עיצוב כבל חשמל
כיצד פועלים כבלי חשמל
כבלי חשמל מורכבים מהאלמנטים הבסיסיים הבאים: מוליכים, בידוד, עטיפות וכיסויי הגנה. בנוסף לאלמנטים העיקריים, מבנה הכבל עשוי לכלול מגנים, הארקות מגן וחומרי מילוי.
כבלי חשמל שונים: לפי סוג המתכת של החוטים - כבלים עם חוטי אלומיניום ונחושת, לפי סוג החומרים המבודדים חוטים נושאי זרם, כבלים עם בידוד נייר, פלסטיק וגומי, לפי סוג ההגנה של בידוד חוטי כבלים מהשפעת הסביבה החיצונית - כבלים ממתכת, פלסטיק וגומי, לפי שיטת ההגנה מפני נזק מכני - משוריין ולא משוריין, לפי מספר הליבות - אחת, שתיים, שלוש -, ארבע וחמש ליבות.
לכל עיצוב כבל יש ייעוד ומותג משלו. מותג הכבלים מורכב מהאותיות הראשוניות של המילים המתארות את בניית הכבל.
אורז. 1.חתכים של כבלי חשמל: כבלים דו-ליבים עם מוליכים עגולים ומפולחים, כבלי B-שלוש ליבות עם בידוד רצועה ומעטפות נפרדות, כבלי c-ארבע ליבות עם מוליך אפס של עיגול, מגזר וצורת משולש, 1 - חוט מוליך, 2 - מוליך ניטרלי, 3 - בידוד ליבה, 4 - מגן על ליבה מוליכה, 5 - בידוד חגורה, 6 - מילוי, 7 - מגן על בידוד הליבה, 8 - מעטה, 9 - פגוש, 10 - מגן חיצוני כיסוי
אלמנטים מבניים של כבלי חשמל ומטרתם.
המוליכים של כבלי החשמל עשויים מאלומיניום ונחושת, חד חוטי ורב חוטי. לפי הצורה, הוורידים עשויים עגולים, מגזריים או מגזריים (ראה איור 1).
מוליכים מאלומיניום של כבלים עד וכולל 35 מ"מ עשויים חד חוטי, 50-240 מ"מ - חד חוטי או רב חוטי, 300-800 מ"מ - רב חוטי.
חוטי נחושת עד 16 מ"מ כולל עשויים חוטי יחיד, 25 - 95 מ"מ - חוטי יחיד או רב חוטים, 120 - 800 מ"מ - רב חוטים.
למוליך הנייטרלי או למוליך האדמה המגן, ככלל, יש חתך מופחת בהשוואה למנצחים הראשיים. הוא יכול להיות עגול, מגזרי או משולש והוא ממוקם במרכז הכבל או בין המוליכים הראשיים שלו (ראה איור 1).
מוליך הארקה מגן משמש לחיבור חלקי מתכת שאינם מופעלים באנרגיה של מתקן חשמלי למעגל הארקה מגן.
הבידוד המוחל על ליבת הכבל נקרא המוליך המבודד, ומונח על גבי המוליכים המעוותים או המקבילים המבודדים של כבל רב ליבות נקרא בידוד המותניים.
בידוד כבל נייר ספוג בתרכובות הספגה צמיגות (שמן רוזין או חומרים סינתטיים מבודדים חשמליים).
החיסרון של כבלים עם הרכב הספגה צמיגית הוא האפשרות המוגבלת ביותר להניח אותם על מסלולים משופעים, כלומר, הפרש הגבהים בין אביזרי הקצה שלהם לא יעלה על: עבור כבלים ספוג צמיג עד 3 קילוואט, משוריין וללא שריון במבנה. מעטפת אלומיניום - 25 מ', ללא שריון במעטפת עופרת - 20 מ', משוריין במעטפת עופרת - 25 מ', לכבלים עם הספגה צמיגה 6 קילוואט, משוריין וללא שריון במעטפת עופרת - 15 מ', באלומיניום - 20 מ', לכבלים עם הספגה צמיגה 10 קילו וולט, משוריין ולא משוריין במעטפת עופרת ואלומיניום - 15 מ'.
