Жице и каблови са гуменом изолацијом: врсте, предности и мане, материјали, технологија производње

Жице и каблови изоловани гумом користе се за повезивање пантографа и дистрибуцију електричне енергије у секундарним електричним струјним мрежама, а такође се широко користе у индустрији, пољопривреди, транспорту, грађевинарству и свакодневном животу.

Врсте каблова и жица са гуменом изолацијом

Каблови, жице и каблови са гуменом изолацијом могу се поделити у следеће групе:

• инсталациони каблови, жице и каблови;
• каблови за напајање;
• контролни каблови;
• флексибилни каблови и жице за црева;
• морски каблови и жице;
• каблови за тело;
• жице за електрична возна средства;
• жице за авионе, аутомобиле и тракторе.

Употреба гумене или пластичне изолације узрокована је не толико жељом да се добије флексибилан кабл, колико је то учињено да би се олакшале и поједноставиле кабловске клеме.

Употреба оловног омотача не омогућава коришћење повећане флексибилности изолационог слоја кабла, па се стога у случајевима када је потребан кабл повећане флексибилности не користе оловни, већ омотачи црева од вулканизоване гуме или пластике. коришћени.

Висока просечна диелектрична чврстоћа гумене изолације у већини случајева се не може искористити због присуства слабих места у изолационом слоју, што захтева повећање дебљине изолационог слоја у поређењу са, на пример, импрегнисаном папирном изолацијом и доводи до прекомерна потрошња заштитних материјала премаза.за повећање пречника кабла.

Почетна фаза производње је развлачење вишежилних жица за жице, каблове и гајтане од калајисане и некалајисане бакарне жице.

Технологија производње жица и каблова са гуменом изолацијом

Главне процесне операције обухватају производњу гуме и пластике и њихову наношење на језгро или жицу. Производња гуме обухвата пластификујућа гума и увођење пунила (креда, талк), омекшивача, побољшивача и средстава за вулканизацију.

Гумена мешавина се наноси на језгро топлим пресовањем на пужним пресама или хладним пресовањем на специјалним профилисаним ваљцима. Дебљина гумене изолације зависи од величине попречног пресека жице и називног напона жице или кабла, док је дебљина омотача црева одређена пречником кабла.

Дебљина омотача може варирати од 1 до 8 мм за гумена црева и од 2 до 4 мм за винил ПВЦ јакне.

Гумена изолација, након наношења на језгро хладном или топлом методом, вулканизује се да би изолационом слоју дала неопходна физичка својства: механичку чврстоћу и еластичност. Пластични омоти не захтевају вулканизацију.

Поврх слоја гумене изолације жица наноси се плетеница од памучног предива, која се може импрегнирати битуменом или другим саставом или прекрити слојем нитро-лака (авионске и аутомобилске жице).

Остале технолошке операције, као што је увијање у кабл и постављање заштитних поклопаца, изводе се на исти начин као и за остале. кабловски производи.

Предности и мане гумене изолације

Високе електричне и механичке карактеристике гумене изолације омогућиле су реализацију низа жичаних и кабловских конструкција које раде у изузетно тешким условима рада (сеча, сеча, багери итд.).

Широк распон вредности отпорности (од 1013 до 1017 омцм) и значајне варијације диелектрична константа у зависности од састава гуме и технологије њене производње обезбедити могућност производње изолација жица и каблова разних врста.

Поред позитивних квалитета гумене изолације, постоје и негативне, од којих су најкарактеристичније следеће:

• присуство ваздушних мехурића и филмова у изолационом слоју;
• нестабилност вулканизоване гуме на озон;
• утицај механичких сила и напона на диелектричну чврстоћу изолације;
• смањење механичких и електричних карактеристика гуме при загревању;
• хетерогеност макроструктуре (присуство зрна пунила, нечистоћа итд.);
• приметна пропусност влаге и апсорпција влаге;
• ниска отпорност на ефекте нафтних деривата и минералних уља;
• губитак механичких својстава у зависности од трајања загревања у присуству атмосферског кисеоника (термичко старење).

Гумени изолациони материјали и технолошке карактеристике

Вулканизована гума преко природне и синтетичке гуме користи се за производњу разних врста кабловских производа и тако игра значајну улогу у производњи каблова.

Највеће потешкоће наилазе при употреби гумене изолације за производњу високонапонских жица и каблова наизменичне струје, на пример, за напонске каблове од 6 и 10 кВ који снабдевају електричном енергијом покретне багере, багере, машине за тресет, електричне тракторе итд.

