Konstrukční prvky drátových a kabelových výrobků lze obecně rozdělit do čtyř hlavních konstrukčních částí: vodiče, izolační vrstvy, stínící vrstvy a pláště, jakož i výplňové prvky a tahové prvky atd. V závislosti na požadavcích na použití a scénářích použití výrobků mají některé výrobky extrémně jednoduché konstrukce s pouze jednou konstrukční složkou, drátem, jako například nadzemní holé vodiče, trolejové vodiče, měděno-hliníkové přípojnice (přípojnice) atd. Vnější elektrická izolace těchto výrobků je zajištěna použitím izolantů a prostorovou vzdáleností během instalace a pokládky (tj. použitím vzduchové izolace).
Velká většina drátových a kabelových výrobků má (bez ohledu na výrobní chyby) přesně stejný tvar průřezu a je ve tvaru dlouhých pásků. To je dáno vlastností, že se používají k vytváření obvodů nebo cívek v systémech nebo zařízeních. Proto je při studiu a analýze strukturálního složení kabelových výrobků nutné pozorovat a analyzovat pouze z jejich průřezů.
Následuje podrobná analýza složení struktury kabelu a materiálů kabelů:
1. Složení struktury kabelu: Vodič
Dráty jsou nejzákladnějšími a nepostradatelnými hlavními komponenty produktů, které plní funkci přenosu proudu nebo elektromagnetických vln. Drát je zkratka pro vodivé jádro.
Jaké materiály se používají v kabelových vodičích? Materiály vodičů jsou obvykle vyrobeny z neželezných kovů s vynikající elektrickou vodivostí, jako je měď a hliník. Optické kabely používané v optických komunikačních sítích, které se v posledních zhruba třech desetiletích rychle rozvíjely, používají jako vodiče optická vlákna.
2. Složení struktury kabelu: Izolační vrstva
Izolační vrstva je součást, která pokrývá obvod drátu a slouží jako elektrický izolant. To znamená, že může zajistit, aby přenášený proud nebo elektromagnetické vlny, světelné vlny, procházely pouze podél drátu a netekly ven. Potenciál na vodiči (tj. potenciálový rozdíl vytvořený s okolními objekty, tj. napětí) může být izolován. To znamená, že je nezbytné zajistit jak normální přenosovou funkci drátu, tak bezpečnost vnějších objektů a osob. Dráty a izolační vrstvy jsou dvě základní součásti, které musí být přítomny, aby se kabelové výrobky staly součástí (s výjimkou holých drátů).
Co jsou izolační materiály pro kabely: V dnešní době se izolační materiály pro kabely a vodiče dělí hlavně na dvě kategorie: plasty a pryž. Dominantní jsou polymerní materiály, což vede k široké škále drátových a kabelových produktů vhodných pro různé účely a požadavky na životní prostředí. Mezi běžné izolační materiály pro vodiče a kabely patří polyvinylchlorid (PVC),zesítěný polyethylen (XLPE), fluoroplasty, pryžové směsi, ethylenpropylenové pryžové směsi a silikonové pryžové izolační materiály.
3. Složení kabelové konstrukce: Plášť
Pokud jsou drátové a kabelové výrobky instalovány a provozovány v různých prostředích, musí existovat komponenty, které chrání celý výrobek, zejména izolační vrstvu. Tou je plášť. Protože izolační materiály musí mít vynikající elektrické izolační vlastnosti všeho druhu, je nutné požadovat extrémně vysokou čistotu a extrémně nízký obsah nečistot v materiálech. Často není možné zohlednit jejich ochrannou schopnost vůči vnějšímu světu. Proto musí být různé ochranné struktury zodpovědné za odolnost vůči různým mechanickým silám zvenčí (tj. při instalaci, v místě použití a během používání), odolnost vůči atmosférickému prostředí, odolnost vůči chemikáliím nebo olejům, prevenci biologického poškození a snížení rizika požáru. Hlavními funkcemi kabelových plášťů jsou hydroizolace, zpomalení hoření, požární odolnost a ochrana proti korozi. Mnoho kabelových výrobků speciálně navržených pro dobré vnější prostředí (jako je čisté, suché a vnitřní prostředí bez mechanických vnějších sil) nebo těch s izolačními materiály, které ze své podstaty disponují určitou mechanickou pevností a odolností proti povětrnostním vlivům, se obejde bez ochranné vrstvy.
Jaké typy materiálů pro plášť kabelů existují? Mezi hlavní materiály pro plášť kabelů patří pryž, plast, povlaky, silikon a různé vláknité výrobky atd. Charakteristickými vlastnostmi ochranné vrstvy z pryže a plastu jsou měkkost a lehkost a jsou široce používány v mobilních kabelech. Protože však pryžové i plastové materiály mají určitý stupeň propustnosti vody, lze je použít pouze tehdy, když se jako izolace kabelu používají vysoce polymerní materiály s vysokou odolností proti vlhkosti. Někteří uživatelé se pak mohou ptát, proč se na trhu jako ochranná vrstva používá plast? Ve srovnání s vlastnostmi plastových plášťů mají pryžové pláště vyšší elasticitu a flexibilitu, jsou odolnější vůči stárnutí, ale jejich výrobní proces je relativně složitější. Plastové pláště mají lepší mechanické vlastnosti a odolnost proti vodě a jsou bohaté na zdroje, levné a snadno se zpracovávají. Proto jsou na trhu používány častěji. Kolegové z oboru by měli poznamenat, že existuje i jiný typ kovového pláště. Kovové pláště mají nejen mechanické ochranné funkce, ale také stínící funkci uvedenou níže. Mají také vlastnosti, jako je odolnost proti korozi, pevnost v tlaku a tahu a odolnost proti vodě, které mohou zabránit vniknutí vlhkosti a dalších škodlivých látek do vnitřku izolace kabelu. Proto se široce používají jako pláště pro silové kabely s papírovou izolací impregnovanou olejem, které mají nízkou odolnost proti vlhkosti.
