آموزش, آموزش, عملکرد کابل, کابل برق, کابل فشار قوی, کابل کشی, کابل های برق زمینی, کابل های برق هوایی, کابل‌کشی, مزایا و معایب کابل ها

ویژگی های مواد عایق و پوشش در کابل ها 🔌

ویژگی های مواد عایق و پوشش در کابل ها

ویژگی های مواد عایق و پوشش در کابل ها

کابل ها اجزای حیاتی در بسیاری از سیستم ها و دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی هستند. آنها برای انتقال قدرت یا سیگنال از یک مکان به مکان دیگر استفاده می شوند. رسانای هسته ای در کابل ها که جریان الکتریکی را حمل می کند معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته شده است. با این حال، این هادی ها برای عملکرد صحیح و ایمن نیاز به عایق بندی و محافظت دارند. مواد عایق و پوشش نقش مهمی در طراحی و عملکرد کابل دارند. این مقاله ویژگی ها و ملاحظات کلیدی برای عایق و مواد ژاکت مورد استفاده در کابل ها را بررسی می کند.

ویژگی های مواد عایق و پوشش مواد عایق

مواد عایق ایزوله الکتریکی بین هادی حامل جریان و اجسام خارجی را ایجاد می کنند. آنها از نشت جریان و اتصالات برقی جلوگیری می کنند. عایق باید مقاومت و استحکام دی الکتریک بالایی از خود نشان دهد. خواص و ویژگی های کلیدی عبارتند از:

قدرت دی الکتریک

این به حداکثر قدرت میدان الکتریکی اشاره دارد که عایق قبل از شکست و رسانش می تواند تحمل کند. مقاومت دی الکتریک بالاتر برای مواد عایق مطلوب است. مشخصات معمول 300-600 V/mil برای ترکیبات عایق استاندارد است. ترکیبات تخصصی می توانند تا 2000 V/mil برسند.

ثابت دی الکتریک

این نشان می دهد که یک ماده چقدر می تواند بار الکتریکی را ذخیره کند. ثابت دی الکتریک کمتر منجر به ظرفیت خازنی کمتری می شود که امکان انتقال سریع سیگنال از طریق کابل ها را فراهم می کند. محدوده معمولی 2.3 برای پلی اتیلن تا 6-8 برای عایق PVC است.

مقاومت

همچنین به عنوان مقاومت حجمی شناخته می شود، این نشان می دهد که ماده تا چه حد با جریان الکتریکی مخالف است. مقادیر بالاتر برای مقاصد عایق بهتر است، معمولا > 1013 اهم سانتی متر.

دمای عملیاتی

مواد عایق برای عملکرد در محدوده دمایی خاص طراحی شده اند. ترموپلاستیک هایی مانند پلی اتیلن می توانند 60 تا 80 درجه سانتیگراد را تحمل کنند. ترموپلاستیک های با دمای بالا تا 200 درجه سانتیگراد می روند. سرامیک ها و سایر مواد معدنی می توانند بیش از 1000 درجه سانتیگراد کار کنند.

ضریب تلفات

این میزان تولید گرما را هنگام اعمال میدان الکتریکی AC کمیت می کند. مقادیر پایین تر نشان دهنده تلفات دی الکتریک کمتر و تأثیر کمتر بر انتقال سیگنال است.

مقاومت قوس/ردیابی

عملکرد در شرایط تخلیه الکتریکی یا قوس الکتریکی. مواد با مقاومت بالاتر از ردیابی کربن جلوگیری می کنند که می تواند منجر به شلوارک شود.

مقاومت شیمیایی

توانایی مقاومت در برابر روغن ها، حلال ها، آب و سایر مواد شیمیایی بدون تخریب. برای کابل های مورد استفاده در محیط های صنعتی مهم است.

مقاومت در برابر شعله

الزامات ایمنی حیاتی عایق باید در برابر سوختن و تاخیر در گسترش شعله مقاومت کند. استانداردها درجه بندی شعله VW-1 یا FT-1 را که در طرح های کابل لازم است، دیکته می کنند.

