מהם מוצרי כבלים, הגדרה וסיווג

ניתן לצמצם את כל מוצרי הכבלים לסוגים העיקריים הבאים:

• חוטים חשופים;

• חוטים וכבלים מבודדים מסוגים שונים;

• כבלים מסוגים שונים.

לחוטים חשופים יש רק חלק מבני אחד - ליבת מתכת מוצקה או ליבה מעוותת מחוטים בודדים. לחוטים מבודדים יש, בנוסף לחוט נושא הזרם, שכבת בידוד על החוט וכיסויים מגני אור, למשל צמה. כבל מאופיין בנוכחות של שני מוליכים מבודדים גמישים או יותר המפותלים יחד במעטפת משותפת.

כבל חשמלי מאופיין בשלושה אלמנטים מבניים:

• ליבה מוליכה (אחת או יותר);

• שכבת בידוד;

• פגזי מגן וכיסויים.

מטרת הכבל היא העברה והפצה של אנרגיה חשמלית.

מקור המילים "כבל" ו"מוליך"

במאה ה-13 כינו מלחים צרפתים חבלי ספינות או חבלי עוגן "קבל", האנגלים קראו להם "kabel", ומילה זו נכנסה לשפה הגרמנית במקביל ל"קבל".

מכיוון שהטכנולוגיה של הנחת קווי טלגרף כבלים תת-מימיים ותקשורת טלגרף טרנס-אטלנטית מחוברת לאניות (הנחת כבלים) וכן לתופים הדומים לאלה המשמשים לחבלי ספינות וכבלי עיגון, קווי טלגרף אלו נקראים כבלים.

עד מהרה עשו הבריטים פועל מתוך שם עצם אם מדובר בהעברת מברק לחו"ל בכבלים - "לשדר «(שידור בכבלים)," kabeIn" (אותו בגרמנית) - יצירת מילים ממשית מהמאה ה-19.

המונחים "כבלים" ו"כבלים" הופיעו לראשונה בז'רגון הימי. אבל עד מהרה המונח "כבל" הפך לשם כללי לקו מוליך מבודד.

גם למילה "טל" יש היסטוריה משלה, שאת מקורה יש לחפש אצל נווטים, טייסים (ביוונית עתיקה, "אדם מלווה" שמנחה אוניות דרך מסלולים קשים ליד נמלים).

המושג "להתנהל" נוצר מהמילה "ליווי", והעניק לו צביעה של מלווה "מוגן" או "מבוטח". במקרה זה, ההבנה הטכנית של המונח "חוט" קיימת, שכן היא מתייחסת למוליך מבודד ומסוכך.

סיווג כבלים

ניתן לחלק את כל הכבלים לשתי קבוצות בהתאם להספק המשודר:

• כבלי חשמלמאופיין בכוח משודר גבוה;

• כבלי תקשורת וכבלי אותמאופיין בהספק שידור נמוך מאוד.

המבנים, החומרים המשמשים לייצור כבלים ותהליך הייצור הם לב ליבה של טכנולוגיית הכבלים.

שיפור איכות מוצרי הכבלים, שימוש חסכוני במתכות ובחומרי בידוד המשמשים לייצור כבלים, הכנסת תחליפים לחומרי גלם נדירים יחד עם הרחבת מגוון מוצרי הכבלים - אלו הם הכיוונים העיקריים שבהם הכבלים המודרניים הטכנולוגיה מתפתחת.

חישוב המאפיינים העיקריים של הכבל (חשמלי, תרמי ומכני) מהווה את הבסיס לתיאוריית הכבל, המאפשרת לחזות את התנהגות הכבל בשירות ואת הבחירה החסכונית ביותר של העיצוב, גודל הכבל. חלקים עיקריים ודרך הפעולה.

האלמנטים המבניים העיקריים של כבל חשמלי

1. חוטים מוליכים, אחד או יותר, בגדלים ובצורות שונות

מטרת הליבה היא כיוון זרימת האנרגיה החשמלית בכבל, וגודל החתך של הליבה קובע את כמות ההפסדים בליבות החימום מהזרם העובר דרכן. על מנת להשיג גמישות רבה יותר של החוט, במידת הצורך, הם עשויים לא מחוט אחד, אלא מכמה מעוותים יחד.

2. שכבת חומר בידוד (בידוד) המפרידה בין המוליכים זה לזה ומהמעטפת החיצונית המתכתית, אם יש כזו.

מטרת שכבת הבידוד היא לנטרל את כוחות השדה החשמלי בין המוליכים למעטפת הכבל הנוטים ליצור זרם דליפה (בכבלים של תקשורת) ופריקה (תקלה) בכבלי מתח גבוה. בידוד הכבלים חייב להיות תמיד גמיש מספיק כדי לאפשר כיפוף של הכבל במהלך הייצור ובמהלך ההתקנה.

הבידוד של כבלי חשמל הפועלים במתח גבוה חייב קודם כל להיות בעל חוזק חשמלי גבוה, המבטיח את אמינות הכבל בפעולה. עם זאת, חוזק דיאלקטרי גבוה לא תמיד נדרש מבידוד הכבל.

לדוגמא, כבלי תקשורת פועלים לרוב במתח נמוך וכאן הפסדי דליפה הם קריטיים, לכן חומרי בידוד עם הדליפה הנמוכה ביותר האפשרית, כלומר. עם התנגדות בידוד גבוהה וערך נמוך של משיק הפסד דיאלקטרי, משמשים לבידוד כבלי תקשורת.

