Vadi un kabeļi ar gumijas izolāciju: veidi, priekšrocības un trūkumi, materiāli, ražošanas tehnoloģija

Vadi un kabeļi ar gumijas izolāciju tiek izmantoti pantogrāfu savienošanai un elektroenerģijas sadalei sekundārajos elektriskās strāvas tīklos, kā arī tiek plaši izmantoti rūpniecībā, lauksaimniecībā, transportā, celtniecībā un ikdienas dzīvē.

Kabeļu un vadu veidi ar gumijas izolāciju

Kabeļus, vadus un kabeļus ar gumijas izolāciju var iedalīt šādās grupās:

• instalācijas kabeļi, vadi un kabeļi;
• strāvas kabeļi;
• vadības kabeļi;
• elastīgi kabeļi un vadi šļūtenēm;
• jūras kabeļi un vadi;
• korpusa kabeļi;
• elektrības ritošā sastāva vadi;
• lidmašīnu, automašīnu un traktoru vadi.

Gumijas vai plastmasas izolācijas izmantošanu izraisa ne tik daudz vēlme iegūt elastīgu kabeli, cik tas tiek darīts, lai atvieglotu un vienkāršotu kabeļu spailes.

Svina apvalka izmantošana nedod iespēju izmantot kabeļa izolācijas slāņa palielināto elastību, un tāpēc gadījumos, kad nepieciešams kabelis ar paaugstinātu elastību, tiek izmantots nevis svins, bet gan šļūtenes apvalki, kas izgatavoti no vulkanizētas gumijas vai plastmasas. lietots.

Gumijas izolācijas lielo vidējo dielektrisko stiprību vairumā gadījumu nevar izmantot, jo izolācijas slānī ir vājas vietas, kas rada nepieciešamību palielināt izolācijas slāņa biezumu, salīdzinot, piemēram, ar impregnētu papīra izolāciju un noved pie pārmērīgs aizsargmateriālu pārklājumu patēriņš.lai palielinātu kabeļa diametru.

Sākotnējā ražošanas stadija ir daudzdzīslu vadu stiepšana vadiem, kabeļiem un auklām no alvotiem un nealvotiem vara vadiem.

Vadu un kabeļu ar gumijas izolāciju ražošanas tehnoloģija

Galvenās procesa darbības ietver gumijas un plastmasas ražošanu un to pielietošanu serdei vai stieplei.Gumijas ražošanā ietilpst plastificējošā gumija un pildvielu (krīts, talks), mīkstinātāju, uzlabotāju un vulkanizējošo vielu ieviešana.

Gumijas maisījums tiek uzklāts uz serdes, karsti presējot uz tārpu presēm vai auksti presējot uz īpašiem profilētiem veltņiem. Gumijas izolācijas biezums ir atkarīgs no stieples šķērsgriezuma izmēra un vada vai kabeļa nominālā sprieguma, savukārt šļūtenes apvalka biezumu nosaka kabeļa diametrs.

Apvalka biezums var svārstīties no 1 līdz 8 mm gumijas šļūtenēm un no 2 līdz 4 mm vinila PVC apvalkiem.

Gumijas izolācija pēc tās uzklāšanas uz serdes ar aukstu vai karstu metodi tiek vulkanizēta, lai piešķirtu izolācijas slānim nepieciešamās fizikālās īpašības: mehānisko izturību un elastību. Plastmasas aptinumiem nav nepieciešama vulkanizācija.

Virs vadu gumijas izolācijas slāņa tiek uzklāts kokvilnas dzijas pinums, ko var piesūcināt ar bitumenu vai citu sastāvu vai pārklāt ar nitrolakas slāni (lidmašīnu un automašīnu vadi).

Pārējās tehnoloģiskās darbības, piemēram, vērpšana kabelī un aizsargpārsegu uzlikšana, tiek veiktas tāpat kā pārējās. kabeļu izstrādājumi.

