Traadi- ja kaablitoodete konstruktsioonielemendid võib üldiselt jagada neljaks peamiseks konstruktsiooniosaks: juhid, isolatsioonikihid, varjestuskihid ja kestad, samuti täiteelemendid ja tõmbeelemendid jne. Toodete kasutusnõuete ja rakendusstsenaariumide kohaselt on mõnel tootel äärmiselt lihtne konstruktsioon, millel on ainult üks konstruktsioonielement – traat, näiteks õhuliini paljasjuhtmed, kontaktvõrgu juhtmed, vask-alumiiniumsiinid (siinid) jne. Nende toodete väline elektriisolatsioon tagatakse isolaatorite ja ruumilise kauguse abil paigaldamise ja paigaldamise ajal (st õhuisolatsiooni abil).
Valdav enamus juhtme- ja kaablitoodetest on täpselt sama ristlõike kujuga (ignoreerides tootmisvigu) ja pikkade ribade kujul. Selle määrab omadus, et neid kasutatakse süsteemides või seadmetes vooluringide või mähiste moodustamiseks. Seetõttu on kaablitoodete struktuurilise koostise uurimisel ja analüüsimisel vaja jälgida ja analüüsida ainult nende ristlõikeid.
Järgnevalt on toodud kaabli struktuuri koostise ja kaablimaterjalide üksikasjalik analüüs:
1. Kaabli struktuuri koostis: Juht
Juhtmed on toodete kõige olulisemad ja asendamatud põhikomponendid voolu või elektromagnetlainete teabe edastamiseks. Traat on juhtiva südamiku lühend.
Milliseid materjale kaablijuhtides kasutatakse? Juhtmete materjalid on üldiselt valmistatud suurepärase elektrijuhtivusega värvilistest metallidest, näiteks vasest ja alumiiniumist. Viimase kolme aastakümne jooksul kiiresti arenenud optilistes sidevõrkudes kasutatavad optilised kaablid kasutavad juhtidena optilisi kiude.
2. Kaabli struktuuri koostis: isolatsioonikiht
Isolatsioonikiht on komponent, mis katab juhtme perimeetrit ja toimib elektriisolaatorina. See tähendab, et see tagab, et edastatav vool või elektromagnetlained ja valguslained liiguvad ainult mööda juhet ega voola väljapoole. Juhi potentsiaali (st ümbritsevate objektidega tekkiv potentsiaalide erinevus ehk pinge) saab isoleerida. See tähendab, et on vaja tagada nii juhtme normaalne ülekandefunktsioon kui ka väliste objektide ja inimeste ohutus. Juhtmed ja isolatsioonikihid on kaks põhikomponenti, mis peavad kaablitoodete (välja arvatud paljad juhtmed) moodustamiseks olemas olema.
Mis on kaabliisolatsioonimaterjalid: Tänapäeva juhtmete ja kaablite puhul jagunevad kaabliisolatsioonimaterjalid peamiselt kahte kategooriasse: plast ja kumm. Polümeermaterjalid on domineerivad, mis annab alust laiale valikule juhtme- ja kaablitooteid, mis sobivad erinevateks kasutusaladeks ja keskkonnanõueteks. Juhtmete ja kaablite levinud isolatsioonimaterjalide hulka kuuluvad polüvinüülkloriid (PVC),ristseotud polüetüleen (XLPE), fluoroplastid, kummiühendid, etüleenpropüleenkummiühendid ja silikoonkummist isolatsioonimaterjalid.
3. Kaabli struktuuri koostis: ümbris
Kui juhtme- ja kaablitooteid paigaldatakse ja kasutatakse erinevates keskkondades, peavad olema komponendid, mis kaitsevad kogu toodet, eriti isolatsioonikihti. See on ümbris. Kuna isolatsioonimaterjalidelt nõutakse suurepäraseid elektriisolatsiooni omadusi, on vaja nõuda materjalide äärmiselt kõrget puhtusastet ja äärmiselt madalat lisandite sisaldust. Sageli on võimatu arvestada nende kaitsevõimega välismaailma eest. Seetõttu peavad mitmesugused kaitsekonstruktsioonid vastutama mitmesuguste väliste mehaaniliste jõudude (nt paigaldus-, kasutuskoha ja kasutamise ajal) talumise või neile vastupanu, atmosfäärikeskkonnale vastupidavuse, kemikaalidele või õlidele vastupidavuse, bioloogiliste kahjustuste ennetamise ja tuleohu vähendamise eest. Kaabliümbriste peamised funktsioonid on veekindlus, leegiaeglustus, tulekindlus ja korrosioonikaitse. Paljud kaablitooted, mis on spetsiaalselt loodud hea väliskeskkonna jaoks (nt puhas, kuiv ja mehaanilistest välisjõududest vaba sisekeskkond) või need, mille isolatsioonimaterjalidel on oma olemuselt teatud mehaaniline tugevus ja ilmastikukindlus, saavad hakkama ilma kaitsekihi komponendita.