3. כיסויי הגנה וכיסויים המגנים על שכבת הבידוד של הכבל מפני השפעות סביבתיות ונזקים מכניים

זה צריך לכלול גם סוגים שונים של ציפויים נגד קורוזיה, שמטרתם להגן על מעטפות כבלים וכיסויים מפני קורוזיה סביבתית. סוגים שונים של מעטפות (עופרת, גומי וכו') נבדלים בחוזקם המכני, בעמידותם בפני קורוזיה ובעיקר בעמידותם ללחות, שכן רוב חומרי בידוד הכבלים פוגעים משמעותית בתכונות הבידוד שלהם כשהם רטובים.

סרגיי אנטונוב, ציור "מושך את הכבל" 1968.

חומרים המשמשים לייצור חוטים, כבלים וכבלים

מבחינים בין חומרים המשמשים לייצור הליבה המוליכה, שכבת הבידוד והכיסויים החיצוניים בעלי מעטפת מגן.

אבל הסיווג הבא נוח יותר:

• מתכות;

• חומרים סיביים;

• חומרים פולימריים;

• חומרי בידוד נוזליים;

• חומרי בידוד מוצקים המבוססים על שרפים טבעיים וסינתטיים;

• לכות, תרכובות וביטומן.

בייצור כבלים משתמשים במתכות: נחושת וסגסוגותיה, אלומיניום, עופרת ופלדה.נחושת ואלומיניום משמשים בעיקר לייצור חוטים מוליכים של חוטים, כבלים וכבלים, בעוד עופרת ופלדה משמשים לייצור מארזי מגן ושריון.

התאמתן של מתכות אלו לייצור חוטים וכבלים נקבעת בעיקר על ידי המאפיינים החשמליים (התנגדות חשמלית) והמכאניים (מתיחה והתארכות).

חתך של כבל חשמל מבודד XLPE 400 kV. כבל כזה משמש בקו תמסורת עילי של 380 קילו וולט בברלין. חתך כבלים - 1600 מ"מ. הקו של 34 קילומטרים נבנה בשנת 2000.

סיווג ותווית כבלי חשמל

כבל שניתן להשתמש בו לקרקע קבורה

מחברי כבל חשמל

כבלי נחושת כבדים

כבל למתקנים של משאבת שמן בעל מוליכים נחושת, בידוד קופולימר בלוק עמיד בחום ומעטפת פלואורפלסטית לכל אחד משלושת החוטים המוליכים. על פי טכנולוגיית ייצור הכבלים החדשה, fluoroplastic מיושם על חוטים מוליכים מבודדים על ידי אקסטרוזיה: לאחר עיבוד החומר על ציוד מיוחד, מסת הפולימר המתקבלת עוברת דרך כלי היוצר ו"עוטפת" את החוטים.

מההיסטוריה של טכנולוגיית הכבלים

ההיסטוריה של טכנולוגיית הכבלים מתחילה בניסיונות הראשונים לייצר תיל מבודד, שהצורך בהם התעורר בסביבות 1753 בקשר לחקר החשמל האטמוספרי.

התקופה הראשונה בהתפתחות טכנולוגיית הכבלים נמשכה עד אמצע המאה ה-19 לערך והתאפיינה בניסיונות ליצור תיל וכבל מבודדים באמצעות צינורות זכוכית, שעוות איטום וחומרים נוספים בהישג יד.

תפקיד חשוב בתקופה זו של פיתוח טכנולוגיית הכבלים שיחק על ידי P.L.שילינג, ממציא המכרה החשמלי. הכשרון של PL שילינג הוא שהוא היה הראשון שהשתמש בחומר (גומי) לבידוד כבלים, שהוכנס לייצור חוטים וכבלים 60 שנה מאוחר יותר.

מאמצע המאה ה-19 החל ייצור כבלי תקשורת תת-מימיים מבודדים בגוטה-פרקה (שרף דומה מאוד בהרכבו לגומי טבעי) באנגליה ובגרמניה.

פרטים נוספים על השימוש בחומרים טבעיים בטכנולוגיית כבלים:

שימוש בחומרי גומי וגומי בהנדסת חשמל

כיסוי החוט בגוטה-פרקה. גריניץ', 1865-66. ציור מאת R. C. Dudley

מוצרי כבלים (כבלים, חוטים, כבלים) המשמשים בחשמל מסווגים לפי הקריטריונים הבאים:

• מטבעו של הבידוד,
• לפי חומר הוורידים המוליכים,
• על ידי הצורה והעיצוב של הליבה המוליכה,
• לפי סוג קונכיות המגן,
• לפי מאפייני ייצור ובנייה,
• בתיאום מראש
• מוצרי כבל זרם גבוה מחולקים גם לפי מתח.

לפי מאפייני הייצור והעיצוב, כל סוגי מוצרי הכבלים מחולקים לפי מספר, חתך או קוטר של הליבות המוליכות, לפי גמישות הליבה, לפי מערכת הפיתול, לפי הצורה החיצונית (עגולה, משולש וכו'), לפי סוג הכיסויים החיצוניים ואחרים.

מידע שימושי: במה נבדלים חוטים מכבלים?