Recursos de design de fios e cabos
Elementos estruturais
Qualquer condutor elétrico consiste nas seguintes partes, nem sempre de uma só vez, mas apenas de várias:
- Veia condutora. Serve para conduzir corrente com o mínimo possível de aquecimento. Os principais requisitos para as veias: boa flexibilidade, resistência à corrosão, alta condutividade elétrica e, claro, baixo custo.
- Isolamento. Uma barreira que deve fornecer a maior resistência possível à energia elétrica que passa pelo núcleo. A camada isolante deve ter as propriedades dielétricas mais altas possíveis, enquanto estiver na maior faixa de temperatura possível. Além disso, o isolamento deve ser flexível.
- Tela. É necessário proteger o núcleo condutor de todos os tipos de interferência eletromagnética externa. O requisito para o projeto da camada de blindagem é 100% de revestimento de isolamento durante a dobra.
- Isolamento de cinto. Serve para proteção adicional de fios e cabos contra avarias.
- Concha. Protege o condutor de danos mecânicos, fenômenos atmosféricos e penetração de umidade.
- Capa protetora. Uma bainha adicional usada na operação de produtos a cabo em condições difíceis.
A construção de cabos e fios consiste desses elementos individuais. Se você quiser saber mais sobre as variedades e recursos de cada componente, uma visão geral mais detalhada é fornecida abaixo.
Visão geral dos parâmetros
Núcleo condutor
Os núcleos de cabos, fios e cabos são fabricados de acordo com a corrente GOST 22483-2012, que por sua vez é o padrão e determina a resistência da corrente direta de 1 km do núcleo a uma temperatura de + 20 ° C. Para identificar a resistência elétrica, é necessário conhecer a seção transversal, o material de fabricação e a classe do fio. Consideraremos cada parâmetro em ordem, para que você entenda como isso afeta o design de fios e cabos elétricos.
O grau do fio pode ser de 1 a 6. Quanto maior o grau, melhor a flexibilidade do condutor. Por exemplo, os Graus 1 e 2 são usados para a fabricação de produtos a cabo, que serão usados exclusivamente para instalação fixa. Para conectar mecanismos móveis, você precisa usar cabos com uma classe de flexibilidade de 3 a 6.
Quanto ao material de fabricação, este é um parâmetro muito importante.O cobre conduz melhor a corrente e é mais resistente a danos mecânicos. No entanto, as desvantagens dos fios de cobre são o maior custo e a suscetibilidade à corrosão, especialmente em alta umidade e temperatura. O alumínio é mais barato e menos suscetível à corrosão, mas é mais frágil e forma um filme de óxido, o que aumenta a resistência de contato. Prós e contras da fiação de alumínio Examinamos em um artigo separado.
Isolamento
A camada isolante pode ser representada pelos seguintes materiais:
- Composto de cloreto de polivinilo (PVC). O tipo mais comum de isolamento, que à temperatura ambiente (+ 20 ° C) apresenta alta resistência. As desvantagens do composto de PVC são a flexibilidade insuficiente, quando comparada à borracha, e o fato de a resistência de isolamento do fio ser significativamente reduzida a uma temperatura de + 70 ° C e acima. Vantagens do composto de PVC: baixo preço, boa resistência a muitos produtos químicos, umidade e baixa combustibilidade.
- Polietileno reticulado (SPE). É usado para a fabricação de produtos de cabo de alta tensão colocados no subsolo. O design dos cabos de polietileno reticulado tem boa flexibilidade, baixa higroscopicidade (absorção de umidade) e a possibilidade de aquecimento a +130 ° C. As desvantagens dos cabos SPE são a complexidade da fabricação, a necessidade de usar equipamentos externos, e é por isso que o custo do produto é muito maior do que os análogos.
- Polietileno. Pode ser de baixa densidade (LDPE) e alta (HDPE). Vantagens: as propriedades dielétricas são 300 vezes superiores às do isolamento de PVC, baixa higroscopicidade, resistência a reagentes químicos. No entanto, as desvantagens do polietileno são uma diminuição nas propriedades dielétricas do fio com o aumento da temperatura, pouca flexibilidade e, ao mesmo tempo, alto custo. O projeto de cabos com isolamento de polietileno está bem estabelecido para a instalação de fiação estacionária em instalações industriais.
- Borracha isolante. Devido à sua flexibilidade, costuma ser usado para conectar mecanismos e equipamentos móveis. Flexível, barato, possui altas propriedades dielétricas. No entanto, perde suas características de isolamento elétrico em temperaturas acima de +80 ° C, é suscetível a danos causados pela radiação ultravioleta e, o mais importante, não é resistente à queima.
- Isolamento de papel impregnado (BPI). O projeto de cabos com isolamento de papel consiste em fitas de papel de cabo impregnadas com um composto viscoso ou não gotejante. Os requisitos para a fabricação desse tipo de fita de papel a cabo não devem coincidir ao colocar uma em cima da outra. Não são permitidos mais de três fósforos ou até dois se a fita mais baixa estiver em contato com a camada de blindagem ou o núcleo condutor. O uso de cabos com isolamento BPI - colocando uma linha de alta tensão no chão. Vantagens - baixo custo e altas propriedades de isolamento elétrico. Desvantagens - absorção de umidade, alto risco de incêndio, baixa resistência a danos mecânicos e fluidez do isolamento com o aumento da temperatura, razão pela qual é recomendável usar um condutor exclusivamente para instalação horizontal.
