Kummiisolatsiooniga juhtmed ja kaablid: tüübid, eelised ja puudused, materjalid, tootmistehnoloogia

Kummiisolatsiooniga juhtmeid ja kaableid kasutatakse pantograafide ühendamiseks ja elektri jaotamiseks sekundaarsetes elektrivooluvõrkudes, samuti kasutatakse laialdaselt tööstuses, põllumajanduses, transpordis, ehituses ja igapäevaelus.

Kummiisolatsiooniga kaablite ja juhtmete tüübid

Kummiisolatsiooniga kaablid, juhtmed ja kaablid võib jagada järgmistesse rühmadesse:

• paigalduskaablid, juhtmed ja kaablid;
• toitekaablid;
• juhtkaablid;
• painduvad kaablid ja juhtmed voolikute jaoks;
• merekaablid ja -traadid;
• kerekaablid;
• elektrilise veeremi juhtmed;
• lennukite, autode ja traktorite juhtmed.

Kummist või plastikust isolatsiooni kasutamine ei ole tingitud mitte niivõrd soovist saada painduvat kaablit, kuivõrd seda tehakse kaabliklemmide hõlbustamiseks ja lihtsustamiseks.

Plii mantli kasutamine ei võimalda kasutada kaabli isolatsioonikihi suurenenud painduvust ja seetõttu on juhtudel, kui on vaja suurema painduvusega kaablit, mitte pliid, vaid vulkaniseeritud kummist või plastikust voolikukestad. kasutatud.

Kummist isolatsiooni kõrget keskmist dielektrilist tugevust ei saa enamikul juhtudel kasutada isolatsioonikihi nõrkade kohtade tõttu, mis tingib vajaduse suurendada isolatsioonikihi paksust võrreldes näiteks immutatud paberisolatsiooniga ja põhjustab isolatsioonikihi paksuse suurenemist. kaitsematerjalide katete liigne tarbimine.kaabli läbimõõdu suurendamiseks.

Tootmise algetapp on mitmesooneliste juhtmete venitamine tinatatud ja tinata vaskjuhtmetest juhtmete, kaablite ja nööride jaoks.

Kummiisolatsiooniga juhtmete ja kaablite tootmise tehnoloogia

Peamised protsessitoimingud hõlmavad kummi ja plasti tootmist ning nende kandmist südamikule või traadile Kummi tootmine hõlmab plastifitseeriv kumm ja täiteainete (kriit, talk), pehmendajate, parendajate ja vulkaniseerivate ainete kasutuselevõtt.

Kummisegu kantakse südamikule kuumpressimise teel tigupressidel või külmpressimisega spetsiaalsetel profiilrullikutel. Kummist isolatsiooni paksus sõltub traadi ristlõike suurusest ja traadi või kaabli nimipingest, vooliku ümbrise paksuse aga kaabli läbimõõt.

Mantli paksus võib varieeruda 1–8 mm kummivoolikute puhul ja 2–4 ​​mm vinüül-PVC ümbriste puhul.

Kummist isolatsioon pärast selle paigaldamist südamikule külma või kuuma meetodiga vulkaniseeritakse, et anda isolatsioonikihile vajalikud füüsikalised omadused: mehaaniline tugevus ja elastsus. Plastikümbrised ei vaja vulkaniseerimist.

Juhtmete kummist isolatsioonikihi peale kantakse puuvillasest lõngast punutis, mida saab immutada bituumeni või muu kompositsiooniga või katta nitrolaki kihiga (lennukite ja autode juhtmed).

Ülejäänud tehnoloogilised toimingud, nagu kaabliks keeramine ja kaitsekatete paigaldamine, tehakse samamoodi nagu teistelgi. kaablitooted.

Kummist isolatsiooni eelised ja puudused

Kummiisolatsiooni kõrged elektrilised ja mehaanilised omadused võimaldasid realiseerida mitmeid traat- ja kaablikonstruktsioone, mis töötavad äärmiselt rasketes töötingimustes (raie, metsaraie, ekskavaatorid jne).

Lai valik takistuse väärtusi (1013 kuni 1017 omcm) ja märkimisväärne kõikumine dielektriline konstant olenevalt kummi koostisest ja selle valmistamise tehnoloogiast anda tootmisvõimalus erinevat tüüpi juhtmete ja kaablite isolatsioon.

Kummiisolatsiooni positiivsete omaduste kõrval on ka negatiivseid, millest kõige iseloomulikumad on järgmised:

• õhumullide ja kilede olemasolu isolatsioonikihis;
• vulkaniseeritud kummi ebastabiilsus osooni suhtes;
• mehaaniliste jõudude ja pingete mõju isolatsiooni dielektrilisele tugevusele;
• Kummi mehaaniliste ja elektriliste omaduste vähendamine kuumutamisel;
• makrostruktuuri heterogeensus (täiteainete terade, lisandite jne olemasolu);
• märgatav niiskuse läbilaskvus ja niiskuse imendumine;
• madal vastupidavus naftatoodete ja mineraalõlide mõjudele;
• mehaaniliste omaduste kadumine sõltuvalt kuumutamise kestusest atmosfäärihapniku juuresolekul (termiline vananemine).

Kummist isolatsioonimaterjalid ja tehnoloogilised omadused

Loodusliku ja sünteetilise kummi kohal vulkaniseeritud kummi kasutatakse erinevat tüüpi kaablitoodete tootmiseks ja seega mängib see olulist rolli kaablite valmistamisel.

Suurimad raskused tekivad kummiisolatsiooni kasutamisel kõrgepinge vahelduvvoolu juhtmete ja kaablite tootmiseks, näiteks 6 ja 10 kV toitekaablitele, mis varustavad elektriga liikuvaid ekskavaatoreid, tragisid, turbamasinaid, elektritraktoreid jne.

