Kumieristeiset johdot ja kaapelit: tyypit, edut ja haitat, materiaalit, tuotantotekniikka

Kumieristettyjä johtoja ja kaapeleita käytetään virroittimien liittämiseen ja sähkön jakamiseen toisiovirtaverkkoihin, ja niitä käytetään myös laajasti teollisuudessa, maataloudessa, liikenteessä, rakentamisessa ja jokapäiväisessä elämässä.

Kumieristeiset kaapeli- ja johdottyypit

Kumieristeiset kaapelit, johdot ja kaapelit voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin:

• asennuskaapelit, johdot ja kaapelit;
• virtakaapelit;
• ohjauskaapelit;
• joustavat kaapelit ja johdot letkuja varten;
• laivojen kaapelit ja johdot;
• kehon kaapelit;
• johdot sähköistä liikkuvaa kalustoa varten;
• lentokoneiden, autojen ja traktoreiden johdot.

Kumi- tai muovieristeen käyttö ei johdu niinkään halusta saada joustava kaapeli, vaan se tehdään kaapeliliittimien helpottamiseksi ja yksinkertaistamiseksi.

Lyijyvaipan käyttö ei mahdollista kaapelin eristekerroksen lisääntyneen joustavuuden hyödyntämistä, ja siksi tapauksissa, joissa tarvitaan enemmän joustavuutta, ei lyijyä, vaan vulkanoidusta kumista tai muovista valmistetut letkuvaipat. käytetty.

Kumieristeen korkeaa keskimääräistä dielektristä lujuutta ei useimmissa tapauksissa voida käyttää, koska eristekerroksessa on heikkoja kohtia, mikä edellyttää eristekerroksen paksuuden lisäämistä verrattuna esimerkiksi kyllästettyyn paperieristeeseen ja johtaa liiallinen suojamateriaalipinnoitteiden kulutus.kaapelin halkaisijan lisäämiseksi.

Tuotannon alkuvaiheessa venytetään monijohtimia lankoja, kaapeleita ja johtoja varten tinatuista ja tinaamattomista kuparilangoista.

Teknologia kumieristeisten johtojen ja kaapeleiden tuotantoon

Pääprosessin toimintoihin kuuluvat kumin ja muovin valmistus ja niiden levittäminen ytimeen tai lankaan. plastisoiva kumi ja täyteaineiden (liitu, talkki), pehmittimien, parannusaineiden ja vulkanointiaineiden käyttöönotto.

Kumiseos levitetään ytimeen kuumapuristamalla kierukkapuristimilla tai kylmäpuristamalla erityisillä profiiliteloilla. Kumieristeen paksuus riippuu langan poikkileikkauksen koosta ja langan tai kaapelin nimellisjännitteestä, kun taas letkun vaipan paksuus määräytyy kaapelin halkaisijan mukaan.

Vaipan paksuus voi vaihdella 1 - 8 mm kumiletkuissa ja 2 - 4 mm vinyyli PVC-vaippaissa.

Kumieriste vulkanoidaan sen jälkeen, kun se on levitetty ytimeen kylmällä tai kuumalla menetelmällä, jotta eristekerrokselle saadaan tarvittavat fysikaaliset ominaisuudet: mekaaninen lujuus ja elastisuus. Muovikääreet eivät vaadi vulkanointia.

Johtojen kumieristyskerroksen päälle levitetään puuvillalankaa, joka voidaan kyllästää bitumilla tai muulla koostumuksella tai peittää nitrolakkakerroksella (lentokoneiden ja autojen johdot).

Loput tekniset toimenpiteet, kuten kaapeliksi kiertäminen ja suojakansien asettaminen, suoritetaan samalla tavalla kuin muutkin. kaapelituotteet.

Kumieristeen edut ja haitat

Kumieristeen korkeat sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet mahdollistivat useiden lanka- ja kaapelirakenteiden toteuttamisen erittäin vaikeissa työoloissa (leikkaus, puunkorjuu, kaivinkoneet jne.).