انعطاف پذیری

عایق باید برای جابجایی، نصب و استفاده بدون ترک خوردگی یا آسیب به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد. دمای عملیاتی پایین تر، انعطاف پذیری را بهبود می بخشد.

برخی از مواد عایق رایج مورد استفاده در کابل ها عبارتند از:

  • پلی وینیل کلراید (PVC) – ترموپلاستیک سخت با خواص فیزیکی خوب. برای کابل های برق فشار ضعیف استفاده می شود.
  • پلی اتیلن متقابل (XLPE) – اتصال عرضی عملکرد دمای بالا را بهبود می بخشد. برای کابل های برق AC ولتاژ بالا استفاده می شود.
  • لاستیک اتیلن پروپیلن (EPR) – انعطاف پذیری عالی و مقاومت شیمیایی. برای سیم های قابل حمل و کابل های جوش استفاده می شود.
  • پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) – بهترین خواص دی الکتریک اما گران است. برای کابل های RF فرکانس بالا استفاده می شود.
  • لاستیک سیلیکونی – انعطاف پذیری را در دماهای بسیار بالا و پایین حفظ می کند. برای کابل ها در محیط های شدید استفاده می شود.

 

 

ویژگی های مواد عایق و پوشش

 

 

ویژگی های مواد عایق و پوشش مواد ژاکت و غلاف

روکش های کابل، همچنین به عنوان غلاف شناخته می شوند، حفاظت مکانیکی و آب بندی محیطی را برای اجزای داخلی فراهم می کنند. ویژگی ها و ملاحظات مشترک عبارتند از:

مقاومت کششی و سایش

ژاکت باید در برابر فشارهای جابجایی، نصب و استفاده بدون پارگی یا آسیب مقاومت کند. لاستیک و ترموپلاستیک با استحکام بالا مورد نیاز است.

حفاظت از محیط زیست

رطوبت، آلاینده ها و مواد شیمیایی خورنده را از نفوذ کابل مسدود کنید. ژاکت های پلیمری عملکرد آب بندی خوبی را ارائه می دهند. غلاف ها یا سپرهای فلزی محافظت بیشتری را ارائه می دهند.

مقاومت در برابر شعله

الزامات ایمنی ضروری مشابه عایق. ترکیبات جلیقه دارای مواد بازدارنده شعله برای رسیدن به UL/CSA یا مشخصات نظامی هستند.

درجه بندی دما

ژاکت های ساخته شده از پلیمرهای پیشرفته مانند TPE می توانند دمای 150 درجه سانتیگراد و بالاتر را تحمل کنند. برای کابل های مورد استفاده در محیط های گرم بسیار مهم است.

مقاومت در برابر روغن

کابل‌های مورد استفاده در محیط‌های صنعتی به ژاکت‌هایی نیاز دارند که بتوانند در برابر پاشیدن روغن، بنزین و مواد شیمیایی یا غوطه‌ور شدن بدون تخریب مقاومت کنند.

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش

کابل های نصب شده در فضای باز به تثبیت UV نیاز دارند تا از تخریب نور خورشید در طول زمان جلوگیری شود. با افزودن کربن سیاه یا سایر تثبیت کننده ها در طول ترکیب انجام می شود.

حفاظت از جوندگان

ژاکت های فوم پلی اتیلن یا پی وی سی با از بین بردن “جای دندان” از آسیب جوندگان جلوگیری می کند. همچنین با تقویت کننده های نخ شیشه ای به دست می آید.

انتشار دود

کابل های حمل و نقل انبوه و کاربردهای داخلی، انتشار دود را هنگام سوختن به حداقل می رساند تا از بخارات سمی و دید ضعیف جلوگیری شود.

در اینجا برخی از مواد رایج ژاکت کابل آورده شده است:

  • پلی وینیل کلراید (PVC) – به دلیل تعادل عالی خواص، بیشترین استفاده را دارد.
  • پلی اتیلن – ترموپلاستیک ساده و کم هزینه با مقاومت شیمیایی خوب.
  • پلی اورتان – مقاوم در برابر سایش با انعطاف پذیری خوب در دمای پایین.
  • فلوروپلیمرهایی مانند PTFE – بهترین مقاومت شیمیایی اما گران است.
  • لاستیک – انعطاف پذیر با مقاومت فوق العاده روغن. طبیعی یا مصنوعی.
  • غلاف های فلزی – غلاف های آلومینیومی یا سربی آب بندی کامل را از محیط ارائه می دهند.

