Τα δομικά στοιχεία των προϊόντων από σύρμα και καλώδιο μπορούν γενικά να χωριστούν σε τέσσερα κύρια μέρη:μαέστροι, στρώματα μόνωσης, στρώματα θωράκισης και προστασίας, μαζί με στοιχεία πλήρωσης και στοιχεία εφελκυσμού. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις χρήσης και τα σενάρια εφαρμογής, ορισμένες δομές προϊόντων είναι αρκετά απλές, έχοντας μόνο αγωγούς ως δομικό στοιχείο, όπως εναέρια γυμνά καλώδια, καλώδια δικτύου επαφής, ζυγοί χαλκού-αλουμινίου (ζυγοί) κ.λπ. Η εξωτερική ηλεκτρική μόνωση αυτών των προϊόντων βασίζεται σε μονωτές κατά την εγκατάσταση και σε χωρική απόσταση (δηλαδή, μόνωση αέρα) για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια.
1. Αγωγοί
Οι αγωγοί είναι τα πιο θεμελιώδη και απαραίτητα εξαρτήματα που είναι υπεύθυνα για τη μετάδοση ηλεκτρικού ρεύματος ή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μέσα σε ένα προϊόν. Οι αγωγοί, που συχνά αναφέρονται ως αγώγιμοι πυρήνες καλωδίων, κατασκευάζονται από μη σιδηρούχα μέταλλα υψηλής αγωγιμότητας όπως χαλκός, αλουμίνιο κ.λπ. Τα καλώδια οπτικών ινών που χρησιμοποιούνται σε ταχέως εξελισσόμενα δίκτυα οπτικών επικοινωνιών τα τελευταία τριάντα χρόνια χρησιμοποιούν οπτικές ίνες ως αγωγούς.
2. Στρώσεις μόνωσης
Αυτά τα εξαρτήματα περιβάλλουν τους αγωγούς, παρέχοντας ηλεκτρική μόνωση. Εξασφαλίζουν ότι το ρεύμα ή τα ηλεκτρομαγνητικά/οπτικά κύματα που μεταδίδονται ταξιδεύουν μόνο κατά μήκος του αγωγού και όχι προς τα έξω. Τα μονωτικά στρώματα διατηρούν το δυναμικό (δηλαδή, την τάση) στον αγωγό από το να επηρεάζει τα γύρω αντικείμενα και διασφαλίζουν τόσο την κανονική λειτουργία μετάδοσης του αγωγού όσο και την εξωτερική ασφάλεια για αντικείμενα και ανθρώπους.
Οι αγωγοί και τα μονωτικά στρώματα είναι τα δύο βασικά συστατικά που είναι απαραίτητα για τα καλωδιακά προϊόντα (εκτός από τα γυμνά σύρματα).
Υπό διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες κατά την εγκατάσταση και τη λειτουργία, τα προϊόντα καλωδίων και συρμάτων πρέπει να διαθέτουν εξαρτήματα που προσφέρουν προστασία, ειδικά για το μονωτικό στρώμα. Αυτά τα εξαρτήματα είναι γνωστά ως προστατευτικά στρώματα.
Επειδή τα μονωτικά υλικά πρέπει να διαθέτουν εξαιρετικές ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες, απαιτούν υψηλή καθαρότητα με ελάχιστη περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες. Ωστόσο, αυτά τα υλικά συχνά δεν μπορούν να παρέχουν ταυτόχρονα προστασία από εξωτερικούς παράγοντες (δηλαδή, μηχανικές δυνάμεις κατά την εγκατάσταση και τη χρήση, αντοχή σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, χημικά, έλαια, βιολογικές απειλές και κινδύνους πυρκαγιάς). Αυτές οι απαιτήσεις αντιμετωπίζονται από διάφορες δομές προστατευτικών στρώσεων.
Για καλώδια που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για ευνοϊκά εξωτερικά περιβάλλοντα (π.χ., καθαρούς, ξηρούς, εσωτερικούς χώρους χωρίς εξωτερικές μηχανικές δυνάμεις) ή σε περιπτώσεις όπου το ίδιο το υλικό της μονωτικής στρώσης παρουσιάζει ορισμένη μηχανική αντοχή και αντοχή στις κλιματικές συνθήκες, ενδέχεται να μην υπάρχει απαίτηση για προστατευτικό στρώμα ως συστατικό.
4. Θωράκιση
Είναι ένα εξάρτημα σε προϊόντα καλωδίων που απομονώνει το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο μέσα στο καλώδιο από εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ακόμα και μεταξύ διαφορετικών ζευγών ή ομάδων καλωδίων μέσα σε προϊόντα καλωδίων, η αμοιβαία απομόνωση είναι απαραίτητη. Το στρώμα θωράκισης μπορεί να περιγραφεί ως «ηλεκτρομαγνητική οθόνη απομόνωσης».
