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.

 

 

مشخصهشرایط محیطیهالوژنمکانیکیحرارتی
مواداختصاراتکد اولیه در VDEمقاوم در برابر سرمامقاوم در برابر شرایط محیطیبدون هالوژنمقاوم در برابر سایشخورندگیسختی shoreازدیاد طول %استحکام کششی N/mm²حداکثر مقاومت تابشی Mradگازهای خطرناک در هنگام آتش سوزیهدایت حرارتی W.k-¹.m-¹
ترموپلاستیکپی وی سیPVCYمتوسط – خوببرای رنگ مشکی: متوسطخیر0.4متوسط(A) 70-95130-35010-2580کلروید هیدروژن0.17
پی وی سی مقاوم در برابر گرما 90 درجه سانتی گرادPVCYW20-30
پی وی سی مقاوم در برابر گرما 105درجه سانتی گرادPVCYW20-30
پی وی سی مقاوم در برابر سرماPVCYKخیلی خوب20-30
پلی اتیلن با چگالی پایینLDPE2Yخوببلیبلیمتوسط(D) 43-50400-60010-20100ندارد0.3
پلی اتیلن با چگالی بالاHDPE2Yخوب(D) 60-63500-100020-300.4
پلی اتیلن شبکه‌ای شده (کراس لینک شده)XDPE2Xخوبمتوسط(D) 40-45300-40012.5-200.3
پلی اتیلن اسفنجی (فوم)02Yبا توجه به شرایطبا توجه به شرایط350-4508-120.25
پلی استایرینPS3Yمتوسط – خوبنسبتا خوببلیبلیخوب(D) 35-50300-40055-6580ندارد0.25
پلی آمیدPA4Yخوبخوبخیلی خوب50-17050-6010ندارد0.23
پلی پروپلینPP9Yمتوسطمتوسط(D) 55-6030020-350.19
پلی اورتانPUR11Yخیلی خوبخیلی خوب¹بلی¹بلیخیلی خوب(A) 70-100500-70030-45100(500)0.25
الاستومتر استرTPE-E(12Y)بلیبلیخوب(A)85 – (D)70300<30100.5
الاستومتر پلی اولفینTPE-O(A)55 , (D)7020101.5
الاستومرلاستیک طبیعی , لاستیک استایرول بوتادینNR+ , SBRGخیلی خوبمتوسطخیر1.0متوسط(A)60-70300-6005-10100ندارد
لاستیک سیلیکونSIR2Gخوببلی(A)40-80500.22
لاستیک اتیلن پروپلینEPR3Gخوبخیلی خوب(A)65-85200-400200
کوپلیمر اتیلن وینیل استاتEVA4Gخوب(A)70-80250-3508-12100
پلی کلروپنCR5Gمتوسط-خوبخیلی خوبخیرمتوسط(A)55-70400-70010-2050کلرید هیدروژن
پلی اتیلن کلرو سولفوناتCSM6Gمتوسط1.5(A)60-70350-600
مواد با دمای بالاپلی وینیلین فلوئورایدPVDF10Yخیلی خوبخیلی خوبخیر0.01خیلی خوب(D)75-8015050-8010هیدروفلوئوریک0.17
اتیلن تترا فلوئورانیلنETFE7Yخیلی خوبخیلی خوب0.02خیلی خوب(D)70-7515040-5010دارد0.24
پروپلین اتیلن فلوئورینهFEP6Yخیلی خوبخیلی خوب0.01خیلی خوب(D)55-6025015-251دارد0.26
پروفلوئور آلکوکسی پلی مریکPFA5YXخیلی خوبخیلی خوب0.01خیلی خوب(D)55-6025025-300.1دارد0.21
پلی تترا فلورو اتیلنPTFE5Yخیلی خوبخیلی خوب0.01خیلی خوب(D)55-6050800.1دارد0.26
آمیزه‌های بدون هالوژنپلیمر بدون هالوژنشبکه‌ای نشده (کراس لینک نشده)Hمتوسطمتوسط برای رنگ سیاه: خوببلی0.2-1.5متوسط(A)65-95150-2508-13100ندارد0.17
پلیمر بدون هالوژنشبکه‌ای شده (کراس لینک شده)HXمتوسط150-2508-13200ندارد0.20

 

 

 

 

 

 

 