 

 

مشخصه شرایط محیطی هالوژن مکانیکی حرارتی
مواد اختصارات کد اولیه در VDE مقاوم در برابر سرما مقاوم در برابر شرایط محیطی بدون هالوژن مقاوم در برابر سایش خورندگی سختی shore ازدیاد طول % استحکام کششی N/mm² حداکثر مقاومت تابشی Mrad گازهای خطرناک در هنگام آتش سوزی هدایت حرارتی W.k-¹.m-¹
ترموپلاستیک پی وی سی PVC Y متوسط – خوب برای رنگ مشکی: متوسط خیر 0.4 متوسط (A) 70-95 130-350 10-25 80 کلروید هیدروژن 0.17
پی وی سی مقاوم در برابر گرما 90 درجه سانتی گراد PVC YW 20-30
پی وی سی مقاوم در برابر گرما 105درجه سانتی گراد PVC YW 20-30
پی وی سی مقاوم در برابر سرما PVC YK خیلی خوب 20-30
پلی اتیلن با چگالی پایین LDPE 2Y خوب بلی بلی متوسط (D) 43-50 400-600 10-20 100 ندارد 0.3
پلی اتیلن با چگالی بالا HDPE 2Y خوب (D) 60-63 500-1000 20-30 0.4
پلی اتیلن شبکه‌ای شده (کراس لینک شده) XDPE 2X خوب متوسط (D) 40-45 300-400 12.5-20 0.3
پلی اتیلن اسفنجی (فوم) 02Y با توجه به شرایط با توجه به شرایط 350-450 8-12 0.25
پلی استایرین PS 3Y متوسط – خوب نسبتا خوب بلی بلی خوب (D) 35-50 300-400 55-65 80 ندارد 0.25
پلی آمید PA 4Y خوب خوب خیلی خوب 50-170 50-60 10 ندارد 0.23
پلی پروپلین PP 9Y متوسط متوسط (D) 55-60 300 20-35 0.19
پلی اورتان PUR 11Y خیلی خوب خیلی خوب ¹بلی ¹بلی خیلی خوب (A) 70-100 500-700 30-45 100(500) 0.25
الاستومتر استر TPE-E(12Y) بلی بلی خوب (A)85 – (D)70 300< 30 10 0.5
الاستومتر پلی اولفین TPE-O (A)55 , (D)70 20 10 1.5
الاستومر لاستیک طبیعی , لاستیک استایرول بوتادین NR+ , SBR G خیلی خوب متوسط خیر 1.0 متوسط (A)60-70 300-600 5-10 100 ندارد
لاستیک سیلیکون SIR 2G خوب بلی (A)40-80 50 0.22
لاستیک اتیلن پروپلین EPR 3G خوب خیلی خوب (A)65-85 200-400 200
کوپلیمر اتیلن وینیل استات EVA 4G خوب (A)70-80 250-350 8-12 100
پلی کلروپن CR 5G متوسط-خوب خیلی خوب خیر متوسط (A)55-70 400-700 10-20 50 کلرید هیدروژن
پلی اتیلن کلرو سولفونات CSM 6G متوسط 1.5 (A)60-70 350-600
مواد با دمای بالا پلی وینیلین فلوئوراید PVDF 10Y خیلی خوب خیلی خوب خیر 0.01 خیلی خوب (D)75-80 150 50-80 10 هیدروفلوئوریک 0.17
اتیلن تترا فلوئورانیلن ETFE 7Y خیلی خوب خیلی خوب 0.02 خیلی خوب (D)70-75 150 40-50 10 دارد 0.24
پروپلین اتیلن فلوئورینه FEP 6Y خیلی خوب خیلی خوب 0.01 خیلی خوب (D)55-60 250 15-25 1 دارد 0.26
پروفلوئور آلکوکسی پلی مریک PFA 5YX خیلی خوب خیلی خوب 0.01 خیلی خوب (D)55-60 250 25-30 0.1 دارد 0.21
پلی تترا فلورو اتیلن PTFE 5Y خیلی خوب خیلی خوب 0.01 خیلی خوب (D)55-60 50 80 0.1 دارد 0.26
آمیزه‌های بدون هالوژن پلیمر بدون هالوژن شبکه‌ای نشده (کراس لینک نشده) H متوسط متوسط برای رنگ سیاه: خوب بلی 0.2-1.5 متوسط (A)65-95 150-250 8-13 100 ندارد 0.17
پلیمر بدون هالوژن شبکه‌ای شده (کراس لینک شده) HX متوسط 150-250 8-13 200 ندارد 0.20