Mis tüüpi kaablikesta materjale on olemas? Peamised kaablikesta materjalid on kumm, plastik, kate, silikoon ja mitmesugused kiudtooted jne. Kummi ja plastiku kaitsekihi omadused on pehmus ja kergus ning seda kasutatakse laialdaselt mobiilkaablites. Kuna nii kummi- kui ka plastmaterjalidel on teatav vee läbilaskvus, saab neid kasutada ainult siis, kui kaabliisolatsioonina kasutatakse kõrgpolümeermaterjale, millel on kõrge niiskuskindlus. Seejärel võivad mõned kasutajad küsida, miks turul kasutatakse kaitsekihina plastikut? Võrreldes plastkestade omadustega on kummikestadel suurem elastsus ja paindlikkus, need on vananemiskindlamad, kuid nende tootmisprotsess on suhteliselt keerulisem. Plastkestadel on paremad mehaanilised omadused ja veekindlus ning need on ressursirohked, madala hinnaga ja hõlpsasti töödeldavad. Seetõttu on need turul laialdasemalt kasutusel. Tööstusharu kolleegid peaksid märkima, et on olemas ka teist tüüpi metallkestad. Metallkestadel pole mitte ainult mehaanilised kaitsefunktsioonid, vaid ka allpool mainitud varjestusfunktsioon. Neil on ka sellised omadused nagu korrosioonikindlus, surve- ja tõmbetugevus ning veekindlus, mis võivad takistada niiskuse ja muude kahjulike ainete sattumist kaabliisolatsiooni sisemusse. Seetõttu kasutatakse neid laialdaselt õliga immutatud paberisolatsiooniga toitekaablite ümbristena, millel on halb niiskuskindlus.
4. Kaabli struktuuri koostis: varjestuskiht
Varjestuskiht on kaablitoodetes elektromagnetvälja isolatsiooni saavutamise võtmekomponent. See mitte ainult ei takista sisemiste elektromagnetiliste signaalide lekkimist ja väliste instrumentide, arvestite või muude liinide häirimist, vaid blokeerib ka väliste elektromagnetlainete sisenemise kaablisüsteemi sidestuse kaudu. Struktuuriliselt ei asu varjestuskiht mitte ainult kaabli välisküljel, vaid asub ka mitmetuumaliste kaablite juhtmepaaride või -rühmade vahel, moodustades mitmetasandilisi "elektromagnetilise isolatsiooni ekraane". Viimastel aastatel on kõrgsageduslike sidekaablite ja häiretevastaste meetmete kasvavate nõuete tõttu varjestusmaterjalid arenenud traditsioonilistest metalliseeritud paberist ja pooljuhtpaberlintidest täiustatud komposiitmaterjalideks, näiteksalumiiniumfooliumist mylar-teibid, vaskfooliumist mülarlindid ja vasklindid. Levinud varjestusstruktuuride hulka kuuluvad juhtivatest polümeeridest või pooljuhtivatest lintidest valmistatud sisemised varjestuskihid, samuti välised varjestuskihid, näiteks vasklindi pikisuunaline mähis ja punutud vaskvõrk. Nende hulgas kasutatakse punutud kihis korrosioonikindluse suurendamiseks enamasti tinaga kaetud vaske. Spetsiifiliste rakendusstsenaariumide jaoks, näiteks muutuva sagedusega kaablite puhul, mis kasutavad vasklindi ja vasktraadi komposiitvarjestust, andmesidekaablite puhul, mis kasutavad alumiiniumfooliumi pikisuunalist mähist ja voolujoonelist disaini, ning meditsiinikaablite puhul, mis vajavad suure katvusega hõbetatud vaskpunutud kihte. 5G ajastu tulekuga on alumiinium-plastkomposiitlindi ja tinaga kaetud vasktraadi punutud hübriidvarjestusstruktuur muutunud kõrgsageduskaablite peamiseks lahenduseks. Tööstuspraktika näitab, et varjestuskiht on arenenud lisastruktuurist kaabli iseseisvaks südamikukomponendiks. Materjalide valikul tuleb põhjalikult arvestada sagedusomaduste, paindeomaduste ja kuluteguritega, et täita erinevate rakendusstsenaariumide elektromagnetilise ühilduvuse nõudeid.
