Gumiszigetelésű vezetékek és kábelek: típusok, előnyei és hátrányai, anyagok, gyártástechnológia

A gumiszigetelésű vezetékeket és kábeleket áramszedők csatlakoztatására és elektromos áram elosztására használják a szekunder elektromos hálózatokban, és széles körben használják az iparban, a mezőgazdaságban, a közlekedésben, az építőiparban és a mindennapi életben.

Gumiszigetelésű kábelek és vezetékek típusai

A gumiszigetelésű kábelek, vezetékek és kábelek a következő csoportokba sorolhatók:

• Telepítő kábelek, vezetékek és kábelek;
• tápkábelek;
• vezérlőkábelek;
• Hajlékony kábelek és vezetékek tömlőkhöz;
• tengeri kábelek és vezetékek;
• testkábelek;
• vezetékek elektromos gördülőállományhoz;
• repülőgép-, autó- és traktorhuzalok.

A gumi vagy műanyag szigetelés alkalmazását nem annyira a hajlékony kábel beszerzésének vágya okozza, hanem a kábelkivezetések megkönnyítése és egyszerűsítése.

Az ólomköpeny használata nem teszi lehetővé a kábel szigetelőrétegének fokozott rugalmasságának kihasználását, ezért olyan esetekben, amikor fokozott rugalmasságú kábelre van szükség, nem ólmot, hanem vulkanizált gumiból vagy műanyagból készült tömlőköpenyt kell használni. használt.

A gumi szigetelés nagy átlagos dielektromos szilárdsága a legtöbb esetben nem használható a szigetelőréteg gyenge helyek miatt, ami szükségessé teszi a szigetelőréteg vastagságának növelését például az impregnált papírszigeteléshez képest, és a védőanyagok bevonatainak túlzott fogyasztása.a kábel átmérőjének növelésére.

A gyártás kezdeti szakasza többeres vezetékek nyújtása vezetékekhez, kábelekhez és zsinórok ónozott és ónozatlan rézhuzalaiból.

Technológia gumiszigetelésű vezetékek és kábelek gyártására

A fő folyamati műveletek közé tartozik a gumi és műanyag gyártása, valamint ezek magra vagy huzalra történő felhordása. lágyító gumi valamint töltőanyagok (kréta, talkum), lágyítók, javítók és vulkanizálószerek bevezetése.

A gumikeveréket csigapréseken melegsajtolással vagy speciális profilozott hengereken hidegsajtolással hordják fel a magra. A gumiszigetelés vastagsága a vezeték keresztmetszetének nagyságától és a vezeték vagy kábel névleges feszültségétől függ, míg a tömlőköpeny vastagságát a kábel átmérője határozza meg.

A köpeny vastagsága gumitömlők esetén 1-8 mm, vinil PVC köpenyek esetén 2-4 mm között változhat.

A gumi szigetelést a magra hideg vagy meleg módszerrel történő felhordás után vulkanizálják, hogy a szigetelőréteg megkapja a szükséges fizikai tulajdonságokat: mechanikai szilárdságot és rugalmasságot. A műanyag fóliák nem igényelnek vulkanizálást.

A huzalok gumiszigetelő rétegének tetejére pamutfonalból készült fonat kerül felhordásra, amelyet bitumennel vagy más készítménnyel impregnálhatunk, vagy nitro-lakkréteggel (repülőgép- és autóhuzalok) boríthatunk.

A többi technológiai művelet, mint például a kábelbe csavarás és a védőburkolatok felhelyezése ugyanúgy történik, mint a többinél. kábel termékek.

A gumi szigetelés előnyei és hátrányai

A gumiszigetelés magas elektromos és mechanikai jellemzői lehetővé tették számos rendkívül nehéz munkakörülmények között (vágás, fakitermelés, kotrógépek, stb.) működő huzal- és kábelszerkezetek megvalósítását.

Az ellenállásértékek széles skálája (1013 és 1017 omcm között) és jelentős eltérések dielektromos állandó a gumi összetételétől és előállítási technológiájától függően biztosítsa a gyártás lehetőségét különböző típusú vezetékek és kábelek szigetelése.

A gumiszigetelés pozitív tulajdonságai mellett vannak negatívak is, amelyek közül a legjellemzőbbek a következők:

• légbuborékok és filmek jelenléte a szigetelőrétegben;
• a vulkanizált gumi instabilitása az ózonnal szemben;
• a mechanikai erők és feszültségek hatása a szigetelés dielektromos szilárdságára;
• a gumi mechanikai és elektromos jellemzőinek csökkentése melegítéskor;
• a makrostruktúra heterogenitása (töltőanyag szemcsék jelenléte, szennyeződések stb.);
• észrevehető nedvességáteresztő képesség és nedvességfelvétel;
• alacsony ellenállás a kőolajtermékek és ásványolajok hatásaival szemben;
• a mechanikai tulajdonságok elvesztése a melegítés időtartamától függően légköri oxigén jelenlétében (termikus öregedés).

Gumi szigetelőanyagok és technológiai jellemzők

A természetes és szintetikus gumi felett vulkanizált gumit különféle kábeltermékek gyártásához használják, így jelentős szerepet játszik a kábelgyártásban.

A legnagyobb nehézségek a nagyfeszültségű váltóáramú vezetékek és kábelek gumiszigetelésének alkalmazásakor merülnek fel, például 6 és 10 kV-os tápkábeleknél, amelyek árammal látják el a mozgó kotrógépeket, kotrógépeket, tőzeggépeket, elektromos traktorokat stb.

