De structurele componenten van draad- en kabelproducten kunnen over het algemeen worden onderverdeeld in vier hoofdonderdelen: geleiders, isolatielagen, afschermingslagen en mantels, evenals vul- en trekelementen, enzovoort. Afhankelijk van de gebruikseisen en toepassingsscenario's hebben sommige producten een zeer eenvoudige structuur, met slechts één structureel onderdeel, de draad, zoals blanke bovengrondse draden, bovenleidingen, koper-aluminium rails, enzovoort. De externe elektrische isolatie van deze producten wordt gewaarborgd door het gebruik van isolatoren en de ruimtelijke afstand tijdens installatie en aanleg (dat wil zeggen door luchtisolatie).
De overgrote meerderheid van draad- en kabelproducten heeft exact dezelfde dwarsdoorsnede (productiefouten buiten beschouwing gelaten) en bestaat uit lange stroken. Dit wordt bepaald door het feit dat ze worden gebruikt om circuits of spoelen te vormen in systemen of apparatuur. Daarom is het bij het bestuderen en analyseren van de structurele samenstelling van kabelproducten voldoende om alleen de dwarsdoorsneden te bekijken en te analyseren.
Hieronder volgt een gedetailleerde analyse van de structuur en materialen van de kabel:
1. Kabelstructuursamenstelling: Geleider
Draden zijn de meest fundamentele en onmisbare hoofdcomponenten voor producten die stroom of elektromagnetische golven doorgeven. Draad is de afkorting van geleidende kern.
Welke materialen worden er gebruikt in kabelgeleiders? De geleiders zijn over het algemeen gemaakt van non-ferrometalen met een uitstekende elektrische geleidbaarheid, zoals koper en aluminium. De optische kabels die worden gebruikt in de optische communicatienetwerken die zich de afgelopen dertig jaar snel hebben ontwikkeld, gebruiken optische vezels als geleiders.
2. Structuur van de kabel: Isolatielaag
De isolatielaag is een component die de buitenkant van de draad bedekt en als elektrische isolator fungeert. Dit betekent dat de isolatielaag ervoor zorgt dat de overgedragen stroom of elektromagnetische golven, zoals lichtgolven, zich alleen langs de draad voortplanten en niet naar buiten stromen. Het potentiaalverschil op de geleider (de spanning) wordt geïsoleerd. Dit is noodzakelijk om zowel de normale transmissiefunctie van de draad als de veiligheid van objecten en personen te waarborgen. Draden en isolatielagen zijn de twee basiscomponenten die aanwezig moeten zijn in kabelproducten (met uitzondering van blanke draden).
Wat zijn kabelisolatiematerialen? De isolatiematerialen voor kabels en draden van tegenwoordig vallen hoofdzakelijk in twee categorieën: kunststoffen en rubber. Polymeermaterialen zijn dominant en bieden een breed scala aan draad- en kabelproducten die geschikt zijn voor verschillende toepassingen en milieueisen. Veelgebruikte isolatiematerialen voor draden en kabels zijn onder andere polyvinylchloride (PVC).verknoopt polyethyleen (XLPE), fluorpolymeren, rubbermengsels, ethyleenpropyleenrubbermengsels en siliconenrubberisolatiematerialen.
3. Samenstelling van de kabelstructuur: Mantel
Wanneer draad- en kabelproducten in diverse omgevingen worden geïnstalleerd en gebruikt, zijn er componenten nodig die het gehele product beschermen, met name de isolatielaag. Dit is de mantel. Omdat isolatiematerialen uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen moeten hebben, is een extreem hoge zuiverheid en een extreem laag gehalte aan onzuiverheden vereist. Vaak is het onmogelijk om rekening te houden met de beschermende werking tegen invloeden van buitenaf. Daarom moeten verschillende beschermende structuren bestand zijn tegen diverse mechanische krachten van buitenaf (bijvoorbeeld tijdens installatie, gebruik en gebruik), tegen atmosferische invloeden, tegen chemicaliën en oliën, tegen biologische schade en tegen brandgevaar. De belangrijkste functies van kabelmantels zijn waterdichtheid, brandvertraging, brandwerendheid en corrosiepreventie. Veel kabelproducten die specifiek zijn ontworpen voor gunstige omgevingsomstandigheden (zoals schone, droge en binnenomgevingen zonder externe mechanische krachten), of producten met isolatiematerialen die van nature een bepaalde mechanische sterkte en weerbestendigheid bezitten, kunnen zonder beschermende laag.