כבלים בעלי תרכובת הספגה צמיגית, שחלקו החופשי הוסר, נקראים כבלים ספוגים רזים. הם משמשים בהנחת על מסלולים אנכיים ומשופעים, ללא הגבלת הפרש המפלס, אם מדובר בכבלים לא משורינים ומשוריין במעטפת אלומיניום עבור מתחים עד 3 קילו וולט, ובהפרש מפלס של עד 100 מ' - עבור כל כבלים אחרים עם בידוד ספוג מדולדל.
בידוד הגומי עשוי משכבה צפופה של גומי או מרצועות גומי עם גיפור לאחר מכן. כבלי חשמל עם בידוד גומי משמשים ברשתות לזרם חילופין עד 1 קילו וולט וזרם ישר עד 10 קילו וולט.
כבלי חשמל עם בידוד פלסטיק יש בידוד מפלסטיק פוליוויניל כלוריד בצורה של שכבה רציפה או מהרכבי פוליאתילן. נעשה שימוש גם בכבלי פוליאתילן מכבים עצמיים (כיבוי עצמי).
מסכים משמשים להגנה על מעגלים חיצוניים מהשפעת שדות אלקטרומגנטיים של זרמים העוברים דרך הכבל ולהבטחת סימטריה של השדה החשמלי סביב ליבות הכבלים. מסכים עשויים מנייר מוליכים למחצה ומנייר אלומיניום או נחושת.
תחליפים נחוצים כדי לחסל את הפערים החופשיים בין האלמנטים המבניים של הכבל, כדי לדחוס אותם, כדי לתת את הצורה הדרושה ויציבות מכנית למבנה הכבל. צרורות של סרטי נייר או חוטי כבלים, חוטי פלסטיק או גומי משמשים כחומרי מילוי.
מעטפות כבל חשמל... מעטפות כבל אלומיניום, עופרת, גלי פלדה, פלסטיק וגומי בלתי דליקים (ניטריט) מגנים על פנימיות הכבלים מפני נזקים של לחות, חומצות, גזים וכו'.
מעטפת האלומיניום של כבלי אספקה עבור מתחים עד 1 קילו וולט מותר לשמש כמוליך רביעי (נייטרלי) ברשתות AC ארבע-חוטיות עם נייטרלי מוארק מוצק, למעט מתקנים עם אטמוספרה נפיצה ומתקנים שבהם הזרם ב- מוליך נייטרלי בתנאים רגילים הוא יותר מ-75% מהזרם בחוט הפאזה.
כיסויי הגנה של כבלי חשמל... היות וכיסויי כבלים עלולים להינזק ואף להיהרס בהשפעות כימיות ומכאניות, הם מכוסים בכיסויי הגנה.
כרית המונחת על המסך או המעטפת כדי להגן עליהם מפני קורוזיה ונזקים מרצועות או פגושים. הכרית עשויה משכבות של חוט כבלים ספוג, פוליוויניל כלוריד, פוליאמיד וסרטים מקבילים אחרים, נייר קרפ, תרכובת ביטומנית או ביטומן.
כדי להגן עליהם מפני נזק מכני עוטפים את מעטפות הכבלים, בהתאם לתנאי ההפעלה, בחגורת פלדה או בשריון תיל... חוט השריון עשוי מחוטים עגולים או שטוחים.
השריון של פסי פלדה שטוחים מגן על הכבלים רק מפני נזק מכני.שריון תיל פלדה סופג גם כוחות מתיחה.כוחות אלו מתרחשים בכבלים כאשר כבלים מונחים אנכית בגובה רב או לאורך מסלולים בעלי שיפוע תלול.
כדי להגן על שריון הכבל מפני קורוזיה, הוא מכוסה בכיסוי חיצוני העשוי משכבת חוט כבל או זכוכית ספוג בהרכב ביטומן, ובמבנים מסוימים מוחל ביטומן של פוליוויניל כלוריד או פוליאתילן דחוס על שכבות החוט.
במכרות, בחדרי נפץ ובחדרים מסוכנים אש, אסור להשתמש בכבלים משוריינים בעיצוב קונבנציונלי בשל הימצאות "כרית" בין המעטפת לשריון הכבל המכיל ביטומן דליק. במקרים אלו יש להשתמש בכבלים עם "כרית" בלתי דליקה וכיסוי חיצוני עשוי חוט סיכות פיברגלס.