Недовољна отпорност гуме на озон доводи до брзог уништења и оштрог смањења века трајања таквог кабла. У овим случајевима користи се специјална гума отпорна на озон, која је мање подложна дејству озона, а шкољка је лакирана као заштитни премаз.

Развијене су рецептуре гуме отпорне на нафту и бензин који омогућавају производњу гумене изолације за кабловска тела која раде у нафтним бушотинама при високим температурама у посебно тешким условима. Високонапонске жице за паљење раде при високој јачини електричног поља и у широком температурном опсегу од -50 до + 150 ° Ц.

Састав гумене изолације укључује следеће основне материјале:

• Гума — природна (НК) или синтетичка (СК);
• Пунила — креда, каолин, талк, итд.
• Емолијенси - стеаринска киселина, парафин, вазелин, битумен итд.
• Ојачања побољшавају механичка својства гумених једињења (чађе).

Количина гуме у гуменим једињењима која се користе у производњи жица и каблова варира (по тежини) у распону од 25 до 60%, а укупна количина свих пунила - од 70 до 35% / Око 2% отпада на омекшиваче и око 1 ,5% за вулканизере (сумпор).

Тренутно се гума широко користи за изолацију жица и каблова, чија се вулканизација врши због сумпора који се ослобађа током вулканизације током разлагања одређених једињења сумпора, на пример, тетраметилтиурам дисулфида (тиурам). Такве гуме "без сумпора" имају повећану отпорност на топлоту и стога дуг радни век. Механичка својства ове гуме су нешто нижа од сумпор вулканизоване гуме.

Посебно треба напоменути да гуме без сумпора или, како их још називају, гуме отпорне на топлоту немају деструктивно дејство на бакарне проводнике жице или кабла, те стога нема потребе за калајисањем жице и проводника који ићи у производњу гумом изолованих жица и каблова.

Заједно са гумама, као што је раније поменуто, широко се користе синтетички термопластични материјали, који се називају и еластомери.

Међу њима, пре свега, треба уврстити веома уобичајену пластичну мешавину од ПВЦ смоле, која се широко користи у индустрији каблова, углавном за производњу нисконапонских жица и заштитних премаза (црева) каблова.

ПВЦ смола се добија полимеризацијом винил хлорида. Еластик се добија мешањем фино уситњене смоле са пластификаторима, стабилизатором и пунилом.

Као пуниоци најчешће се користе бела чађа, каолин, а као пластификатори трихризил фосфат, дибутид фталат итд.Поред ПВЦ-а, користе се и кополимери винил хлорида, на пример са винил ацетатом.

Главни недостаци ПВЦ изолације:

• недовољна електрична својства (недовољан отпор изолације и велика вредност тангента угла диелектричног губитка), што се објашњава присуством пластификатора, као и лакоћом елиминације Цл јона у ПВЦ смоли;
• недовољна отпорност на мраз.

Одговарајућим избором пластификатора могу се постићи задовољавајуће електричне карактеристике.

Позитивна својства ПВЦ-а укључују:

• висока отпорност на топлотно старење;
• отпорност на дејство уља и било каквих мазива;
• висока отпорност на хабање;
• Отпорност на воду;
• отпорност на бројне раствараче, киселине и базе, осим 93% сумпорне киселине и глацијалне сирћетне киселине; на бензен негативно утичу растварачи, што смањује затезну чврстоћу пластичног једињења изложеног дејству бензена током 12 дана за више од 7 пута, а специфичну запреминску отпорност за 2-2,5 пута;
• незапаљивост.

Полиетилен има широку примену за израду висококвалитетне изолације жица и каблова... Релативно је мекан материјал (загрева се на 70°Ц, његова густина равномерно опада), који има добру отпорност на мраз и озон, а такође је и широко се користи за изолацију као енергија (КСЛПЕ изоловани каблови) и високофреквентне жице и каблови.

Квалитет пластичне масе је одређен не само особинама основног полимера, већ у великој мери и правилним одабиром и квалитетом пунила и пластификатора.Избор пунила и пластификатора је велики изазов за произвођаче који желе да добију тражена својства.

Сви најтежи задаци у техничком и економском смислу, на пример, добијање гуме отпорне на озон и сл., решавају се избором основног пластичног или синтетичког материјала са потребним својствима.

Са садашњим стањем хемије, у блиској будућности се може очекивати појава низа синтетичких материјала, чија ће употреба омогућити да се у потпуности реше још увек нерешени проблеми са изолацијом жица и каблова.