Laaja valikoima resistiivisyysarvoja (1013 - 1017 omcm) ja huomattava vaihtelu dielektrisyysvakio kumin koostumuksesta ja sen valmistustekniikasta riippuen tarjoavat mahdollisuuden tuotantoon eri tyyppisten johtojen ja kaapeleiden eristys.

Kumieristyksen positiivisten ominaisuuksien lisäksi on myös negatiivisia, joista tyypillisimpiä ovat seuraavat:

• ilmakuplien ja kalvojen läsnäolo eristekerroksessa;
• vulkanoidun kumin epävakaus otsonia vastaan;
• mekaanisten voimien ja jännitysten vaikutus eristeen dielektriseen lujuuteen;
• Kumin mekaanisten ja sähköisten ominaisuuksien heikkeneminen kuumennettaessa;
• makrorakenteen heterogeenisyys (täyteainerakeiden, epäpuhtauksien jne. esiintyminen);
• havaittava kosteuden läpäisevyys ja kosteuden imeytyminen;
• alhainen vastustuskyky öljytuotteiden ja mineraaliöljyjen vaikutuksille;
• mekaanisten ominaisuuksien menetys riippuen kuumennuksen kestosta ilmakehän hapen läsnä ollessa (terminen vanheneminen).

Kumieristysmateriaalit ja tekniset ominaisuudet

Luonnon- ja synteettisen kumin päälle vulkanoitua kumia käytetään erilaisten kaapelituotteiden valmistukseen ja siten sillä on merkittävä rooli kaapelien valmistuksessa.

Suurimpia hankaluuksia syntyy käytettäessä kumieristystä korkeajännitteisten vaihtovirtajohtojen ja -kaapeleiden valmistukseen, esimerkiksi 6 ja 10 kV voimakaapeleille, jotka syöttävät sähköä liikkuviin kaivinkoneisiin, ruoppaisiin, turvekoneisiin, sähkötraktoreihin jne.

Kumin riittämätön otsoninkestävyys johtaa nopeaan tuhoutumiseen ja tällaisen kaapelin käyttöiän jyrkkään lyhenemiseen. Näissä tapauksissa käytetään erityistä otsoninkestävää kumia, joka on vähemmän herkkä otsonin vaikutukselle, ja kuori lakataan suojapinnoitteeksi.

Öljyä ja bensiiniä kestäviä kumireseptejä on kehitetty, jotka mahdollistavat kumieristeen valmistamisen öljykaivoissa korkeissa lämpötiloissa toimiviin kaapelirunkoihin erityisen ankarissa olosuhteissa. Korkeajännitteiset sytytysjohdot toimivat suurella sähkökentän voimakkuudella ja laajalla lämpötila-alueella -50 - +150 °C.

Kumieristeen koostumus sisältää seuraavat perusmateriaalit:

• Kumi – luonnollinen (NK) tai synteettinen (SK);
• Täyteaineet - liitu, kaoliini, talkki jne.
• Pehmittävät aineet - steariinihappo, parafiini, vaseliini, bitumi jne.
• Vahvikkeet parantavat kumiyhdisteiden (hiilimusta) mekaanisia ominaisuuksia.

Kumin määrä lankojen ja kaapeleiden valmistuksessa käytetyissä kumiyhdisteissä vaihtelee (painon mukaan) välillä 25-60 % ja kaikkien täyteaineiden kokonaismäärä - 70-35 % / Noin 2 % putoaa pehmentimiin ja noin 1,5 % vulkanointiaineille (rikki).

Tällä hetkellä kumia käytetään laajalti johtojen ja kaapeleiden eristämiseen, joiden vulkanointi tapahtuu vulkanoinnin aikana vapautuvan rikin vuoksi tiettyjen rikkiyhdisteiden, esimerkiksi tetrametyylitiuraamidisulfidin (tiuraami), hajoamisen aikana. Tällaisilla "rikittömillä" renkailla on lisääntynyt lämmönkestävyys ja siksi pitkä käyttöikä. Tämän kumin mekaaniset ominaisuudet ovat hieman huonommat kuin rikkivulkanoidun kumin.