Welke soorten kabelmantelmaterialen zijn er? De belangrijkste kabelmantelmaterialen zijn rubber, kunststof, coatings, siliconen en diverse vezelproducten, enzovoort. De kenmerken van de rubberen en kunststof beschermlaag zijn zachtheid en lichtheid, en ze worden veel gebruikt in mobiele kabels. Omdat zowel rubber als kunststof een zekere mate van waterdoorlaatbaarheid hebben, kunnen ze echter alleen worden toegepast in combinatie met hoogwaardige polymeermaterialen met een hoge vochtbestendigheid als kabelisolatie. Sommige gebruikers vragen zich dan misschien af waarom kunststof als beschermlaag wordt gebruikt? Vergeleken met kunststof mantels hebben rubberen mantels een hogere elasticiteit en flexibiliteit en zijn ze beter bestand tegen veroudering, maar het productieproces is relatief complexer. Kunststof mantels hebben betere mechanische eigenschappen en waterbestendigheid, zijn ruim voorhanden, goedkoop en gemakkelijk te verwerken. Daarom worden ze veel vaker gebruikt. Het is belangrijk om te weten dat er ook een ander type metalen mantel bestaat. Metalen mantels hebben niet alleen een mechanische beschermingsfunctie, maar ook een afschermende functie, zoals hieronder beschreven. Ze bezitten ook eigenschappen zoals corrosiebestendigheid, druk- en treksterkte en waterbestendigheid, waardoor vocht en andere schadelijke stoffen niet in de kabelisolatie kunnen doordringen. Daarom worden ze veel gebruikt als omhulsel voor met olie geïmpregneerde, papiergeïsoleerde stroomkabels met een slechte vochtbestendigheid.
4. Samenstelling van de kabelstructuur: Afschermingslaag
De afschermingslaag is een essentieel onderdeel van kabelproducten voor het bereiken van elektromagnetische veldisolatie. Deze laag voorkomt niet alleen dat interne elektromagnetische signalen weglekken en externe instrumenten, meters of andere leidingen verstoren, maar blokkeert ook externe elektromagnetische golven die via koppeling het kabelsysteem binnendringen. Structureel gezien bevindt de afschermingslaag zich niet alleen aan de buitenkant van de kabel, maar ook tussen de paren of groepen draden in meeraderige kabels, waardoor een meerlaags "elektromagnetisch isolatiescherm" ontstaat. De laatste jaren, met de toenemende eisen aan hoogfrequente communicatiekabels en anti-interferentie, zijn afschermingsmaterialen geëvolueerd van traditioneel gemetalliseerd papier en halfgeleiderpapierbanden naar meer geavanceerde composietmaterialen zoals...aluminiumfolie mylar tapesKoperfolie, mylar-tapes en koperen tapes worden vaak gebruikt voor afscherming. Gangbare afschermingsstructuren omvatten interne afschermingslagen van geleidende polymeren of halfgeleidende tapes, evenals externe afschermingslagen zoals een longitudinale koperen tapewikkeling en gevlochten kopergaas. De gevlochten laag is meestal gemaakt van vertind koper om de corrosiebestendigheid te verbeteren. Voor speciale toepassingen, zoals variabele frequentiekabels met een composietafscherming van koperen tape en koperdraad, datakabels met een longitudinale aluminiumfoliewikkeling en een gestroomlijnd ontwerp, en medische kabels die een hoge dekking vereisen, worden gevlochten lagen van verzilverd koper gebruikt. Met de komst van het 5G-tijdperk is de hybride afschermingsstructuur van een composiet aluminium-kunststoftape en een geweven vertinde koperdraad de gangbare oplossing geworden voor hoogfrequente kabels. De praktijk laat zien dat de afschermingslaag is geëvolueerd van een accessoire naar een onafhankelijk kernonderdeel van de kabel. Bij de materiaalkeuze hiervoor moet rekening worden gehouden met frequentiekarakteristieken, buigprestaties en kostenfactoren om te voldoen aan de elektromagnetische compatibiliteitseisen van verschillende toepassingsscenario's.