Για πολλά χρόνια, η βιομηχανία θεωρούσε το στρώμα θωράκισης ως μέρος της δομής του προστατευτικού στρώματος. Ωστόσο, έχει προταθεί ότι θα πρέπει να θεωρείται ως ξεχωριστό στοιχείο. Αυτό συμβαίνει επειδή η λειτουργία του στρώματος θωράκισης δεν είναι μόνο η ηλεκτρομαγνητική απομόνωση των πληροφοριών που μεταδίδονται εντός του καλωδιακού προϊόντος, αποτρέποντάς τις από διαρροές ή παρεμβολές σε εξωτερικά όργανα ή άλλες γραμμές, αλλά και η αποτροπή της εισόδου εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο καλωδιακό προϊόν μέσω ηλεκτρομαγνητικής σύζευξης. Αυτές οι απαιτήσεις διαφέρουν από τις παραδοσιακές λειτουργίες του προστατευτικού στρώματος. Επιπλέον, το στρώμα θωράκισης δεν τοποθετείται μόνο εξωτερικά στο προϊόν, αλλά τοποθετείται και μεταξύ κάθε ζεύγους καλωδίων ή πολλαπλών ζευγών σε ένα καλώδιο. Την τελευταία δεκαετία, λόγω της ταχείας ανάπτυξης συστημάτων μετάδοσης πληροφοριών που χρησιμοποιούν καλώδια και σύρματα, μαζί με τον αυξανόμενο αριθμό πηγών παρεμβολών ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην ατμόσφαιρα, η ποικιλία των θωρακισμένων δομών έχει πολλαπλασιαστεί. Η κατανόηση ότι το στρώμα θωράκισης είναι ένα θεμελιώδες συστατικό των καλωδιακών προϊόντων έχει γίνει ευρέως αποδεκτή.
Πολλά προϊόντα καλωδίων και συρμάτων είναι πολυπύρηνα, όπως τα περισσότερα καλώδια χαμηλής τάσης που είναι τετραπύρηνα ή πενταπύρηνα (κατάλληλα για τριφασικά συστήματα), και τα αστικά τηλεφωνικά καλώδια που κυμαίνονται από 800 ζεύγη έως 3600 ζεύγη. Μετά τον συνδυασμό αυτών των μονωμένων πυρήνων ή ζευγών καλωδίων σε ένα καλώδιο (ή την πολλαπλή ομαδοποίηση), υπάρχουν ακανόνιστα σχήματα και μεγάλα κενά μεταξύ των μονωμένων πυρήνων ή ζευγών καλωδίων. Επομένως, πρέπει να ενσωματωθεί μια δομή πλήρωσης κατά τη συναρμολόγηση του καλωδίου. Ο σκοπός αυτής της δομής είναι να διατηρεί μια σχετικά ομοιόμορφη εξωτερική διάμετρο κατά την περιέλιξη, διευκολύνοντας την περιτύλιξη και την εξώθηση του περιβλήματος. Επιπλέον, διασφαλίζει τη σταθερότητα του καλωδίου και την ακεραιότητα της εσωτερικής δομής, κατανέμοντας ομοιόμορφα τις δυνάμεις κατά τη χρήση (τέντωμα, συμπίεση και κάμψη κατά την κατασκευή και την τοποθέτηση) για την αποφυγή ζημιάς στην εσωτερική δομή του καλωδίου.
Επομένως, αν και η κατασκευή πλήρωσης είναι βοηθητική, είναι απαραίτητη. Υπάρχουν λεπτομερείς κανονισμοί σχετικά με την επιλογή υλικού και τον σχεδιασμό αυτής της κατασκευής.
Τα παραδοσιακά προϊόντα καλωδίων και συρμάτων βασίζονται συνήθως στο θωρακισμένο στρώμα του προστατευτικού στρώματος για να αντέχουν σε εξωτερικές εφελκυστικές δυνάμεις ή στην τάση που προκαλείται από το ίδιο τους το βάρος. Τυπικές δομές περιλαμβάνουν θωράκιση από χαλύβδινη ταινία και θωράκιση από χαλύβδινο σύρμα (όπως η χρήση χαλύβδινων συρμάτων πάχους 8 mm, στριμμένων σε θωρακισμένο στρώμα, για υποβρύχια καλώδια). Ωστόσο, στα καλώδια οπτικών ινών, για την προστασία της ίνας από μικρές εφελκυστικές δυνάμεις, αποφεύγοντας οποιαδήποτε μικρή παραμόρφωση που θα μπορούσε να επηρεάσει την απόδοση μετάδοσης, ενσωματώνονται πρωτογενείς και δευτερογενείς επιστρώσεις και εξειδικευμένα εφελκυστικά εξαρτήματα στη δομή του καλωδίου. Για παράδειγμα, στα καλώδια ακουστικών κινητών τηλεφώνων, ένα λεπτό χάλκινο σύρμα ή λεπτή χάλκινη ταινία τυλιγμένη γύρω από συνθετικές ίνες εξωθείται με ένα μονωτικό στρώμα, όπου η συνθετική ίνα λειτουργεί ως εφελκυστικό εξάρτημα. Συνολικά, τα τελευταία χρόνια, στην ανάπτυξη ειδικών μικρών και εύκαμπτων προϊόντων που απαιτούν πολλαπλές κάμψεις και στριφογυρίσεις, τα εφελκυστικά στοιχεία παίζουν σημαντικό ρόλο.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Δεκεμβρίου 2023