Τα δομικά στοιχεία των προϊόντων συρμάτων και καλωδίων μπορούν γενικά να χωριστούν σε τέσσερα κύρια δομικά μέρη: αγωγούς, μονωτικά στρώματα, προστατευτικά στρώματα και θήκες, καθώς και στοιχεία πλήρωσης και στοιχεία εφελκυσμού, κ.λπ. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις χρήσης και τα σενάρια εφαρμογής των προϊόντων, ορισμένα προϊόντα έχουν εξαιρετικά απλές δομές, με μόνο ένα δομικό στοιχείο, το σύρμα, όπως εναέρια γυμνά σύρματα, αλυσοειδή σύρματα, ζυγοί χαλκού-αλουμινίου (ζυγοί) κ.λπ. Η εξωτερική ηλεκτρική μόνωση αυτών των προϊόντων εξασφαλίζεται με τη χρήση μονωτών και χωρικής απόστασης κατά την εγκατάσταση και την τοποθέτηση (δηλαδή, με τη χρήση μόνωσης αέρα).
Η συντριπτική πλειοψηφία των προϊόντων καλωδίων και συρμάτων έχει ακριβώς το ίδιο σχήμα διατομής (αγνοώντας τα κατασκευαστικά σφάλματα) και έχει τη μορφή μακριών λωρίδων. Αυτό καθορίζεται από το χαρακτηριστικό ότι χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση κυκλωμάτων ή πηνίων σε συστήματα ή εξοπλισμό. Επομένως, κατά τη μελέτη και την ανάλυση της δομικής σύνθεσης των προϊόντων καλωδίων, είναι απαραίτητο μόνο να παρατηρήσουμε και να αναλύσουμε από τις διατομές τους.
Ακολουθεί μια λεπτομερής ανάλυση της σύνθεσης της δομής του καλωδίου και των υλικών του:
1. Σύνθεση δομής καλωδίου: Αγωγός
Τα καλώδια είναι τα πιο βασικά και απαραίτητα κύρια εξαρτήματα για τα προϊόντα που εκτελούν τη λειτουργία μετάδοσης πληροφοριών ρεύματος ή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Το Wire είναι η συντομογραφία του conductive core.
Ποια υλικά περιλαμβάνονται στους αγωγούς καλωδίων; Τα υλικά των αγωγών είναι γενικά κατασκευασμένα από μη σιδηρούχα μέταλλα με εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο. Τα οπτικά καλώδια που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα οπτικών επικοινωνιών, τα οποία έχουν αναπτυχθεί ραγδαία τις τελευταίες τρεις δεκαετίες περίπου, χρησιμοποιούν οπτικές ίνες ως αγωγούς.
2. Σύνθεση δομής καλωδίου: Στρώμα μόνωσης
Το μονωτικό στρώμα είναι ένα στοιχείο που καλύπτει την περιφέρεια του σύρματος και χρησιμεύει ως ηλεκτρικός μονωτής. Δηλαδή, μπορεί να διασφαλίσει ότι το μεταδιδόμενο ρεύμα ή τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τα φωτεινά κύματα, ταξιδεύουν μόνο κατά μήκος του σύρματος και δεν ρέουν προς τα έξω. Το δυναμικό στον αγωγό (δηλαδή, η διαφορά δυναμικού που σχηματίζεται σε σχέση με τα περιβάλλοντα αντικείμενα, δηλαδή η τάση) μπορεί να απομονωθεί. Δηλαδή, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί τόσο η κανονική λειτουργία μετάδοσης του σύρματος όσο και η ασφάλεια εξωτερικών αντικειμένων και ανθρώπων. Τα σύρματα και τα μονωτικά στρώματα είναι τα δύο βασικά συστατικά που πρέπει να υπάρχουν για να αποτελέσουν προϊόντα καλωδίων (εκτός από τα γυμνά σύρματα).
Τι είναι τα υλικά μόνωσης καλωδίων: Στα σημερινά σύρματα και καλώδια, η ταξινόμηση των υλικών μόνωσης καλωδίων εμπίπτει κυρίως σε δύο κατηγορίες: πλαστικά και καουτσούκ. Τα πολυμερή υλικά είναι κυρίαρχα, γεγονός που δημιουργεί μια μεγάλη ποικιλία προϊόντων σύρματος και καλωδίων κατάλληλων για διαφορετικές χρήσεις και περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Τα συνηθισμένα μονωτικά υλικά για σύρματα και καλώδια περιλαμβάνουν το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC),διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE), φθοροπλαστικά, ενώσεις καουτσούκ, ενώσεις καουτσούκ αιθυλενίου-προπυλενίου και μονωτικά υλικά από καουτσούκ σιλικόνης.