5. Samenstelling van de kabelstructuur: Gevulde structuur
Veel draad- en kabelproducten zijn meeraderig. De meeste laagspanningskabels zijn bijvoorbeeld vier- of vijfaderig (geschikt voor driefasensystemen), en telefoonkabels voor stedelijke gebieden hebben 800, 1200, 2400 tot 3600 aderparen. Nadat deze geïsoleerde aders of paren zijn gebundeld (of in groepen meerdere keren zijn gebundeld), ontstaan er twee problemen: ten eerste is de vorm niet rond, en ten tweede zijn er grote openingen tussen de geïsoleerde aders. Daarom moet er tijdens het bundelen een vulstructuur worden aangebracht. Deze vulstructuur zorgt ervoor dat de buitendiameter van de kabel relatief rond is, wat het wikkelen en extruderen van de mantel bevordert en tevens de kabelstructuur stabieler en de interne structuur sterker maakt. Tijdens gebruik (bij het strekken, comprimeren en buigen tijdens de productie en het leggen) wordt de kracht gelijkmatig verdeeld zonder de interne structuur van de kabel te beschadigen. Hoewel de vulstructuur dus een hulpstructuur is, is deze wel degelijk noodzakelijk, en er bestaan gedetailleerde voorschriften voor de materiaalkeuze en het vormontwerp ervan.
Kabelvulmaterialen: Over het algemeen worden vulmaterialen voor kabels gebruikt zoals polypropyleentape, niet-geweven PP-touw, henneptouw of relatief goedkope materialen gemaakt van gerecycled rubber. Om als kabelvulmateriaal te kunnen worden gebruikt, moet het de volgende eigenschappen hebben: het mag geen nadelige effecten hebben op de geïsoleerde kabelkern, mag zelf niet hygroscopisch zijn, mag niet krimpen en mag niet corroderen.
6. Samenstelling van de kabelstructuur: Trekelementen
Traditionele draad- en kabelproducten vertrouwen op de pantsering van de mantel om externe trekkrachten of trekkrachten veroorzaakt door hun eigen gewicht te weerstaan. De typische structuren zijn pantsering met stalen tape en pantsering met stalen draden (bijvoorbeeld voor onderzeekabels worden dikke stalen draden met een diameter van 8 mm gebruikt die in elkaar gedraaid zijn om de pantsering te vormen). Om de optische vezels echter te beschermen tegen kleine trekkrachten en lichte vervorming van de vezels te voorkomen die de transmissieprestaties zouden kunnen beïnvloeden, is de structuur van de optische vezelkabel voorzien van primaire en secundaire mantels, evenals speciale trekkrachtcomponenten. Als de hoofdtelefoonkabel van een mobiele telefoon bijvoorbeeld een structuur heeft waarbij fijne koperdraad of dunne kopertape om synthetische vezelfilamenten is gewikkeld en een isolerende laag aan de buitenkant is aangebracht, dan is dit synthetische vezelfilament het trekkrachtelement. Kortom, in de speciale, kleine en flexibele producten die de afgelopen jaren zijn ontwikkeld en die veelvuldig buigen en draaien vereisen, spelen trekkrachtelementen een belangrijke rol.
Welke materialen worden gebruikt voor treksterktecomponenten van kabels: stalen strips, stalen draden en roestvrijstalen folies?
Geplaatst op: 25 april 2025