- Borracha de silicone. Possui alta resistência ao calor, parâmetros de isolamento elétrico, boa resistência e flexibilidade. Ao mesmo tempo, é levemente resistente a produtos químicos, o design do fio é destruído durante a abrasão e é bastante caro. É utilizado, em regra, em condições com temperatura elevada.
- Politetrafluoretileno (PTFE). Possui boa resistência a danos mecânicos, mesmo em temperaturas de até + 250 ° C, enquanto é bem resistente a ataques químicos. As desvantagens desse tipo de proteção são o alto custo e a toxicidade.
Tela
O próximo componente na construção de cabos e fios é uma camada de blindagem, cujo objetivo é proteger o condutor contra interferências eletromagnéticas. Na maioria das vezes, a tela é usada em cabos de controle e linhas de cabos de alta tensão.
Os principais tipos de telas:
- de papel metalizado (se o design permitir isolamento de BPI);
- fio de cobre (para PVC e borracha);
- fio de aço galvanizado (armadura + guindaste);
- borracha condutora (com isolamento de borracha).
A camada de blindagem pode ser aplicada ao conjunto inteiro de núcleos e a cada um separadamente. Por regra, é flexível e permite adicionalmente proteger o fio de danos mecânicosNo entanto, devido à presença de uma tela no design, um medidor de corrida do produto custará mais.
Concha
Esse elemento estrutural dos cabos e fios elétricos protege contra os efeitos negativos da radiação solar, umidade, substâncias agressivas e, é claro, danos mecânicos.
Para produtos a cabo com isolamento de papel impregnado, é utilizada uma bainha de chumbo ou alumínio. Se a camada isolante é representada por plástico ou borracha de PVC, o invólucro, respectivamente, pode ser PVC ou borracha de mangueira.
O invólucro de chumbo possui boa flexibilidade e resistência ao ataque químico, podendo ser soldado no campo. A desvantagem é que o chumbo tem um baixo ponto de fusão; portanto, quando exposto ao calor e às vibrações, podem ocorrer rachaduras na carcaça, até uma ruptura completa. Eles enfrentam essas deficiências adicionando aditivos antimônio e cobre ao design.
O alumínio é duas vezes mais forte que o chumbo, resistente a vibrações e pode atuar como armadura e até como tela. A única coisa ruim é que a bainha de alumínio do cabo tem pouca resistência à corrosão do solo e também custa mais.
O composto plástico de PVC é barato, ligeiramente danificado por produtos químicos, possui resistência mecânica e ao mesmo tempo bastante estanque. No entanto, possui pouca flexibilidade, baixa resistência ao estresse mecânico e envelhecimento leve.
A borracha da mangueira, em comparação com o habitual, aceita bem cargas de tração, choque e torção. Além disso, pode ser resistente ao óleo, baixas temperaturas e ignição. Desvantagens - é destruído pela exposição simultânea ao oxigênio e à radiação solar, enquanto baixa resistência ao ataque químico.
Capa protetora
Bem, o último elemento na construção de cabos e fios elétricos é uma cobertura protetora, que pode consistir em um travesseiro, uma camada de blindagem e uma cobertura externa.
O objetivo do travesseiro é a proteção adicional da camada isolante contra danos causados por fitas de aço ou fios de metal, que por sua vez representam armaduras. O travesseiro pode ser feito de:
- papel crepom (tem um alto alongamento para quebrar);
- fitas plásticas (alternativas ao papel crepom);
- composição betuminosa (gruda).
É necessária uma camada de blindagem para proteger a estrutura do condutor de qualquer tipo de estresse mecânico. As fitas de aço não absorvem as forças de tração e podem ser protegidas ainda mais contra a corrosão. Em particular, duas camadas de fitas de aço oferecem boa proteção contra danos mecânicos. O fio evita torcer o fio e funciona bem em tensão. Não protege contra danos mecânicos.
Bem, a tampa externa deve fornecer ao cabo firmeza e resistência a vários fenômenos atmosféricos. Pode ser representado por fios de cabos de fibra de vidro, adicionalmente impregnados com betume ou por uma cobertura de plástico (composto de PVC ou polietileno).
Normalmente, a tampa externa especificada pode ser incluída no projeto de cabos de alta tensão com isolamento BPI. Coberturas externas leves são inerentes aos fios: fio de algodão, fibra de vidro, linha de costura ou linho.Além disso, a trança pode ser tratada com um composto ou verniz antifúngico ou resistente às intempéries em geral, que protegerá contra a umidade.
É tudo o que queremos dizer sobre o que consistem em cabos e fios. Por fim, recomendamos assistir a um vídeo no qual todos os elementos estruturais individuais sejam demonstrados claramente, pela ordem de sua veiculação:
Como você pode ver, o design de fios e cabos pode ser bastante complicado, portanto, não será difícil escolher a versão apropriada do condutor para suas próprias condições!
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