 

 

 

 

 

 

 

حرارتی الکتریکی مشخصه
مقدار گرما – H₀ , MU.Kg-¹ شاخص اکسیژن LOI , (%O₂) مقاوم در برابر شعله دمای ذوب ℃+ دمای کارکرد ضریب تلفات دی الکتریک ثابت دی الکتریک 50Hz/20℃ مقاومت حجمی Ohm.cm ℃20 ولتاژ شکست KV/mm (℃20) چگالی g/cm³ مواد اختصارات کد اولیه در VDE
کوتاه مدت ℃ >دائمی ℃ ترموپلاستیک
17-25 23-42 خود خاموش شونده >140 +100 30- , 70+ 4×10-² to 1×10-¹ 3.6-6 10¹³-10¹⁵ 25 1.35-1.5 پی وی سی PVC Y
16-22 >140 120+ 20- , 90+ 4-6.5 10¹²-10¹⁵ 25 1.3-1.5 پی وی سی مقاوم در برابر گرما ℃90 PVC YW
16-20 24-42 >140 120+ 20- , 105+ 4.5-6.5 10¹²-10¹⁵ 25 1.3-1.5 پی وی سی مقاوم در برابر گرما ℃105 PVC YW
17-24 >140 100+ 40- , 70+ 4.5-6.5 10¹²-10¹⁵ 25 1.2-1.4 پی وی سی مقاوم در برابر سرما PVC YK
42-44 ≤22 اشتعال پذیر 105-110 100+ 50- , 70+ 10-⁴×2 2.3 10¹⁷ 70 0.92-0.94 پلی اتیلن با چگالی پایین LDPE 2Y
130 120+ 50- , 100+ 10-⁴×3 2.3 10¹⁷ 85 0.94-0.98 پلی اتیلن با چگالی بالا HDPE 2Y
100+ 35- , 90+ 10-³×2 4-6 10¹²-10¹⁶ 50 0.92 پلی اتیلن شبکه‌ای شده XLPE 2X
18-30 105 100+ 40- , 70+ 10-⁴×5 1.55~ 10¹⁷ 30 0.65 پلی اتیلن اسفنجی (فوم) 02Y
40-43 ≤22 >120 100+ 50- , 80+ 10-⁴×1 2.5 10¹⁶ 30 1.05 پلی استایرین PS 3Y
27-31 ≤22 210 125+ 60- , 105+ 1×10-³ to 2×10-² 4 10¹⁵ 30 1.02-1.1 پلی آمید PA 4Y
42-44 160 140+ 10- , 140+ 4-10-⁴ 2.3-2.4 10¹⁶ 75 0.91 پلی پروپلین PP 9Y
20-26 20-26 150 100+ 55- , 80+ 10-²×2.3 4-7 10¹⁰-10¹² 20 1.15-1.2 پلی اورتان PUR 11Y
20-25 ≤29 190 40+ 50- , 100+ 10-²×1.8 3.7-5.1 >10¹⁰ 40 1.2-1.4 الاستومتر پلی استر TPE-E (12Y)
