Все кабельные изделия могут быть сведены к следующим основным видам:
-
голые провода;
-
изолированные провода и шнуры разных типов;
-
кабели разных типов.
Голые провода имеют только одну единственную конструктивную часть — металлическую сплошную или скрученную из отдельных проволок жилу. Изолированные провода имеют кроме токоведущей жилы еще слой изоляции на жиле и легкие защитные покровы, например оплетку. Шнур характеризуется наличием двух или нескольких скрученных вместе гибких изолированных жил в общей оплетке.
Электрический кабель характеризуется тремя конструктивными элементами:
-
токопроводящей жилой (одной или несколькими);
-
изолирующим слоем;
-
защитными оболочками и покровами.
Назначением кабеля являются передача и распределение электрической энергии.
Происхождение слов "кабель" и "провод"
В 13-ом веке французские мореплаватели называли судовые канаты или анкерные тросы "Cable", англичане называли их "cable", а в немецкий язык это слово вошло в то же самое время как "Kabel".
Так как технология прокладки подводных кабельных телеграфных линий и трансатлантических телеграфных связей была связана с судами (прокладчиками кабеля), а также с барабанами, подобными тем, которые употреблялись для судовых канатов и анкерных тросов, эти телеграфные линии стали называться кабелями.
Вскоре англичане сделали из существительного глагол, если речь шла о передаче телеграммы за океан посредством кабеля - "to саblе" (передавать по кабелю), "kabeln" (то же по-немецки) - актуальное словотворчество 19-го века.
Понятия "кабель" и "прокладка кабеля" впервые появились в жаргоне моряков. Но вскоре понятие "кабель" стало общим названием для изолированной токопроводящей линии.
Слово "провод" тоже имеет свою историю, истоки которой надо искать у мореплавателей, лоцманов (по-древнегречески "сопровождающее лицо", которое проводило корабли через трудные фарватеры вблизи гаваней).
Понятие "проводить" образовалось от слова "сопровождение", дав ему окраску "защитного" или "застрахованного" сопровождения. В данном случае техническое понимание понятия "провод" находится на своем месте, так как под ним понимается изолированная, защищенная проволока.
Класисификация кабелей
Все кабели можно разделить по передаваемой мощности на две группы:
-
силовые кабели, характеризующиеся большой передаваемой мощностью;
-
кабели связи и сигнальные кабели, характеризующиеся очень малой передаваемой мощностью.
Конструкции, материалы, применяемые для изготовления кабеля, и производственный процесс составляют основу кабельной техники.
Повышение качества кабельных изделий, экономичное использование металлов и изолирующих материалов, применяемых в кабельном производстве, введение заменителей дефицитного сырья наряду с расширением ассортимента кабельных изделий — вот те основные направления, по которым идет развитие современной кабельной техники.
Расчет основных характеристик кабеля (электрических, тепловых и механических) составляет основу теории кабеля, которая позволяет предсказать поведение кабеля в эксплуатации и наиболее экономично выбрать конструкцию, размере основных частей и режим эксплуатации.
Основные конструктивные элементы электрического кабеля
1. Токопроводящие жилы, одна или несколько, разной величины и формы
Назначением жил является направление потока электрической энергии в кабеле, а величина сечения жил определяет величину потерь в жилах на нагревание проходящим по ним током. Для достижения большей гибкости жил, если это нужно, они изготовляются не из одной проволоки, а из нескольких, скрученных вместе.
2. Слой изолирующего материала (изоляция), отделяющий токопроводящие жилы друг от друга и от металлической наружной оболочки, если она имеется
Назначение слоя изоляции состоит в том, чтобы противодействовать силам электрического поля между жилами и оболочкой кабеля, стремящимся создать ток утечки (в кабелях связи) и разряд (пробой) в высоковольтных кабелях. Кабельная изоляция всегда должна быть настолько гибкой, чтобы допускать изгиб кабеля в процессе производства и при прокладке.
Изоляция силовых кабелей, работающих под высоким напряжением, должна обладать прежде всего высокой электрической прочностью, обеспечивающей надежность работы кабеля в эксплуатации. Однако не всегда требуется от кабельной изоляции высокая электрическая прочность.