Gumijas izolācijas priekšrocības un trūkumi

Gumijas izolācijas augstie elektriskie un mehāniskie raksturlielumi ļāva realizēt vairākas stiepļu un kabeļu konstrukcijas, kas darbojas ārkārtīgi sarežģītos darba apstākļos (griešana, mežizstrāde, ekskavatori utt.).

Plašs pretestības vērtību diapazons (no 1013 līdz 1017 omcm) un ievērojamas atšķirības dielektriskā konstante atkarībā no gumijas sastāva un tās ražošanas tehnoloģijas nodrošināt ražošanas iespēju dažāda veida vadu un kabeļu izolācija.

Līdzās gumijas izolācijas pozitīvajām īpašībām ir arī negatīvās, no kurām raksturīgākās ir šādas:

• gaisa burbuļu un plēvju klātbūtne izolācijas slānī;
• vulkanizētas gumijas nestabilitāte pret ozonu;
• mehānisko spēku un spriegumu ietekme uz izolācijas dielektrisko izturību;
• gumijas mehānisko un elektrisko īpašību samazināšanās karsējot;
• makrostruktūras neviendabīgums (pildvielu graudu klātbūtne, piemaisījumi utt.);
• ievērojama mitruma caurlaidība un mitruma uzsūkšanās;
• zema izturība pret naftas produktu un minerāleļļu iedarbību;
• mehānisko īpašību zudums atkarībā no sildīšanas ilguma atmosfēras skābekļa klātbūtnē (termiskā novecošana).

Gumijas izolācijas materiāli un tehnoloģiskās īpašības

Vulkanizēta gumija virs dabiskās un sintētiskās gumijas tiek izmantota dažāda veida kabeļu izstrādājumu ražošanā, un tādējādi tai ir nozīmīga loma kabeļu ražošanā.

Vislielākās grūtības rodas, izmantojot gumijas izolāciju augstsprieguma maiņstrāvas vadu un kabeļu ražošanai, piemēram, 6 un 10 kV strāvas kabeļiem, kas piegādā elektroenerģiju kustīgiem ekskavatoriem, dragām, kūdras mašīnām, elektriskajiem traktoriem u.c.

Gumijas nepietiekamā ozona pretestība izraisa strauju šāda kabeļa iznīcināšanu un krasi samazina tā kalpošanas laiku. Šajos gadījumos tiek izmantota īpaša ozona izturīga gumija, kas ir mazāk jutīga pret ozona iedarbību, un apvalks tiek lakots kā aizsargpārklājums.

Ir izstrādātas pret eļļu un benzīnu izturīgas gumijas receptūras, kas ļauj izgatavot gumijas izolāciju kabeļu korpusiem, kas darbojas naftas urbumos augstā temperatūrā īpaši smagos apstākļos. Augstsprieguma aizdedzes vadi darbojas ar lielu elektriskā lauka stiprumu un plašā temperatūras diapazonā no -50 līdz + 150 ° C.

Gumijas izolācijas sastāvs ietver šādus pamatmateriālus:

• Gumija — dabīgā (NK) vai sintētiskā (SK);
• Pildvielas - krīts, kaolīns, talks utt.
• Mīkstinoši līdzekļi - stearīnskābe, parafīns, vazelīns, bitumens u.c.
• Pastiprinājumi uzlabo gumijas maisījumu (oglekļa) mehāniskās īpašības.

Gumijas daudzums gumijas maisījumos, ko izmanto vadu un kabeļu ražošanā, svārstās (pēc svara) robežās no 25 līdz 60%, un kopējais visu pildvielu daudzums - no 70 līdz 35% / Aptuveni 2% nokrīt uz mīkstinātājiem un apmēram 1,5% vulkanizatoriem (sēram).

Pašlaik gumiju plaši izmanto vadu un kabeļu izolēšanai, kuru vulkanizācija tiek veikta sēra dēļ, kas vulkanizācijas laikā izdalās atsevišķu sēra savienojumu sadalīšanās laikā, piemēram, tetrametiltiurāma disulfīds (tiurams). Šādām "bez sēra" riepām ir paaugstināta karstumizturība un līdz ar to arī ilgs kalpošanas laiks. Šīs gumijas mehāniskās īpašības ir nedaudz zemākas nekā ar sēru vulkanizētai gumijai.

