранения медной проволоки от коррозии при повышенных температурах (более 100 °С) применяют защитные покрытия (лужение оловом или свинцово-оловянистыми сплавами), а при высоких температурах используют посеребренную или никелированную проволоку.

Алюминий по электропроводности уступает лишь меди (и серебру), и по этой причине (а также из-за его сравнительной дешевизны, легкости и неограниченных запасов в природе) он является основным материалом, заменяющим дефицитную медь.

Механические характеристики алюминия невысоки. Низкая по сравнению с медью стойкость алюминиевых проволок к многократным перегибам ограничивает область их применения условиями неподвижной (фиксированной) прокладки.

На воздухе алюминий покрыт (вследствие химической коррозии) тончайшей оксидной пленкой, которая препятствует дальнейшему окислению металла. Эта пленка является диэлектриком, что создает трудности при сращивании тонкой алюминиевой проволоки и приводит к недостаточной надежности таких соединений.

Одним из основных недостатков алюминиевой проволоки является ее сравнительно низкая технологичность. Механическая прочность этой проволоки при малых диаметрах соизмерима с усилиями, возникающими на технологическом оборудовании в процессе изготовления кабельных изделий, поэтому для кабельных изделий с алюминиевыми жилами используется проволока диаметром свыше 0,67 мм. Тонкая алюминиевая проволока (диаметром до 0,55 мм) используется только для изготовления эмалированных обмоточных проводов с наиболее простым технологическим циклом.

Из-за худшей электропроводности сечение алюминиевой проволоки должно быть в 1,68 раза больше, чем медной (для сохранения того же значения электрического сопротивления), или ее диаметр должен быть в 1,3 раза больше. По этой причине алюминиевые жилы используются для кабельных изделий, у которых изоляция и защитные покровы выполняются из недефицитных и недорогих материалов. При использовании, например, в качестве изоляции или защитных покровов таких дефицитных материалов, как фторопласты или свинец, применение алюминиевых жил экономически нецелесообразно,

В некоторых случаях для токопроводящих жил применяется стальная проволока (в неизолированных проводах воздушных линий передачи или воздушных линий связи, полевых проводах связи, кабелях для геофизических работ, миниатюрных кабельных изделиях и др.). Чаще стальную проволоку применяют в сталемедных или сталеалюминиевых токопроводящих жилах, в которых медная или алюминиевая проволока несет электрическую нагрузку, а стальная — обеспечивает повышенную механическую прочность.

Общей особенностью всех видов стальной проволоки, применяемой в кабельной технике, является необходимость защитных покрытий, что объясняется весьма низкой стойкостью стальной проволоки к любым видам коррозии.

Проволока из медных сплавов высокой проводимости применяется для упрочнения токопроводящих жил малых сечений. При этом она имеет более низкую проводимость по сравнению с проволокой из меди. В качестве таких сплавов применяют бронзу — сплав меди с оловом и другими металлами (хромом, бериллием, кадмием и др.), латунь — сплав меди с цинком, а также низколегированные сплавы меди (с общим количеством добавок таких элементов, как хром, цирконий, олово, титан, не более 1%).

Проволока из сплавов высокого сопротивления применяется в качестве токопроводящих жил обмоточных проводов, предназначенных для намотки магазинов сопротивлений, электроизмерительных приборов, реостатов, нагревательных приборов и нагревательных кабелей. Это такие сплавы, как манганин (сплав марганца, никеля и меди), константан (сплав никеля и меди с присадкой марганца) и нихром.

Изоляция предназначена для создания электрически прочного диэлектрического промежутка между токопроводящими жилами и между жилами и другими заземленными элементами (экранами, металлическими оболочками). Кроме того, очень часто изоляция должна обладать большой геометрической стабильностью размеров, что важно для кабелей связи, особенно радиочастотных. Материал, толщина и форма изоляции определяют максимальное значение рабочего напряжения данного кабельного изделия.

Электрические экраны применяются для создания в изоляции радиального электрического поля или защиты передаваемых информационных сигналов от ЭМ помех.

Защитные покровы, обычно состоящие из влагозащитной оболочки и наружных защитных покровов, предназначены для защиты всех элементов кабелей от механических, климатических и химических воздействий.

Влагозащитные оболочки предотвращают проникновение влаги внутрь изоляции; они могут быть металлическими (свинцовыми, алюминиевыми, стальными гофрированными), пластмассовыми (из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката) или резиновыми. Металлические оболочки обеспечивают полную защиту изоляции от влаги и поэтому применяются в тех случаях, когда материал изоляции обладает способностью впитывать влагу (бумага, пористые материалы и т.п.), или при специальных требованиях повышенной надежности. Полимерные оболочки хотя и имеют очень низкие коэффициенты влагопроницаемости (особенно полиэтилен), тем не менее допускают проникновение влаги внутрь кабеля. Эта влага за годы эксплуатации диффундирует через оболочку, что приводит сначала к ухудшению качества изоляции (снижению сопротивления, увеличению относительной диэлектрической проницаемости (е) и тангенса угла диэлектрических потерь (tg 5), увеличению диэлектрических потерь), а затем к ее пробою в силовых кабелях или существенному ухудшению передачи сигналов в кабелях связи. По этой причине полимерные влагозащитные оболочки применяются в тех кабелях, изоляция которых достаточно влагостойка, т. е. в разнообразных кабелях со сплошной полиэтиленовой или поливинилхлоридной изоляцией.