3. Σύνθεση δομής καλωδίου: Θήκη
Όταν τα προϊόντα καλωδίων και καλωδίων εγκαθίστανται και λειτουργούν σε διάφορα περιβάλλοντα, πρέπει να υπάρχουν εξαρτήματα που προστατεύουν ολόκληρο το προϊόν, ειδικά το μονωτικό στρώμα. Αυτό είναι το περίβλημα. Επειδή τα μονωτικά υλικά πρέπει να έχουν εξαιρετικές ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες κάθε είδους, είναι απαραίτητο να απαιτείται εξαιρετικά υψηλή καθαρότητα και εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες από τα υλικά. Συχνά, είναι αδύνατο να ληφθεί υπόψη η προστατευτική τους ικανότητα έναντι του εξωτερικού κόσμου. Επομένως, διάφορες προστατευτικές δομές πρέπει να είναι υπεύθυνες για την αντοχή σε διάφορες μηχανικές δυνάμεις από το εξωτερικό (δηλαδή, εγκατάσταση, χώρος χρήσης και κατά τη χρήση), αντοχή στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον, αντοχή σε χημικές ουσίες ή έλαια, πρόληψη βιολογικών βλαβών και μείωση των κινδύνων πυρκαγιάς. Οι κύριες λειτουργίες των περιβλημάτων καλωδίων είναι η στεγανοποίηση, η επιβράδυνση φλόγας, η πυραντίσταση και η πρόληψη της διάβρωσης. Πολλά προϊόντα καλωδίων που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για καλά εξωτερικά περιβάλλοντα (όπως καθαρά, ξηρά και εσωτερικά περιβάλλοντα απαλλαγμένα από μηχανικές εξωτερικές δυνάμεις) ή εκείνα με μονωτικά υλικά που διαθέτουν εγγενώς κάποια μηχανική αντοχή και αντοχή στις καιρικές συνθήκες, μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς το προστατευτικό στρώμα.
Ποιοι τύποι υλικών θήκης καλωδίων υπάρχουν; Τα κύρια υλικά θήκης καλωδίων περιλαμβάνουν καουτσούκ, πλαστικό, επίστρωση, σιλικόνη και διάφορα προϊόντα ινών, κ.λπ. Τα χαρακτηριστικά του προστατευτικού στρώματος από καουτσούκ και πλαστικό είναι η απαλότητα και η ελαφρότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως σε κινητά καλώδια. Ωστόσο, επειδή τόσο τα υλικά από καουτσούκ όσο και τα πλαστικά έχουν ένα ορισμένο βαθμό διαπερατότητας στο νερό, μπορούν να εφαρμοστούν μόνο όταν χρησιμοποιούνται υλικά υψηλής πολυμερούς με υψηλή αντοχή στην υγρασία ως μόνωση καλωδίων. Τότε ορισμένοι χρήστες μπορεί να ρωτήσουν γιατί το πλαστικό χρησιμοποιείται ως προστατευτικό στρώμα στην αγορά; Σε σύγκριση με τα χαρακτηριστικά των πλαστικών θηκών, οι θήκες από καουτσούκ έχουν μεγαλύτερη ελαστικότητα και ευκαμψία, είναι πιο ανθεκτικές στη γήρανση, αλλά η διαδικασία κατασκευής τους είναι σχετικά πιο περίπλοκη. Οι πλαστικές θήκες έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και αντοχή στο νερό και είναι άφθονες σε πόρους, χαμηλές σε τιμή και εύκολες στην επεξεργασία. Επομένως, χρησιμοποιούνται ευρύτερα στην αγορά. Θα πρέπει να σημειωθεί από τους συναδέλφους του κλάδου ότι υπάρχει ένας άλλος τύπος μεταλλικού θηκού. Οι μεταλλικές θήκες όχι μόνο έχουν μηχανικές λειτουργίες προστασίας αλλά και τη λειτουργία θωράκισης που αναφέρεται παρακάτω. Διαθέτουν επίσης ιδιότητες όπως αντοχή στη διάβρωση, αντοχή σε θλίψη και εφελκυσμό και αντοχή στο νερό, οι οποίες μπορούν να αποτρέψουν την είσοδο υγρασίας και άλλων επιβλαβών ουσιών στο εσωτερικό της μόνωσης του καλωδίου. Επομένως, χρησιμοποιούνται ευρέως ως θήκες για καλώδια ισχύος με μόνωση χαρτιού εμποτισμένα με λάδι και χαμηλή αντοχή στην υγρασία.