Īpaši jāatzīmē, ka bezsēra vai, kā tos sauc, karstumizturīgās gumijas nav postošas ​​ietekmes uz stieples vai kabeļa vara vadītājiem, un tāpēc nav nepieciešama vadu un vadu alvošana. iedziļināties ar gumijas izolāciju vadu un kabeļu ražošanā.

Kopā ar gumijām, kā minēts iepriekš, plaši tiek izmantoti sintētiskie termoplastiskie materiāli, ko sauc arī par elastomēriem.

Starp tiem, pirmkārt, ir jāiekļauj ļoti izplatīts plastmasas maisījums, kas izgatavots no PVC sveķiem, ko plaši izmanto kabeļu rūpniecībā, galvenokārt zemsprieguma vadu un kabeļu aizsargpārklājumu (šļūteņu) ražošanai.

PVC sveķus iegūst, polimerizējot vinilhlorīdu. Elastību iegūst, sajaucot smalki sadalītus sveķus ar plastifikatoriem, stabilizatoru un pildvielu.

Kā pildvielas visbiežāk izmanto balto ogli, kaolīnu, bet kā plastifikatorus izmanto tririzilfosfātu, dibutīda ftalātu u.c.Papildus PVC tiek izmantoti arī vinilhlorīda kopolimēri, piemēram, ar vinilacetātu.

Galvenie PVC izolācijas trūkumi:

• nepietiekamas elektriskās īpašības (nepietiekama izolācijas pretestība un liela dielektriskā zuduma leņķa pieskares vērtība), kas izskaidrojams ar plastifikatoru klātbūtni, kā arī ar vieglu Cl jonu izvadīšanu PVC sveķos;
• nepietiekama salizturība.

Ar atbilstošu plastifikatoru izvēli var sasniegt apmierinošus elektriskos raksturlielumus.

PVC pozitīvās īpašības ietver:

• augsta izturība pret termisko novecošanos;
• izturība pret eļļu un jebkuru smērvielu iedarbību;
• augsta nodilumizturība;
• ūdens izturīgs;
• izturība pret vairākiem šķīdinātājiem, skābēm un bāzēm, izņemot 93% sērskābi un ledus etiķskābi; benzolu nelabvēlīgi ietekmē šķīdinātāji, kas samazina 12 dienas benzola iedarbībai pakļautā plastmasas savienojuma stiepes izturību vairāk nekā 7 reizes un īpatnējo tilpuma pretestību 2-2,5 reizes;
• neuzliesmojamība.

Polietilēnu plaši izmanto augstas kvalitātes vadu un kabeļu izolācijas ražošanai... Tas ir salīdzinoši mīksts materiāls (karsējot līdz 70 ° C, tā blīvums vienmērīgi samazinās), kam ir laba salizturība un ozona izturība, un tas ir plaši izmanto izolācijai kā enerģija (XLPE izolēti kabeļi) un augstfrekvences vadi un kabeļi.

Plastmasas maisījuma kvalitāti nosaka ne tikai pamata polimēra īpašības, bet lielā mērā arī pareiza pildvielu un plastifikatoru izvēle un kvalitāte.Pildvielu un plastifikatoru izvēle ir liels izaicinājums ražotājiem, kuri vēlas iegūt nepieciešamās īpašības.

Visi tehniski ekonomiski sarežģītākie uzdevumi, piemēram, ozona izturīgas gumijas iegūšana u.c., tiek risināti, izvēloties plastmasas vai sintētisko pamatmateriālu ar nepieciešamajām īpašībām.

Esot pašreizējam ķīmijas stāvoklim, tuvākajā nākotnē var sagaidīt vairāku sintētisko materiālu parādīšanos, kuru izmantošana ļaus pilnībā atrisināt joprojām neatrisinātās problēmas ar vadu un kabeļu izolāciju.