5. Kaablistruktuuri koostis: täidetud struktuur
Paljud juhtme- ja kaablitooted on mitmetuumalised. Näiteks on enamik madalpinge toitekaableid nelja- või viietuumalised kaablid (sobivad kolmefaasilistele süsteemidele) ja linna telefonikaableid on saadaval 800 paari, 1200 paari, 2400 paari kuni 3600 paari kaupa. Pärast nende isoleeritud juhtmesüdamike või -paaride ühendamist (või mitmekordset kaablistamist gruppides) on kaks probleemi: esiteks ei ole kuju ümmargune ja teiseks on isoleeritud juhtmesüdamike vahel suured vahed. Seetõttu tuleb kaabli paigaldamise ajal lisada täitestruktuur. Täitestruktuuri eesmärk on muuta kaabli välisläbimõõt suhteliselt ümmarguseks, mis soodustab ümbrise mähkimist ja väljapressimist, ning teiseks muuta kaablistruktuur stabiilseks ja sisemus tugevaks. Kasutamise ajal (venitamisel, kokkusurumisel ja painutamisel tootmise ja paigaldamise ajal) rakendatakse jõudu ühtlaselt, kahjustamata kaabli sisemist struktuuri. Seega, kuigi täitestruktuur on abistruktuur, on see samuti vajalik ning selle materjali valiku ja kuju kujundamise kohta on olemas üksikasjalikud eeskirjad.
Kaabli täitematerjalid: Üldiselt on kaablite täitematerjalideks polüpropüleenteip, lausriidest PP-köis, kanepiköis või suhteliselt odavad taaskasutatud kummist materjalid. Kaabli täitematerjalina kasutamiseks peab sellel olema omadused, mis ei mõjuta isoleeritud kaabli südamikku negatiivselt, ei ole iseenesest hügroskoopne, ei ole altid kokkutõmbumisele ega korrodeeru.
6. Kaabli struktuuri koostis: tõmbeelemendid
Traditsioonilised juhtme- ja kaablitooted tuginevad väliste tõmbejõudude või oma raskuse poolt põhjustatud tõmbejõudude talumiseks kattekihi soomuskihile. Tüüpilised struktuurid on teraslintsoomus ja terastraatsoomus (näiteks allveelaevakaablite puhul kasutatakse 8 mm läbimõõduga pakse terastraate, mis on soomuskihi moodustamiseks keeratud). Optiliste kiudude kaitsmiseks väiksemate tõmbejõudude eest ja kiudude kerge deformatsiooni vältimiseks, mis võib mõjutada edastusvõimet, on optilise kiu kaabli struktuur varustatud primaarse ja sekundaarse kattega ning spetsiaalsete tõmbekomponentidega. Lisaks, kui mobiiltelefoni kõrvaklappide kaabel on varustatud struktuuriga, kus peen vasktraat või õhuke vasklint on keritud sünteetiliste kiudfilamentide ümber ja väljastpoolt on ekstrudeeritud isoleerkiht, on see sünteetiliste kiudfilament tõmbeelement. Kokkuvõtteks võib öelda, et viimastel aastatel välja töötatud spetsiaalsetes, väikestes ja painduvates toodetes, mis vajavad mitmekordset painutamist ja keeramist, mängivad tõmbeelemendid olulist rolli.
Millised materjalid on kaabli tõmbekomponentide komplektis: terasribad, terastraadid ja roostevabast terasest fooliumid?
Postituse aeg: 25. aprill 2025