A gumi elégtelen ózonállósága az ilyen kábelek gyors tönkremeneteléhez és élettartamának éles csökkenéséhez vezet. Ezekben az esetekben speciális ózonálló gumit használnak, amely kevésbé érzékeny az ózon hatására, és a héjat védőbevonatként lakkozzák.

Olaj- és benzinálló gumirecepteket dolgoztak ki, amelyek lehetővé teszik az olajkutakban magas hőmérsékleten működő kábeltestek gumiszigetelésének előállítását, különösen nehéz körülmények között. A nagyfeszültségű gyújtóvezetékek nagy elektromos térerővel és széles hőmérsékleti tartományban működnek, -50 és + 150 °C között.

A gumi szigetelés összetétele a következő alapanyagokat tartalmazza:

• Gumi – természetes (NK) vagy szintetikus (SK);
• Töltőanyagok - kréta, kaolin, talkum stb.
• Lágyító szerek - sztearinsav, paraffin, vazelin, bitumen stb.
• Az erősítések javítják a gumikeverékek (korom) mechanikai tulajdonságait.

A huzalok és kábelek gyártásához használt gumikeverékekben lévő gumi mennyisége (tömeg szerint) 25-60% tartományban változik, az összes töltőanyag teljes mennyisége pedig 70-35% / Körülbelül 2% esik a lágyítókra, ill. körülbelül 1,5% a vulkanizálóknál (kén).

Jelenleg a gumit széles körben használják vezetékek és kábelek szigetelésére, amelyek vulkanizálását a vulkanizálás során bizonyos kénvegyületek, például tetrametil-tiuram-diszulfid (tiuram) bomlása során felszabaduló kén miatt végzik. Az ilyen „kénmentes” gumiabroncsok hőállósága megnövekedett, és ezért hosszú élettartamú. Ennek a guminak a mechanikai tulajdonságai valamivel alacsonyabbak, mint a kénes vulkanizált gumié.

Külön meg kell jegyezni, hogy a kénmentes vagy, ahogy nevezik, hőálló gumik nincsenek roncsoló hatással a vezetékek vagy kábelek rézvezetőire, ezért nincs szükség a vezeték és a vezetékek ónozására. beszáll a gumiszigetelésű vezetékek és kábelek gyártásába.

A gumikkal együtt, mint korábban említettük, a szintetikus hőre lágyuló anyagokat, más néven elasztomereket széles körben használják.

Közülük mindenekelőtt egy igen elterjedt PVC-gyantából készült műanyagkeveréket kell szerepeltetni, amelyet a kábeliparban széles körben alkalmaznak, elsősorban kisfeszültségű vezetékek és kábelvédő bevonatok (tömlők) gyártására.

A PVC-gyantát vinil-klorid polimerizálásával állítják elő. Az elasztikus anyagot finom eloszlású gyanta lágyítószerrel, stabilizátorral és töltőanyaggal való összekeverésével nyerik.

Töltőanyagként leggyakrabban a fehér kormot, a kaolint, lágyítószerként trikrizil-foszfátot, dibutid-ftalátot stb.A PVC mellett vinil-klorid kopolimereket, például vinil-acetátot is használnak.

A PVC szigetelés fő hátrányai:

• elégtelen elektromos tulajdonságok (elégtelen szigetelési ellenállás és a dielektromos veszteség szögének tangense nagy értéke), ami a lágyítószerek jelenlétével magyarázható, valamint a Cl-ion könnyű eltávolítása a PVC gyantában;
• elégtelen fagyállóság.

A lágyítószerek megfelelő megválasztásával kielégítő elektromos jellemzők érhetők el.

A PVC pozitív tulajdonságai a következők:

• nagy ellenállás a hőöregedés ellen;
• ellenállás az olajok és bármely kenőanyag hatásával szemben;
• magas kopásállóság;
• vízállóság;
• ellenáll számos oldószerrel, savaval és bázissal szemben, kivéve a 93%-os kénsavat és a jégecetet; a benzolt hátrányosan befolyásolják az oldószerek, ami több mint 7-szeresére csökkenti a 12 napon át benzol hatásának kitett műanyag vegyület szakítószilárdságát, és 2-2,5-szeresére csökkenti a fajlagos térfogati ellenállást;
• nem gyúlékony.

A polietilént széles körben használják vezetékek és kábelek jó minőségű szigetelésének előállítására... Viszonylag puha anyag (70 °C-ra melegítve egyenletesen csökken a sűrűsége), jó fagyállósággal és ózonállósággal rendelkezik, ill. széles körben használják szigetelésre energiaként (XLPE szigetelésű kábelek) és nagyfrekvenciás vezetékek és kábelek.

A műanyagkeverék minőségét nemcsak az alappolimer tulajdonságai határozzák meg, hanem nagymértékben a töltőanyagok és lágyítószerek helyes kiválasztása és minősége.A töltőanyagok és lágyítószerek kiválasztása komoly kihívást jelent azon gyártók számára, akik szeretnék elérni a kívánt tulajdonságokat.

A műszaki és gazdasági szempontból legnehezebb feladatokat, például az ózonálló gumi beszerzését stb., a szükséges tulajdonságokkal rendelkező műanyag vagy szintetikus alapanyag kiválasztásával oldják meg.

A kémia jelenlegi állása mellett a közeljövőben számos olyan szintetikus anyag megjelenésére lehet számítani, amelyek felhasználása lehetővé teszi a vezetékek és kábelek szigetelésével kapcsolatos, még megoldatlan problémák teljes körű megoldását.