Erityisesti tulee huomioida, että rikittömillä tai, kuten niitä kutsutaan, kuumuutta kestävillä kumeilla ei ole tuhoisaa vaikutusta langan tai kaapelin kuparijohtimiin, joten lankaa ja johtimia ei tarvitse tinata. ryhtyä kumieristeisten johtojen ja kaapeleiden tuotantoon.

Kuten aiemmin mainittiin, kumien ohella käytetään laajalti synteettisiä kestomuovimateriaaleja, joita kutsutaan myös elastomeereiksi.

Niiden joukossa on ensinnäkin sisällytettävä erittäin yleinen PVC-hartsista valmistettu muoviseos, jota käytetään laajalti kaapeliteollisuudessa, pääasiassa pienjännitejohtojen ja kaapelien suojapinnoitteiden (letkujen) valmistukseen.

PVC-hartsi saadaan polymeroimalla vinyylikloridia. Kimmoisuus saadaan sekoittamalla hienojakoista hartsia pehmittimien, stabilointiaineen ja täyteaineen kanssa.

Täyteaineina käytetään useimmiten valkoista hiilimustaa, kaoliinia ja pehmittiminä trikrysyylifosfaattia, dibutidiftalaattia jne.PVC:n lisäksi käytetään myös vinyylikloridin kopolymeerejä, esimerkiksi vinyyliasetaatin kanssa.

PVC-eristyksen tärkeimmät haitat:

• riittämättömät sähköiset ominaisuudet (riittävä eristysresistanssi ja dielektrisen häviökulman tangentin suuri arvo), mikä selittyy pehmittimien läsnäololla sekä Cl-ionin poistamisen helppoudella PVC-hartsista;
• riittämätön pakkaskestävyys.

Sopivalla pehmittimien valinnalla voidaan saavuttaa tyydyttävät sähköiset ominaisuudet.

PVC:n positiivisia ominaisuuksia ovat mm.

• korkea lämmönkestävyys;
• kestävyys öljyjen ja voiteluaineiden vaikutuksia vastaan;
• korkea kulutuskestävyys;
• vedenkestävyys;
• kestää useita liuottimia, happoja ja emäksiä, lukuun ottamatta 93-prosenttista rikkihappoa ja jääetikkaa; liuottimet vaikuttavat bentseeniin haitallisesti, mikä vähentää bentseenin vaikutukselle 12 päivän ajan altistetun muoviyhdisteen vetolujuutta yli 7 kertaa ja ominaistilavuuden kestävyyttä 2-2,5 kertaa;
• palamattomuus.

Polyeteeniä käytetään laajalti johtojen ja kaapeleiden korkealaatuisen eristeen valmistukseen... Se on suhteellisen pehmeä materiaali (70 °C:seen kuumennettaessa sen tiheys laskee tasaisesti), jolla on hyvä pakkas- ja otsoninkestävyys, ja se on käytetään laajasti eristykseen energiana (XLPE-eristetyt kaapelit) ja suurtaajuiset johdot ja kaapelit.

Muoviseoksen laatu ei määräydy pelkästään peruspolymeerin ominaisuuksien perusteella, vaan suurelta osin myös täyteaineiden ja pehmittimien oikeasta valinnasta ja laadusta.Täyteaineiden ja pehmittimien valinta on suuri haaste valmistajille, jotka haluavat saavuttaa vaaditut ominaisuudet.

Kaikki teknisesti ja taloudellisesti vaikeimmat tehtävät, esimerkiksi otsonia kestävän kumin saaminen jne., ratkaistaan ​​valitsemalla perusmuovi tai synteettinen materiaali, jolla on tarvittavat ominaisuudet.

Kemian nykytilanteessa lähitulevaisuudessa voidaan odottaa useiden synteettisten materiaalien ilmestymistä, joiden käyttö mahdollistaa vielä ratkaisemattomien johtojen ja kaapeleiden eristysongelmien ratkaisemisen kokonaan.