23-28 ≤25 150 130+ 2.7-3.6 >10¹⁴ 30 0.89-1.0 الاستومتر پلی اولفین TPE-O
21-25 ≤22 اشتعال پذیر 150 120+ 65- , 60+ 1.9×10-² 3-5 10¹²-10¹⁵ 20 1.5-1.7 لاستیک طبیعی – لاستیک استایرول بوتادین NR+ , SBR G الاستومر
17-19 25-35 نقطه اشتعال بالا 260+ 60- , 180+ 10-³×6 3-4 10¹⁵ 20 1.2-1.3 لاستیک سیلیکون SIR 2G
21-25 ≤22 اشتعال پذیر 160+ 30- , 90+ 10-²×3.4 3-3.8 10¹⁴ 20 1.3-1.55 لاستیک اتیلن پروپلین EPR 3G
19-23 200+ 30- , 125+ 10-²×2 5-6.5 10¹² 30 1.3-1.5 کوپلیمر اتیلن وینیل استات EVA 4G
14-19 30-35 خود خاموش شونده 140+ 40- , 100+ 10-²×5 6-8.5 10¹⁰ 20 1.4-1.65 پلی کلروپرن CR 5G
19-23 >160 140+ 30- , 80+ 10-²×2.8 6-9 10¹² 25 1.3-1.6 پلی اتیلن کلرو سولفونات CMS 6G
12 40-45 خود خاموش شونده >170 160+ 40- , 135+ 10-²×1.4 7-9 10¹⁴ 25 1.7-1.9 پلی وینیلیدین فلوئوراید PVDF 10Y مواد با دمای بالا
14 30-35 خود خاموش شونده >265 180+ 100- , 150+ 10-⁴×8 2.6 10¹⁶ 36 1.6-1.8 اتیلن تترا فلوئورانیلن ETFE 7Y
5 >95 خود خاموش شونده >225 230+ 100- , 205+ 10-⁴×3 2.1 10¹⁸ 25 2.0-2.3 پروپلین اتیلن فلوئورینه FEP 6Y
5 >95 خود خاموش شونده >290 280+ 190- , 260+ 10-⁴×3 2.1 10¹⁸ 25 2.0-2.3 پروفلوئور آلکوکسی پلی مریک PFA 5YX
5 >95 خود خاموش شونده >325 300+ 190- , 260+ 10-⁴×3 2.1 10¹⁸ 20 2.0-2.3 پلی تترا فلورواتیلن PTFE 5Y
17-22 ≤40 خود خاموش شونده >130 100+ 30- , 70+ 10-³~ 3.4-5 10¹²-10¹⁴ 25 1.4-1.6 پلیمر بدون هالوژن شبکه‌ای نشده (کراس لینک نشده) H آمیزه‌های بدون هالوژن
16-25 ≤40 خود خاموش شونده 150+ 30- , 90+ 10-³ to 10-² 3.4-5 10¹³-10¹⁴ 25 1.4-1.6 پلیمر بدون هالوژن شبکه‌ای شده (کراس لینک شده) HX

