De structurele componenten van draad- en kabelproducten kunnen over het algemeen in vier hoofdonderdelen worden verdeeld:geleiders, isolatielagen, afschermings- en beschermingslagen, samen met vulcomponenten en trekelementen. Afhankelijk van de gebruikseisen en toepassingsscenario's zijn sommige productstructuren vrij eenvoudig en bevatten ze alleen geleiders als structureel onderdeel, zoals blanke bovengrondse draden, contactnetdraden, koper-aluminium rails (busbars), enz. De externe elektrische isolatie van deze producten is afhankelijk van isolatoren tijdens de installatie en de ruimtelijke afstand (d.w.z. luchtisolatie) om de veiligheid te garanderen.
1. Geleiders
Geleiders zijn de meest fundamentele en onmisbare componenten die verantwoordelijk zijn voor de overdracht van elektrische stroom of elektromagnetische golfinformatie binnen een product. Geleiders, vaak aangeduid als geleidende draadkernen, worden gemaakt van zeer geleidende non-ferrometalen zoals koper, aluminium, enz. Glasvezelkabels, die de afgelopen dertig jaar in snelgroeiende optische communicatienetwerken worden gebruikt, maken gebruik van optische vezels als geleiders.
2. Isolatielagen
Deze componenten omhullen de geleiders en zorgen voor elektrische isolatie. Ze garanderen dat de overgedragen stroom of elektromagnetische/optische golven zich alleen langs de geleider voortplanten en niet naar buiten. Isolatielagen zorgen ervoor dat de potentiaal (oftewel de spanning) op de geleider geen invloed heeft op omringende objecten, waardoor zowel de normale transmissiefunctie van de geleider als de externe veiligheid voor objecten en personen gewaarborgd blijven.
Geleiders en isolatielagen zijn de twee fundamentele componenten die nodig zijn voor kabelproducten (met uitzondering van blanke draden).
Onder diverse omgevingsomstandigheden tijdens installatie en gebruik moeten draad- en kabelproducten componenten bevatten die bescherming bieden, met name aan de isolatielaag. Deze componenten worden beschermingslagen genoemd.
Omdat isolatiematerialen uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen moeten bezitten, vereisen ze een hoge zuiverheid met een minimaal gehalte aan onzuiverheden. Deze materialen kunnen echter vaak niet tegelijkertijd bescherming bieden tegen externe factoren (zoals mechanische krachten tijdens installatie en gebruik, weerstand tegen atmosferische omstandigheden, chemicaliën, oliën, biologische bedreigingen en brandgevaar). Aan deze eisen wordt voldaan door verschillende beschermende laagstructuren.
Voor kabels die specifiek ontworpen zijn voor gunstige externe omstandigheden (bijvoorbeeld schone, droge binnenruimtes zonder externe mechanische krachten), of in gevallen waarin het isolatiemateriaal zelf een zekere mechanische sterkte en klimaatbestendigheid bezit, is een beschermende laag mogelijk niet nodig.
4. Afscherming
Het is een onderdeel van kabelproducten dat het elektromagnetische veld binnen de kabel isoleert van externe elektromagnetische velden. Zelfs tussen verschillende draadparen of -groepen binnen kabelproducten is onderlinge isolatie noodzakelijk. De afschermingslaag kan worden omschreven als een "elektromagnetisch isolatiescherm".
Jarenlang beschouwde de industrie de afschermingslaag als onderdeel van de beschermende laagstructuur. Er wordt echter voorgesteld om deze als een aparte component te beschouwen. Dit komt omdat de functie van de afschermingslaag niet alleen bestaat uit het elektromagnetisch isoleren van de informatie die binnen het kabelproduct wordt verzonden, waardoor lekkage of interferentie met externe instrumenten of andere leidingen wordt voorkomen, maar ook uit het voorkomen dat externe elektromagnetische golven via elektromagnetische koppeling het kabelproduct binnendringen. Deze eisen verschillen van de traditionele functies van beschermende lagen. Bovendien wordt de afschermingslaag niet alleen aan de buitenkant van het product aangebracht, maar ook tussen elk draadpaar of meerdere paren in een kabel. De afgelopen tien jaar is, door de snelle ontwikkeling van informatieoverdrachtssystemen met behulp van draden en kabels, samen met een toenemend aantal bronnen van elektromagnetische interferentie in de atmosfeer, het aantal verschillende afschermingsstructuren sterk toegenomen. Het besef dat de afschermingslaag een fundamenteel onderdeel van kabelproducten is, is breed geaccepteerd.
5. Vulstructuur
Veel draad- en kabelproducten zijn meeraderig, zoals de meeste laagspanningskabels met vier of vijf aders (geschikt voor driefasensystemen) en telefoonkabels voor stedelijke gebieden met 800 tot 3600 aderparen. Na het samenvoegen van deze geïsoleerde aders of draadparen tot een kabel (of meerdere keren groeperen), ontstaan er onregelmatige vormen en grote openingen tussen de geïsoleerde aders of draadparen. Daarom moet er tijdens de kabelassemblage een vulstructuur worden aangebracht. Het doel van deze structuur is om een relatief uniforme buitendiameter te behouden tijdens het oprollen, wat het wikkelen en extruderen van de mantel vergemakkelijkt. Bovendien zorgt het voor kabelstabiliteit en de integriteit van de interne structuur, door krachten tijdens gebruik gelijkmatig te verdelen (rekken, comprimeren en buigen tijdens productie en installatie) om schade aan de interne structuur van de kabel te voorkomen.
Hoewel de opvulconstructie dus een hulpmiddel is, is deze wel noodzakelijk. Er bestaan gedetailleerde voorschriften met betrekking tot de materiaalkeuze en het ontwerp van deze constructie.
Traditionele draad- en kabelproducten vertrouwen doorgaans op de pantsering van de beschermende laag om externe trekkrachten of de spanning die door hun eigen gewicht wordt veroorzaakt, te weerstaan. Typische structuren omvatten pantsering met stalen tape en pantsering met stalen draden (zoals het gebruik van 8 mm dikke staaldraden, gedraaid tot een pantseringlaag, voor onderzeese kabels). Bij glasvezelkabels worden echter primaire en secundaire coatings en speciale trekversterkende componenten in de kabelstructuur opgenomen om de vezel te beschermen tegen kleine trekkrachten en om lichte vervorming te voorkomen die de transmissieprestaties zou kunnen beïnvloeden. In kabels voor mobiele telefoons wordt bijvoorbeeld een fijne koperdraad of dunne koperen tape om een synthetische vezel gewikkeld en geëxtrudeerd met een isolerende laag, waarbij de synthetische vezel als trekversterkende component fungeert. Over het algemeen spelen trekversterkende elementen de laatste jaren een belangrijke rol bij de ontwikkeling van speciale, kleine en flexibele producten die meerdere buigingen en draaiingen vereisen.
Geplaatst op: 19 december 2023