Поверх металлических оболочек (особенно свинцовых) при прокладке кабелей в землю или под воду накладываются броневые покровы — стальные ленты или повив круглых стальных оцинкованных проволок (при подводной прокладке), а поверх брони — антикоррозийные защитные покровы (различные комбинации слоев пропитанной бумаги, кабельной пряжи, полимерных лент и битума).

Следует иметь в виду тот факт, что основные различия кабелей разного типа определяются той их частью, которая находится под влагозащитной оболочкой (изолированные жилы, экраны) и которую часто называют сердечником кабеля. Структура же защитных покровов (влагозащитные оболочки, броня, антикоррозийные покровы) в основном одинаковая для кабелей разного назначения и определяется условиями прокладки и эксплуатации (хотя некоторые отличительные особенности для некоторых кабелей имеются).

Устройство провода.

Стандартное устройство силового провода, как правило выполнено из четырех основных элементов: изоляции, жилы проводящей ток, оболочки и защитного покрова (рис. 1).

Рис. 1. Устройство стандартного трехжильного провода. 1 — жила; 2 — изоляция каждой жилы; 3 — поясная изоляция; 4 — свинцовая или алюминиевая оболочка; 5 —подушка; 6 — броня провода; 7 — наружный защитный покров.

Трехжильные провода производятся с бумажной изоляцией, которая пропитана пропиткой и рассчитана на силовое напряжение до 35 кВ; с изоляцией из бумаги, обработанной не текущим раствором,— на напряжение до 35 кВ; с изоляцией из пластика — на напряжение до 3 кВ; с изоляцией из резины— на напряжение до 6 кВ. Ознакомиться с устройством проводов и детальной технической документацией на провода возможно в ГОСТ.

Жилы, проводящие ток.

Для использования в распределительных сетях, рассчитанных на силу тока до 10 кВ, на площадках производственных предприятий применяются, провода с устройством из алюминиевых жил.

Предпочтительно использовать провода с пластмассовой оболочкой. Популярны также провода в оболочке из алюминия. Провода в оболочке из свинца применяются изредка, в таких случаях, как агрессивность внешней среды, физические качества, необходимые для прокладки.

Защитные покрытия проводов.

Провода с устройством из брони или защитных покровов из стальных лент либо оцинкованных проволок, применяются при траншейной укладке в нормальных почвах либо же почвах, подверженных смещению. В случае траншейной прокладки проводов в агрессивных почвах, используют провода с покровами стойкими к коррозии и деформации.

Ниже в таблице приведены рекомендации касательно выбора проводов согласно места и среды прокладки.

Вид прокладки

Марки проводов с изоляцией

бумажной пропитанной и обедненно- пропитаной

бумажной, пропитанной несте- кающим составом

То же с вертикальными и наклонными участками

То же в почвах, подверженных смещению То же в сильноагрессивных почвах

То же подводная прокладка

Эстакады (специальные кабельные)

Стандартные кабельные крепления для кабелей 1-10 кВ.

Кабельная арматура состоит из концевых, соединительных, разветвительных, стопорных и стопорно-переходных муфт. Кроме этого, элементом кабельной арматуры являются защитные оболочки для соединительных и стопорных муфт.

Эти элементы устройства провода в технической документации обычно маркируются следующим образом: первое буквенное обозначение — сфера применения арматуры (концевая муфта или заделка внутренней установки — КВ. муфта наружной установки — КН, муфта наружной установки мачтовая — КМ, муфта соединительная — С, муфта стопорная — Ст, муфта стопорная — переходная СтП, муфта разветвительная — О, кожух защитный — К, кожух защитный подземный — Кз, кожух защитный подводный — Кв); второе буквенное обозначение — материал муфты (свинец—С, латунь — Л, эпоксид — Э, резина— Р, поливинилхлорид — В, битум — Б); третье обозначение — количество фаз (однофазная — О, трехфазная прочерк); четвертое обозначение — особенности конструкции (трубка из найритовой резины — н, трехслойные трубки — т).

Предназначение муфты для провода с пластиковой изоляцией определяется наличием буквы П в маркировке. Так, например, маркировка ПКНэ обозначает следующее — концевая муфта для установки снаружи, изготовленная из эпоксида, подходит для проводлв с изоляцией из пластмассы.

Обычно подбор конструкции муфт и заделок производится согласно классу и силы тока на линии, устройства проводов и условий среды прокладки.

Важно также принимать во внимание возможности поставки, условия монтажа и будущего использования этой продукции.