 

 

تست قدرت دی الکتریک

  • روش های آزمایش متداول مانند مقاومت ولتاژ AC یا DC بر اساس استانداردهای صنعتی (ASTM، NEMA، IEC و غیره) را توضیح دهید.
  • در مورد اهمیت کنترل کیفیت و آزمایش صلاحیت مواد در طول تولید بحث کنید
  • ارائه آماری از ولتاژهای شکست معمولی برای مواد مختلف
  • عواملی مانند ضخامت، عیوب، دما که بر استحکام دی الکتریک تأثیر می گذارند را پوشش دهد

ویژگی های مواد عایق و پوشش ساخت و طراحی کابل

محافظ

  • هدف جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی (EMI) است.
  • مواد مورد استفاده مانند فویل، قیطان، پلیمرهای رسانا

زره

  • حفاظت مکانیکی برای یکپارچگی کابل فراهم می کند
  • انواع سیم های فولادی گالوانیزه، قیطان کولار

استحکام کلی

  • مواد باید در هنگام نصب از خم شدن، ضربه، سایش، پیچ خوردگی جان سالم به در ببرند
  • ترکیبات بهینه شده برای مقاومت در برابر روغن / شیمیایی در صورت نیاز

ویژگی های مواد عایق و پوشش مواد عایق پیشرفته

  • پلی اتیلن متقاطع (XLPE) همچنان برای ظرفیت دمای بالاتر بهبود می یابد
  • مواد نوظهور مانند لاستیک سیلیکون، مخلوط EPR، ترموپلاستیک با دمای بالا
  • کامپوزیت های نانودی الکتریک با استفاده از نانوذرات برای افزایش خواص دی الکتریک

برنامه های کاربردی صنعت

  • انرژی – انتقال برق فشار قوی، هسته ای، کابل های زیر دریا
  • مخابرات – فیبر نوری، شبکه و کابل های داده
  • هوافضا/نظامی – کابل هایی با قابلیت اطمینان بالا که مشخصات دقیقی دارند
  • خودرو، راه آهن – سیم و کابل برای سیگنال، کنترل، سنسور

مواد سازگار با محیط زیست

  • فرمولاسیون هالوژن بدون هالوژن و کم دود صفر هالوژن (LSZH).
  • کاهش سمیت برای ترکیبات کم دود یا غیر دود
  • پلاستیک های زیستی و بازیافتی برای پایداری

شناسایی و ایمنی

  • کد رنگی ژاکت ها برای شناسایی فاز یا مدار
  • چاپ/متن برای رتبه بندی کابل، ولتاژ، اطلاعات تست
  • قابلیت دید و خوانایی برای اجتناب از خطر

نتیجه ویژگی های مواد عایق و پوشش

مواد عایق و پوشش اجزای جدایی ناپذیر همه کابل ها هستند که برای برآورده کردن الزامات کاربردی طراحی شده اند. هنگام انتخاب ترکیبات، خواص الکتریکی، مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و مقاومت در برابر شعله باید به دقت ارزیابی شود. فناوری مدرن کابل همچنان به تولید مواد عایق و ژاکت جدید با عملکرد بهبود یافته ادامه می دهد. این کابل ها را قادر می سازد تا در محیط های صنعتی، تجاری و مسکونی که به طور فزاینده ای نیاز دارند، ایمن و قابل اطمینان کار کنند.


سوالات متداول

1. هدف از عایق کاری در کابل ها چیست؟

هدف اولیه از مواد عایق در کابل ها جلوگیری از جریان الکتریکی بین عناصر رسانا، تضمین انتقال ایمن و کارآمد توان یا سیگنال های الکتریکی است.

2. چرا استحکام دی الکتریک در مواد عایق مهم است؟

استحکام دی الکتریک بسیار مهم است زیرا توانایی مواد را برای مقاومت در برابر استرس الکتریکی بدون شکستگی اندازه گیری می کند. استحکام دی الکتریک بالا تضمین می کند که عایق می تواند سطوح ولتاژی را که در حین کار با آن مواجه می شود کنترل کند و از خرابی های الکتریکی جلوگیری کند.

3. مقاومت در برابر خوردگی چه نقشی در پوشش مواد برای کابل ها دارد؟

مقاومت در برابر خوردگی در مواد پوشش، کابل ها را در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و مواد شیمیایی محافظت می کند، از تخریب عناصر رسانای کابل جلوگیری می کند و اطمینان طولانی مدت را تضمین می کند.

4. مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش چه مزایایی برای کابل ها در کاربردهای فضای باز دارد؟

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش در مواد پوشش، کابل ها را در برابر اثرات مضر نور خورشید محافظت می کند، از تخریب و حفظ یکپارچگی کابل هنگام نصب در محیط های بیرونی جلوگیری می کند.

5. چرا انعطاف پذیری در مواد عایق و پوشش بسیار مهم است؟

انعطاف پذیری برای سهولت نصب و جابجایی کابل ضروری است. مواد منعطف با شرایط مختلف سازگار می شوند، استرس کابل را کاهش می دهند و عملکرد مطلوب را تضمین می کنند، به ویژه در کاربردهایی با فضاهای تنگ یا حرکت مکرر.

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

دیدگاهتان را بنویسید