حرارتیالکتریکیمشخصه
مقدار گرما – H₀ , MU.Kg-¹شاخص اکسیژن LOI , (%O₂)مقاوم در برابر شعلهدمای ذوب ℃+دمای کارکردضریب تلفات دی الکتریکثابت دی الکتریک 50Hz/20℃مقاومت حجمی Ohm.cm ℃20ولتاژ شکست KV/mm (℃20)چگالی g/cm³مواداختصاراتکد اولیه در VDE
کوتاه مدت ℃>دائمی ℃ترموپلاستیک
17-2523-42خود خاموش شونده>140+10030- , 70+4×10-² to 1×10-¹3.6-610¹³-10¹⁵251.35-1.5پی وی سیPVCY
16-22>140120+20- , 90+4-6.510¹²-10¹⁵251.3-1.5پی وی سی مقاوم در برابر گرما ℃90PVCYW
16-2024-42>140120+20- , 105+4.5-6.510¹²-10¹⁵251.3-1.5پی وی سی مقاوم در برابر گرما ℃105PVCYW
17-24>140100+40- , 70+4.5-6.510¹²-10¹⁵251.2-1.4پی وی سی مقاوم در برابر سرماPVCYK
42-44≤22اشتعال پذیر105-110100+50- , 70+10-⁴×22.310¹⁷700.92-0.94پلی اتیلن با چگالی پایینLDPE2Y
130120+50- , 100+10-⁴×32.310¹⁷850.94-0.98پلی اتیلن با چگالی بالاHDPE2Y
100+35- , 90+10-³×24-610¹²-10¹⁶500.92پلی اتیلن شبکه‌ای شدهXLPE2X
18-30105100+40- , 70+10-⁴×51.55~10¹⁷300.65پلی اتیلن اسفنجی (فوم)02Y
40-43≤22>120100+50- , 80+10-⁴×12.510¹⁶301.05پلی استایرینPS3Y
27-31≤22210125+60- , 105+1×10-³ to 2×10-²410¹⁵301.02-1.1پلی آمیدPA4Y
42-44160140+10- , 140+4-10-⁴2.3-2.410¹⁶750.91پلی پروپلینPP9Y
20-2620-26150100+55- , 80+10-²×2.34-710¹⁰-10¹²201.15-1.2پلی اورتانPUR11Y
20-25≤2919040+50- , 100+10-²×1.83.7-5.1>10¹⁰401.2-1.4الاستومتر پلی استرTPE-E (12Y)
23-28≤25150130+2.7-3.6>10¹⁴300.89-1.0الاستومتر پلی اولفینTPE-O
21-25≤22اشتعال پذیر150120+65- , 60+1.9×10-²3-510¹²-10¹⁵201.5-1.7لاستیک طبیعی – لاستیک استایرول بوتادینNR+ , SBRGالاستومر
17-1925-35نقطه اشتعال بالا260+60- , 180+10-³×63-410¹⁵201.2-1.3لاستیک سیلیکونSIR2G
21-25≤22اشتعال پذیر160+30- , 90+10-²×3.43-3.810¹⁴201.3-1.55لاستیک اتیلن پروپلینEPR3G
19-23200+30- , 125+10-²×25-6.510¹²301.3-1.5کوپلیمر اتیلن وینیل استاتEVA4G
14-1930-35خود خاموش شونده140+40- , 100+10-²×56-8.510¹⁰201.4-1.65پلی کلروپرنCR5G
19-23>160140+30- , 80+10-²×2.86-910¹²251.3-1.6پلی اتیلن کلرو سولفوناتCMS6G
1240-45خود خاموش شونده>170160+40- , 135+10-²×1.47-910¹⁴251.7-1.9پلی وینیلیدین فلوئورایدPVDF10Yمواد با دمای بالا
1430-35خود خاموش شونده>265180+100- , 150+10-⁴×82.610¹⁶361.6-1.8اتیلن تترا فلوئورانیلنETFE7Y
5>95خود خاموش شونده>225230+100- , 205+10-⁴×32.110¹⁸252.0-2.3پروپلین اتیلن فلوئورینهFEP6Y
5>95خود خاموش شونده>290280+190- , 260+10-⁴×32.110¹⁸252.0-2.3پروفلوئور آلکوکسی پلی مریکPFA5YX
5>95خود خاموش شونده>325300+190- , 260+10-⁴×32.110¹⁸202.0-2.3پلی تترا فلورواتیلنPTFE5Y
17-22≤40خود خاموش شونده>130100+30- , 70+10-³~3.4-510¹²-10¹⁴251.4-1.6پلیمر بدون هالوژنشبکه‌ای نشده (کراس لینک نشده)Hآمیزه‌های بدون هالوژن
16-25≤40خود خاموش شونده150+30- , 90+10-³ to 10-²3.4-510¹³-10¹⁴251.4-1.6پلیمر بدون هالوژنشبکه‌ای 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