4. Složení struktury kabelu: Stínící vrstva
Stínicí vrstva je klíčovou součástí kabelových produktů pro dosažení izolace elektromagnetického pole. Může nejen zabránit úniku vnitřních elektromagnetických signálů a jejich rušení s externími přístroji, měřiči nebo jinými vedeními, ale také blokovat vstup externích elektromagnetických vln do kabelového systému prostřednictvím spojení. Strukturálně se stínicí vrstva nachází nejen na vnější straně kabelu, ale také mezi páry nebo skupinami vodičů ve vícežilových kabelech a vytváří tak víceúrovňové „elektromagnetické izolační clony“. V posledních letech se s rostoucími požadavky na vysokofrekvenční komunikační kabely a ochranu proti rušení vyvinuly stínicí materiály z tradičního metalizovaného papíru a polovodičových papírových pásek na pokročilejší kompozitní materiály, jako jsou...hliníkové fólie mylarové pásky, měděné fólie, mylarové pásky a měděné pásky. Mezi běžné stínící struktury patří vnitřní stínící vrstvy vyrobené z vodivých polymerů nebo polovodivých pásek, stejně jako vnější stínící vrstvy, jako je podélné ovinutí měděnou páskou a opletená měděná síťovina. Mezi nimi se opletená vrstva většinou používá pocínovaná měď pro zvýšení odolnosti proti korozi. Pro speciální aplikační scénáře, jako jsou kabely s proměnnou frekvencí používající kompozitní stínění z měděné pásky + měděného drátu, datové kabely využívající podélné ovinutí hliníkovou fólií + aerodynamický design a lékařské kabely vyžadující vysoce krycí postříbřené měděné opletené vrstvy. S příchodem éry 5G se hybridní stínící struktura z hliníkovo-plastové kompozitní pásky a pocínovaného měděného drátu stala hlavním řešením pro vysokofrekvenční kabely. Praxe v průmyslu ukazuje, že stínící vrstva se vyvinula z doplňkové struktury na nezávislou jádrovou součást kabelu. Výběr materiálů pro ni musí komplexně zohledňovat frekvenční charakteristiky, ohybové vlastnosti a nákladové faktory, aby byly splněny požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu různých aplikačních scénářů.
5. Složení kabelové konstrukce: Plněná konstrukce
Mnoho drátových a kabelových produktů je vícežilových. Například většina nízkonapěťových silových kabelů jsou čtyř- nebo pětižilové (vhodné pro třífázové systémy) a městské telefonní kabely se dodávají v 800párových, 1200párových, 2400párových až 3600párových délkách. Po kabeláži (nebo kabeláži ve skupinách několikrát) s těmito izolovanými jádry nebo páry se vyskytují dva problémy: jedním je, že tvar není kulatý, a druhým je, že mezi izolovanými jádry jsou velké mezery. Proto je nutné během kabeláže přidat výplňovou konstrukci. Výplňová konstrukce má za úkol vytvořit relativně kulatý vnější průměr kabeláže, což napomáhá obalení a vytlačování pláště a také zajistit stabilitu kabelové konstrukce a pevnost vnitřního prostoru. Během používání (při natahování, stlačování a ohýbání během výroby a pokládky) je síla aplikována rovnoměrně, aniž by došlo k poškození vnitřní struktury kabelu. Proto je výplňová konstrukce, i když je pomocnou konstrukcí, také nezbytná a existují podrobné předpisy týkající se výběru jejího materiálu a tvarového provedení.
Výplňové materiály pro kabely: Obecně se mezi výplňové materiály pro kabely řadí polypropylenová páska, netkaná PP lano, konopné lano nebo relativně levné materiály vyrobené z recyklované pryže. Aby mohl být použit jako výplňový materiál pro kabely, musí mít vlastnosti, jako je nepříznivý vliv na izolované jádro kabelu, nesmí být sám o sobě hygroskopický, nesmí být náchylný ke smršťování a nesmí korodovat.
6. Složení konstrukce kabelu: Tahové prvky
Tradiční drátové a kabelové výrobky se spoléhají na pancéřovou vrstvu pláště, aby odolala vnějším tahovým silám nebo tahovým silám způsobeným jejich vlastní hmotností. Typickými strukturami jsou pancéřování z ocelové pásky a pancéřování z ocelového drátu (například u podmořských kabelů se používají silné ocelové dráty o průměru 8 mm, které se kroutí a tvoří pancéřovou vrstvu). Aby se však optická vlákna chránila před menšími tahovými silami a zabránilo se mírné deformaci vláken, která by mohla ovlivnit přenosový výkon, je struktura optického kabelu vybavena primárním a sekundárním pláštěm a také specializovanými prvky pro tahovou sílu. Kromě toho, pokud kabel sluchátek mobilního telefonu přijme strukturu, kde je kolem syntetických vláken navinut tenký měděný drát nebo tenká měděná páska a na vnější straně je vytlačena izolační vrstva, pak je toto syntetické vlákno tahovým prvkem. Závěrem lze říci, že ve speciálních, malých a flexibilních produktech vyvinutých v posledních letech, které vyžadují vícenásobné ohýbání a kroucení, hrají tahové prvky hlavní roli.
Jaké materiály jsou součástí tahových komponentů kabelů: ocelové pásy, ocelové dráty a fólie z nerezové oceli
Čas zveřejnění: 25. dubna 2025