Так, например, кабели связи работают обычно при малом напряжении и здесь решающее значение имеют потери на утечку, поэтому для изоляции кабелей связи применяют изолирующие материалы с возможно малой утечкой, т. е. с большим сопротивлением изоляции и малым значением тангенса угла диэлектрических потерь.
3. Защитные оболочки и покровы, предохраняющие изолирующий слой кабеля от воздействия окружающей среды и механических повреждений
Сюда же следует включить и антикоррозийные покрытия разного рода, назначением которых является защита оболочек и покровов кабеля от разъедания окружающей средой. Различного рода оболочки (свинцовая, резиновая и т. п.) различаются по своей механической прочности, коррозийной устойчивости и главным образом по влагонепроницаемости, так как большинство кабельных изолирующих материалов сильно ухудшает свои изолирующие свойства при увлажнении.
Сергей Антонов, картина "Тянут кабель" 1968 год.
Материалы, применяемые для изготовления проводов, шнуров и кабелей
Различают материалы, идущие на изготовление токопроводящей жилы, изолирующего слоя и наружных покровов с защитными оболочками.
Но удобнее следующая классификация:
-
металлы;
-
волокнистые материалы;
-
полимерные материалы;
-
жидкие изолирующие материалы;
-
твердые изолирующие материалы на основе природных и синтетических смол;
-
лаки, составы и битумы.
В кабельном производстве применяются металлы: медь и ее сплавы, алюминий, свинец и сталь. Медь и алюминий идут главным образом на изготовление токопроводящей жилы проводов, шнуров и кабелей, а свинец и сталь — на изготовление защитных оболочек и бронепокровов.
Пригодность этих металлов для производства проводов и кабелей определяется главным образом электрическими (электрическое сопротивление) и механическими (временное сопротивление и удлинение) характеристиками.
Поперечный разрез силового кабеля на 400 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Такой кабель используется в воздушно-кабельной линии электропередачи 380 кВ в Берлине. Сечение кабеля - 1600 мм2. Линия протяженностью 34 км построена в 2000-м году.
Классификация и маркировка силовых кабелей
Кабель, который можно использовать для прокладки в земле
Соединительные муфты для силовых кабелей
Кабели для тяжелых условий эксплуатации с медными жилами
Кабель для установок нефтяных электронасосов, который имеет медные жилы, изоляцию из термостойкого блоксополимера и оболочку из фторопласта по каждой из трёх токопроводящих жил. По новой технологии изготовления кабеля, фторопласт наносится на изолированные токопроводящие жилы методом экструзии: после переработки материала на специальном оборудовании полученная полимерная масса проходит через формующий инструмент и «обволакивает» жилы.
Из истории кабельной техники
История кабельной техники начинается с первых попыток изготовить изолированную проволоку, потребность в которой появилась около 1753 г. в связи с изучением атмосферного электричества.
Первый период развития кабельной техники продолжался примерно до середины XIX столетия и характеризовался попытками изготовить изолированную проволоку и кабель путем применения стеклянных трубок, сургуча и других подручных материалов.
Важную роль, в этот период развития кабельной техники сыграл П. Л. Шиллинг, изобретатель электрической мины. Заслугой П. Л. Шиллинга является то, что он впервые применил для изоляции кабеля тот материал (резину), который спустя 60 лет был введен в производство проводов и кабелей.
С середины XIX века в Англии и Германии было начато изготовление подводных кабелей связи, изолированных гуттаперчей (смола, которая по своему составу очень похожа на натуральный каучук).
Подробнее про использование натуральных материалов в кабельной технике:
Применение каучука и каучуковых материалов в электротехнике
Покрытие кабеля гуттаперчей. Гринвич, 1865-66 годы. Картина Р. Ч. Дадли
Применяемые в электроэнергетике кабельные изделия (кабели, провода, шнуры) разделяются по следующим признакам:
- по роду изоляции,
- по материалу проводяших жил,
- по форме и конструкции проводящей жилы,
- по роду защитных оболочек,
- по производственно-конструктивным признакам,
- по назначению,
- сильноточные же кабельные изделия разделяются еще и по напряжению.
По производственно-конструктивным признакам все виды кабельных изделий разделяются по числу, сечению или диаметру проводящих жил, по гибкости жил, по системе скрутки, по внешней форме (круглые, треугольные и др.), по типу наружных покровов и пр.
Полезная информация: Чем провода отличаются от кабелей