4. Σύνθεση δομής καλωδίου: Στρώμα θωράκισης
Το στρώμα θωράκισης είναι ένα βασικό συστατικό στα προϊόντα καλωδίων για την επίτευξη απομόνωσης ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Μπορεί όχι μόνο να αποτρέψει τη διαρροή εσωτερικών ηλεκτρομαγνητικών σημάτων και την παρεμβολή σε εξωτερικά όργανα, μετρητές ή άλλες γραμμές, αλλά και να εμποδίσει την είσοδο εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο σύστημα καλωδίων μέσω σύζευξης. Δομικά, το στρώμα θωράκισης δεν τοποθετείται μόνο στο εξωτερικό του καλωδίου, αλλά υπάρχει και μεταξύ των ζευγών ή των ομάδων καλωδίων σε καλώδια πολλαπλών πυρήνων, σχηματίζοντας πολυεπίπεδες «οθόνες ηλεκτρομαγνητικής απομόνωσης». Τα τελευταία χρόνια, με τις αυξανόμενες απαιτήσεις για καλώδια επικοινωνίας υψηλής συχνότητας και αντιπαρεμβολές, τα υλικά θωράκισης έχουν εξελιχθεί από το παραδοσιακό μεταλλοποιημένο χαρτί και τις ταινίες χαρτιού ημιαγωγών σε πιο προηγμένα σύνθετα υλικά όπωςταινίες Mylar από αλουμινόχαρτο, ταινίες χαλκού, φύλλου mylar και ταινίες χαλκού. Οι συνήθεις δομές θωράκισης περιλαμβάνουν εσωτερικά στρώματα θωράκισης κατασκευασμένα από αγώγιμα πολυμερή ή ημιαγώγιμες ταινίες, καθώς και εξωτερικά στρώματα θωράκισης όπως διαμήκη περιτύλιξη ταινίας χαλκού και πλεγμένο πλέγμα χαλκού. Μεταξύ αυτών, το πλεγμένο στρώμα χρησιμοποιεί κυρίως επικασσιτερωμένο χαλκό για ενίσχυση της αντοχής στη διάβρωση. Για ειδικά σενάρια εφαρμογών, όπως καλώδια μεταβλητής συχνότητας που χρησιμοποιούν σύνθετη θωράκιση ταινίας χαλκού + σύρματος χαλκού, καλώδια δεδομένων που χρησιμοποιούν διαμήκη περιτύλιξη φύλλου αλουμινίου + σχεδιασμό βελτιστοποίησης και ιατρικά καλώδια που απαιτούν πλεγμένα στρώματα χαλκού με επιμετάλλωση αργύρου υψηλής κάλυψης. Με την έλευση της εποχής του 5G, η υβριδική δομή θωράκισης της σύνθετης ταινίας αλουμινίου-πλαστικού και της ύφανσης σύρματος χαλκού με επικασσιτέρωση έχει γίνει η κύρια λύση για καλώδια υψηλής συχνότητας. Η βιομηχανική πρακτική δείχνει ότι το στρώμα θωράκισης έχει εξελιχθεί από μια βοηθητική δομή σε ένα ανεξάρτητο βασικό στοιχείο του καλωδίου. Η επιλογή των υλικών για αυτό πρέπει να λαμβάνει υπόψη συνολικά τα χαρακτηριστικά συχνότητας, την απόδοση κάμψης και τους παράγοντες κόστους για την κάλυψη των απαιτήσεων ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας διαφορετικών σεναρίων εφαρμογής.
