Laidai ir kabeliai su gumine izoliacija: tipai, privalumai ir trūkumai, medžiagos, gamybos technologija

Guma izoliuoti laidai ir kabeliai naudojami pantografams prijungti ir elektros paskirstymui antriniuose elektros srovės tinkluose, taip pat plačiai naudojami pramonėje, žemės ūkyje, transporte, statybose ir kasdieniame gyvenime.

Kabelių ir laidų tipai su gumine izoliacija

Kabelius, laidus ir kabelius su gumine izoliacija galima suskirstyti į šias grupes:

• montavimo kabeliai, laidai ir kabeliai;
• maitinimo kabeliai;
• valdymo kabeliai;
• lankstūs žarnų kabeliai ir laidai;
• jūriniai kabeliai ir laidai;
• korpuso kabeliai;
• Elektros riedmenų laidai;
• orlaivių, automobilių ir traktorių laidai.

Guminės ar plastikinės izoliacijos naudojimą lemia ne tiek noras gauti lankstų kabelį, kiek tai daroma siekiant palengvinti ir supaprastinti kabelių gnybtus.

Švino apvalkalo naudojimas neleidžia išnaudoti padidinto kabelio izoliacinio sluoksnio lankstumo, todėl tais atvejais, kai reikia didesnio lankstumo kabelio, naudojami ne švininiai, o žarnų apvalkalai iš vulkanizuotos gumos arba plastiko. naudojamas.

Didelis vidutinis guminės izoliacijos dielektrinis stipris daugeliu atvejų negali būti naudojamas dėl silpnų izoliacijos sluoksnio vietų, todėl reikia padidinti izoliacijos sluoksnio storį, palyginti su, pavyzdžiui, impregnuota popierine izoliacija, ir dėl to per didelis apsauginių medžiagų dangų sunaudojimas.kabelio skersmeniui padidinti.

Pradinis gamybos etapas – daugiagyslių laidų, skirtų laidams, kabeliams ir laidams iš alavuotų ir nealavuotų varinių laidų tempimas.

Laidų ir kabelių su gumine izoliacija gamybos technologija

Pagrindinės proceso operacijos apima gumos ir plastiko gamybą bei jų pritaikymą šerdies ar vielos gamybai. plastifikuojanti guma ir užpildų (kreidos, talko), minkštiklių, geriklių ir vulkanizuojančių medžiagų įvedimas.

Gumos mišinys dedamas ant šerdies karštuoju presavimu ant sliekinių presų arba šalto presavimo ant specialių profiliuotų volų. Guminės izoliacijos storis priklauso nuo laido skerspjūvio dydžio ir vardinės laido ar kabelio įtampos, o žarnos apvalkalo storis – nuo ​​kabelio skersmens.

Guminių žarnų apvalkalo storis gali svyruoti nuo 1 iki 8 mm, o vinilinių PVC apvalkalų – nuo ​​2 iki 4 mm.

Guminė izoliacija, uždėjus ją ant šerdies šaltu arba karštu būdu, vulkanizuojama, kad izoliacijos sluoksniui būtų suteiktos reikiamos fizinės savybės: mechaninis stiprumas ir elastingumas. Plastikiniams įvyniojimams nereikia vulkanizuoti.

Ant laidų guminės izoliacijos sluoksnio uždedama medvilninių siūlų pynė, kuri gali būti impregnuota bitumu ar kita kompozicija arba padengta nitrolako sluoksniu (orlaivių ir automobilių laidai).

Likusios technologinės operacijos, tokios kaip susukimas į kabelį ir apsauginių gaubtų uždėjimas, atliekamos taip pat, kaip ir kitos. kabelių gaminiai.

Guminės izoliacijos privalumai ir trūkumai

Aukštos elektrinės ir mechaninės guminės izoliacijos charakteristikos leido realizuoti daugybę laidų ir kabelių konstrukcijų, veikiančių itin sunkiomis darbo sąlygomis (pjovimas, kirtimas, ekskavatoriai ir kt.).

Platus varžos verčių diapazonas (nuo 1013 iki 1017 omcm) ir didelis skirtumas dielektrinė konstanta priklausomai nuo gumos sudėties ir jos gamybos technologijos, suteikti galimybę gaminti įvairių tipų laidų ir kabelių izoliacija.

Be teigiamų guminės izoliacijos savybių, yra ir neigiamų, iš kurių būdingiausios yra šios:

• oro burbuliukų ir plėvelių buvimas izoliacijos sluoksnyje;
• vulkanizuotos gumos nestabilumas prieš ozoną;
• mechaninių jėgų ir įtempių įtaka izoliacijos dielektriniam stipriui;
• gumos mechaninių ir elektrinių charakteristikų sumažinimas kaitinant;
• makrostruktūros nevienalytiškumas (užpildo grūdelių, priemaišų ir kt. buvimas);
• pastebimas drėgmės pralaidumas ir drėgmės sugėrimas;
• mažas atsparumas naftos produktų ir mineralinių alyvų poveikiui;
• mechaninių savybių praradimas priklausomai nuo kaitinimo trukmės esant atmosferos deguoniui (terminis senėjimas).

Guminės izoliacinės medžiagos ir technologinės charakteristikos

Vulkanizuota guma virš natūralaus ir sintetinio kaučiuko naudojama įvairių tipų kabelių gaminiams gaminti, todėl ji vaidina svarbų vaidmenį kabelių gamyboje.

Su didžiausiais sunkumais susiduriama naudojant guminę izoliaciją aukštos įtampos kintamosios srovės laidams ir kabeliams gaminti, pavyzdžiui, 6 ir 10 kV maitinimo kabeliams, kurie tiekia elektra judančius ekskavatorius, žemsiurbes, durpių mašinas, elektrinius traktorius ir kt.