Kummi ebapiisav osoonikindlus põhjustab sellise kaabli kiiret hävimist ja järsu kasutusea vähenemist. Nendel juhtudel kasutatakse spetsiaalset osoonikindlat kummi, mis on osooni toimele vähem vastuvõtlik, ja kest lakitakse kaitsekattena.

Välja on töötatud õli- ja bensiinikindla kummiretseptid, mis võimaldavad eriti karmides tingimustes toota kummiisolatsiooni naftapuurkaevudes kõrgel temperatuuril töötavatele kaablikeredele. Kõrgepinge süütejuhtmed töötavad suure elektrivälja tugevusega ja laias temperatuurivahemikus -50 kuni + 150 ° C.

Kummist isolatsiooni koostis sisaldab järgmisi põhimaterjale:

• Kumm — looduslik (NK) või sünteetiline (SK);
• Täiteained — kriit, kaoliin, talk jne.
• Pehmendavad ained - steariinhape, parafiin, vaseliin, bituumen jne.
• Tugevdused parandavad kummisegude (tahm) mehaanilisi omadusi.

Kummi kogus juhtmete ja kaablite tootmisel kasutatavates kummiühendites varieerub (massi järgi) vahemikus 25–60% ja kõigi täiteainete koguhulk - 70–35% / Umbes 2% langeb pehmenditele ja vulkanisaatorite (väävel) puhul umbes 1,5%.

Praegu kasutatakse laialdaselt kummi juhtmete ja kaablite isoleerimiseks, mille vulkaniseerimine toimub teatud väävliühendite, näiteks tetrametüültiuraamdisulfiidi (tiuraam) lagunemisel vulkaniseerimisel eralduva väävli tõttu. Sellistel "väävlivabadel" rehvidel on suurenenud kuumakindlus ja seetõttu pikk kasutusiga. Selle kummi mehaanilised omadused on veidi madalamad kui väävliga vulkaniseeritud kummil.

Eraldi tuleb tähele panna, et väävlivabad või, nagu neid nimetatakse, kuumakindlad kummid ei mõju traadi või kaabli vaskjuhtmetele hävitavalt ning seetõttu puudub vajadus traadi ja juhtmete tinatamiseks. minna kummiisolatsiooniga juhtmete ja kaablite tootmisse.

Koos kummidega, nagu varem mainitud, kasutatakse laialdaselt sünteetilisi termoplastseid materjale, mida nimetatakse ka elastomeerideks.

Nende hulka tuleks ennekõike lisada väga levinud PVC-vaigust valmistatud plastisegu, mida kasutatakse laialdaselt kaablitööstuses, peamiselt madalpingejuhtmete ja kaablite kaitsekatete (voolikute) tootmiseks.

PVC vaik saadakse vinüülkloriidi polümerisatsiooni teel. Elastne saadakse peeneks jahvatatud vaigu segamisel plastifikaatorite, stabilisaatori ja täiteainega.

Täiteainetena kasutatakse kõige sagedamini valget tahma, kaoliini ning plastifikaatoritena trikrüsüülfosfaati, dibutiidftalaati jne.Lisaks PVC-le kasutatakse ka vinüülkloriidi kopolümeere, näiteks vinüülatsetaadiga.

PVC isolatsiooni peamised puudused:

• ebapiisavad elektrilised omadused (ebapiisav isolatsioonitakistus ja dielektrilise kadunurga puutuja suur väärtus), mis on seletatav plastifikaatorite olemasoluga, samuti PVC-vaigu Cl-ioonide eemaldamise lihtsusega;
• ebapiisav külmakindlus.

Plastifikaatorite sobiva valikuga on võimalik saavutada rahuldavad elektrilised omadused.

PVC positiivsete omaduste hulka kuuluvad:

• kõrge vastupidavus kuumuse vananemisele;
• vastupidavus õlide ja määrdeainete mõjule;
• kõrge kulumiskindlus;
• veekindlus;
• vastupidavus paljudele lahustitele, hapetele ja alustele, välja arvatud 93% väävelhape ja jää-äädikhape; lahustid mõjutavad benseeni ebasoodsalt, mis vähendab 12 päeva jooksul benseeni toimel kokku puutunud plastiühendi tõmbetugevust rohkem kui 7 korda ja erimahukindlust 2–2,5 korda;
• mittesüttivus.

Polüetüleeni kasutatakse laialdaselt juhtmete ja kaablite kvaliteetse isolatsiooni tootmiseks... See on suhteliselt pehme materjal (70 ° C-ni kuumutamisel väheneb selle tihedus ühtlaselt), millel on hea külmakindlus ja osoonikindlus ning see on kasutatakse laialdaselt isolatsiooniks energiana (XLPE isolatsiooniga kaablid) ning kõrgsageduslikud juhtmed ja kaablid.

Plastisegu kvaliteeti ei määra mitte ainult põhipolümeeri omadused, vaid suurel määral täiteainete ja plastifikaatorite õige valik ja kvaliteet.Täiteainete ja plastifikaatorite valik on suur väljakutse tootjatele, kes soovivad saada vajalikke omadusi.

Kõik tehnilises ja majanduslikus mõttes keerulisemad ülesanded, näiteks osoonikindla kummi saamine jms, lahendatakse vajalike omadustega põhiplasti või sünteetilise materjali valikuga.

Keemia praeguse seisu juures võib lähiajal oodata mitmete sünteetiliste materjalide ilmumist, mille kasutamine võimaldab täielikult lahendada seni lahendamata probleemid juhtmete ja kaablite isolatsiooniga.