5. Σύνθεση δομής καλωδίου: Γεμιστή δομή
Πολλά προϊόντα καλωδίων και συρμάτων είναι πολυπύρηνα. Για παράδειγμα, τα περισσότερα καλώδια χαμηλής τάσης είναι τετραπύρηνα ή πενταπύρηνα (κατάλληλα για τριφασικά συστήματα), και τα αστικά τηλεφωνικά καλώδια διατίθενται σε 800 ζεύγη, 1200 ζεύγη, 2400 ζεύγη έως 3600 ζεύγη. Αφού καλωδιωθούν αυτοί οι πυρήνες ή ζεύγη μονωμένων καλωδίων (ή καλωδιωθούν σε ομάδες πολλές φορές), υπάρχουν δύο προβλήματα: το ένα είναι ότι το σχήμα δεν είναι στρογγυλό και το άλλο είναι ότι υπάρχουν μεγάλα κενά μεταξύ των πυρήνων των μονωμένων καλωδίων. Επομένως, πρέπει να προστεθεί μια δομή πλήρωσης κατά την καλωδίωση. Η δομή πλήρωσης έχει ως στόχο να κάνει την εξωτερική διάμετρο της καλωδίωσης σχετικά στρογγυλή, κάτι που ευνοεί την περιτύλιξη και την εξώθηση του περιβλήματος, καθώς και να κάνει τη δομή του καλωδίου σταθερή και το εσωτερικό στιβαρό. Κατά τη χρήση (κατά την τάνυση, τη συμπίεση και την κάμψη κατά την κατασκευή και την τοποθέτηση), η δύναμη εφαρμόζεται ομοιόμορφα χωρίς να καταστρέφεται η εσωτερική δομή του καλωδίου. Επομένως, αν και η δομή πλήρωσης είναι μια βοηθητική δομή, είναι επίσης απαραίτητη και υπάρχουν λεπτομερείς κανονισμοί για την επιλογή υλικού και το σχεδιασμό του σχήματός της.
Υλικά πλήρωσης καλωδίων: Γενικά, τα υλικά πλήρωσης για καλώδια περιλαμβάνουν ταινία πολυπροπυλενίου, μη υφασμένο σχοινί PP, σχοινί κάνναβης ή σχετικά φθηνά υλικά κατασκευασμένα από ανακυκλωμένο καουτσούκ. Για να χρησιμοποιηθεί ως υλικό πλήρωσης καλωδίων, πρέπει να έχει τα χαρακτηριστικά να μην προκαλεί δυσμενείς επιπτώσεις στον μονωμένο πυρήνα του καλωδίου, να μην είναι υγροσκοπικό από μόνο του, να μην είναι επιρρεπές σε συρρίκνωση και να μην διαβρώνεται.
6. Σύνθεση δομής καλωδίου: Στοιχεία εφελκυσμού
Τα παραδοσιακά προϊόντα καλωδίων και συρμάτων βασίζονται στο στρώμα θωράκισης του περιβλήματος για να αντέχουν σε εξωτερικές δυνάμεις εφελκυσμού ή σε δυνάμεις εφελκυσμού που προκαλούνται από το ίδιο τους το βάρος. Οι τυπικές δομές είναι η θωράκιση από χαλύβδινη ταινία και η θωράκιση από χαλύβδινο σύρμα (για παράδειγμα, για υποβρύχια καλώδια, χρησιμοποιούνται παχιά χαλύβδινα σύρματα διαμέτρου 8 mm και στρίβονται για να σχηματίσουν το στρώμα θωράκισης). Ωστόσο, για την προστασία των οπτικών ινών από μικρές δυνάμεις εφελκυσμού και την αποφυγή ελαφράς παραμόρφωσης των ινών που θα μπορούσε να επηρεάσει την απόδοση μετάδοσης, η δομή του καλωδίου οπτικών ινών είναι εξοπλισμένη με πρωτεύουσα και δευτερεύουσα επένδυση, καθώς και ειδικά εξαρτήματα εφελκυστικής δύναμης. Επιπλέον, εάν το καλώδιο ακουστικών ενός κινητού τηλεφώνου υιοθετεί μια δομή όπου λεπτό σύρμα χαλκού ή λεπτή ταινία χαλκού τυλίγεται γύρω από νήματα συνθετικών ινών και ένα μονωτικό στρώμα εξωθείται στο εξωτερικό, αυτό το νήμα συνθετικών ινών είναι το στοιχείο εφελκυσμού. Συμπερασματικά, στα ειδικά, μικρά και εύκαμπτα προϊόντα που έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια και απαιτούν πολλαπλές χρήσεις κάμψης και στρέψης, τα στοιχεία εφελκυσμού παίζουν σημαντικό ρόλο.
Ποια υλικά περιλαμβάνονται για τα εξαρτήματα εφελκυσμού καλωδίων: χαλύβδινες ταινίες, χαλύβδινα σύρματα και φύλλα ανοξείδωτου χάλυβα
Ώρα δημοσίευσης: 25 Απριλίου 2025