Nepakankamas gumos atsparumas ozonui lemia greitą tokio kabelio sunaikinimą ir staigų eksploatavimo trukmės sumažėjimą. Tokiais atvejais naudojama speciali ozonui atspari guma, kuri yra mažiau jautri ozono poveikiui, o apvalkalas lakuojamas kaip apsauginė danga.

Sukurtos alyvai ir benzinui atsparios gumos receptūros, leidžiančios ypač sunkiomis sąlygomis gaminti aukštos temperatūros naftos gręžiniuose veikiančių kabelių korpusų guminę izoliaciją. Aukštos įtampos uždegimo laidai veikia esant dideliam elektrinio lauko stiprumui ir plačiame temperatūrų diapazone nuo -50 iki + 150 °C.

Guminės izoliacijos sudėtis apima šias pagrindines medžiagas:

• Guma – natūrali (NK) arba sintetinė (SK);
• Užpildai – kreida, kaolinas, talkas ir kt.
• Minkštikliai – stearino rūgštis, parafinas, vazelinas, bitumas ir kt.
• Sustiprinimai pagerina mechanines gumos mišinių savybes (suodė).

Gumos kiekis gumos mišiniuose, naudojamuose laidų ir kabelių gamyboje, svyruoja (pagal masę) nuo 25 iki 60%, o bendras visų užpildų kiekis - nuo 70 iki 35% / Apie 2% tenka minkštikliams ir apie 1 ,5 % vulkanizatoriams (sierai).

Šiuo metu laidams ir kabeliams izoliuoti plačiai naudojama guma, kurios vulkanizavimas atliekamas dėl vulkanizacijos metu išsiskiriančios sieros skaidant tam tikrus sieros junginius, pavyzdžiui, tetrametiltiuramo disulfidą (tiuramą). Tokios „besieros“ padangos turi padidintą atsparumą karščiui ir dėl to ilgą tarnavimo laiką. Šios gumos mechaninės savybės yra šiek tiek žemesnės nei siera vulkanizuotos gumos.

Ypač reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad besierės arba, kaip jos vadinamos, karščiui atsparios gumos neturi destruktyvaus poveikio laido ar kabelio variniams laidininkams, todėl nereikia skardinti laido ir laidų, kurie eiti į guma izoliuotų laidų ir kabelių gamybą.

Kartu su gumomis, kaip minėta anksčiau, plačiai naudojamos sintetinės termoplastinės medžiagos, dar vadinamos elastomerai.

Prie jų pirmiausia reikėtų priskirti labai paplitusį plastikinį mišinį iš PVC dervos, kuris plačiai naudojamas kabelių pramonėje, daugiausia žemos įtampos laidų ir kabelių apsauginių dangų (žarnų) gamybai.

PVC derva gaunama polimerizuojant vinilchloridą. Elastingumas gaunamas sumaišius smulkiai susmulkintą dervą su plastifikatoriais, stabilizatoriumi ir užpildu.

Kaip užpildai dažniausiai naudojami baltoji suodė, kaolinas, o kaip plastifikatoriai – trichizilo fosfatas, dibutidftalatas ir kt.Be PVC, taip pat naudojami vinilchlorido kopolimerai, pavyzdžiui, su vinilo acetatu.

Pagrindiniai PVC izoliacijos trūkumai:

• nepakankamos elektrinės savybės (nepakankama izoliacijos varža ir didelė dielektrinių nuostolių kampo liestinės vertė), o tai paaiškinama plastifikatorių buvimu, taip pat Cl jonų iš PVC dervos pašalinimo paprastumu;
• nepakankamas atsparumas šalčiui.

Tinkamai parinkus plastifikatorius, galima pasiekti patenkinamas elektrines charakteristikas.

Teigiamos PVC savybės:

• didelis atsparumas karščio senėjimui;
• atsparumas alyvų ir bet kokių tepalų poveikiui;
• didelis atsparumas dilimui;
• vandens pasipriešinimas;
• atsparumas daugeliui tirpiklių, rūgščių ir bazių, išskyrus 93% sieros rūgštį ir ledinę acto rūgštį; benzeną neigiamai veikia tirpikliai, todėl 12 dienų benzeno veikiamo plastiko junginio atsparumas tempimui sumažėja daugiau nei 7 kartus, o savitasis tūrinis atsparumas – 2-2,5 karto;
• nedegumas.

Polietilenas plačiai naudojamas kokybiškai laidų ir kabelių izoliacijai gaminti... Tai gana minkšta medžiaga (kai kaitinama iki 70 °C, jos tankis tolygiai mažėja), kuri pasižymi geru atsparumu šalčiui ir atsparumu ozonui, yra plačiai naudojamas izoliacijai kaip energija (XLPE izoliuoti kabeliai) ir aukšto dažnio laidai bei kabeliai.

Plastiko mišinio kokybę lemia ne tik pagrindinio polimero savybės, bet didele dalimi ir teisingas užpildų bei plastifikatorių pasirinkimas ir kokybė.Užpildų ir plastifikatorių pasirinkimas yra didelis iššūkis gamintojams, norintiems gauti reikiamas savybes.

Visi sudėtingiausi techniniu ir ekonominiu požiūriu uždaviniai, pavyzdžiui, gauti ozonui atsparią kaučiuką ir pan., sprendžiami pasirenkant pagrindinę plastikinę arba sintetinę medžiagą, turinčią reikiamas savybes.

Esant dabartinei chemijos padėčiai, artimiausiu metu galima tikėtis daugybės sintetinių medžiagų, kurių panaudojimas leis visiškai išspręsti vis dar neišspręstas laidų ir kabelių izoliacijos problemas.