В этой статье мы подробно рассмотрим все элементы конструкции электрического кабеля (провода) . Вы узнаете назначение отдельных элементов, какие бывают виды изоляции, оболочки, брони.

Ниже мы перечислили все конструктивные элементы кабелей и проводов, хотя далеко не всегда кабель состоит из всех элементов. Многие марки кабелей и проводов не имеют брони или экранирующего слоя, так как предназначены для эксплуатации в условиях, когда эти элементы просто не нужны.

1. Кабельная жила. В кабеле может быть от одной до нескольких жил, при этом жилы могут иметь разное назначение: токопроводящие, нулевая и заземляющая. Основные требования к жилам: гибкость, коррозионная стойкость, легкость, хорошая электропроводимость и разумеется низкая цена. Как правило, изготавливаются из меди или алюминия. Медь имеет лучшие эксплуатационные характеристики (гибкость, электропроводимость), но алюминий дешевле и легче.
2. Изоляция кабельных жил. Ее задача – не пропускать проходящий по жиле ток наружу, и в то же время защищать сами жилы от различных воздействий. Основные требования к изоляции: высокая электрическая прочность и электрическое сопротивление, высокая температура правления, гибкость и устойчивость к воздействию влаги.
3. Экранирующий слой. В кабелях связи экран необходим для защиты жил от внешних электромагнитных воздействий. В силовых кабелях экран защищает внешнюю среду от помех, возникающих при прохождении тока по жилам кабеля. Экранирующий слой полностью покрывать всю поверхность изоляции.
4. Поясная изоляция. Дополнительный слой, изолирующий все жилы в целом.
5. Оболочка. Защищает внутренние элементы от всех видов повреждений. Изготавливается из металла (алюминий, свинец), полимеров или резины.
6. Броня и наружный покров. Используются для защиты кабеля от сильных механических повреждений, а также химических воздействий.

Итак, мы кратко описали все основные элементы конструкции кабелей и проводов. Ниже мы рассмотрим каждый из них по отдельности.

Кабельная жила

Кабельные жилы изготавливаются в соответствии с действующим в настоящее время ГОСТ 22483-2012. Он определяет все ключевые технические характеристики жилы, включая удельное электрическое сопротивление. На электрическое сопротивление влияют такие параметры, как сечение жилы, материал и класс гибкости.

Класс гибкости бывает от 1 до 6. Чем больше это значение, тем выше гибкость жилы. Жилы с классом 1 или 2 предназначены для подключения стационарного электрооборудования. Жилы с более высоким классом гибкости лучше переносят постоянные передвижения и перегибы, а их минимальный радиус изгиба гораздо ниже. Поэтому они используются для присоединения передвижного оборудования, а также для работы в условиях ограниченного пространства.

Что касается материала изготовления, мы уже кратко рассматривали их выше. Медь лучше проводит ток, чем алюминий того же сечения, кроме того она гибче и не так хрупка. Основные недостатки меди – высокая цена и плохая устойчивость к коррозии, особенно при высокой влажности окружающей среды. Алюминий намного дешевле, легче и более устойчив к коррозии. Но его электропроводимость и гибкость гораздо ниже, а на поверхности быстро образовывается оксидная пленка, из-за чего увеличивается переходное контактное сопротивление на этом участке.

Для изготовления некоторых проводов (СИП и др.) могут использоваться комбинированные материалы, например, сталеалюминий. Они совмещают в себе достоинства обоих металлов: дешевизну, легкость и удовлетворительную электропроводимость алюминия и прочность стали.

Изоляция

Изоляция кабелей и проводов изготавливается из следующих материалов:

1. Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ). Это наиболее распространенный тип изоляции, который имеет сравнительно высокое сопротивление при нормальных условиях внешней среды. Однако при нагреве до +70⁰С и более градусов электрическое сопротивление начинает падать. Другие достоинства этого материала – дешевизна, устойчивость к воздействию агрессивных химических веществ, слабая горючесть. По гибкости ПВХ уступает резине и находится на одном уровне с другими материалами.
   
   
2. Сшитый полиэтилен (СПЭ). Современный и наиболее качественный тип изоляции. СПЭ-изоляция отличается наиболее высокой допустимой температурой нагрева, хорошей гибкостью, устойчивостью к воздействию влаги и некоторых химических соединений. Недостатки: сложность изготовления, необходимость в зарубежном оборудовании, что в итоге выливается в высокую стоимость этой изоляции.
3. Полиэтилен (ПЭ). Может быть низкой или высокой плотности. Плюсы ПЭ как материала для изоляции: высокое электрическое сопротивление, устойчивость к влаге и химическим веществам. Минусы: значительное снижение изолирующих свойств при нагреве, низкая гибкость, высокая цена. Кабели с ПЭ-изоляцией используются для стационарной прокладки линий электроснабжения на промышленных предприятиях.
4. Электроизоляционная резина. Наиболее гибкий тип изоляции, кроме того, она дешевая, обладает высоким электрическим сопротивлением. Но ее свойства как изолирующего материала заметно падают при температуре +80⁰С, а главный минус заключается в высокой, по сравнению с другими материалами, горючести.
   
   
5. Пропитанная бумажная изоляция (БПИ). Она представляет собой несколько слоев плотной кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным или подобным ему составом. Чаще всего кабели с БПИ изоляцией применяются для прокладки высоковольтных линий электропередачи в земле. Такая изоляция имеет низкую стоимость и хорошие диэлектрические свойства. Из недостатков можно отметить высокую гигроскопичность, горючесть, слабую устойчивость к механическим воздействиям. Кроме того, при использовании на вертикальных или наклонных участках трассы пропитывающий состав может стекать вниз, что резко ухудшает диэлектрические свойства БПИ изоляции. Для прокладки на таких участках рекомендуется использовать кабели с нестекающей пропиткой (имеющие букву «Ц» в маркировке) или кабели с другим типом изоляции.
6. Кремнийорганическая резина. Выдерживает достаточно высокие температуры без потери своих диэлектрических свойств, прочна и гибка. Однако, плохо переносит воздействие распространенных химических веществ, механические нагрузки и отличается высокой стоимостью.
7. Политетрафторэтилен (ПТФЭ). Имеет неплохие изолирующие свойства, устойчив к механическим и химическим воздействиям даже при высоких температурах. Основные недостатки – цена и токсичность.

Экран

Экранирующий слой может входит в конструкцию как контрольных, так и силовых кабелей. В первом случае его функция – защитить проводники от электромагнитных помех. Во втором – предотвратить распространение помех, возникающих при прохождении электрического тока высокого напряжения по кабельным жилам.

Экраны могут изготавливаться из:

• металлизированной бумаги (для кабелей с БПИ изоляцией);
• медной проволоки (для кабелей с изоляцией из ПВХ и резины);
• оцинкованной стальной проволоки (комбинированная броня + экран);
• электропроводящая резина (для кабелей с резиновой изоляцией).

Обычно экранирующий слой не ухудшает гибкость кабеля, обеспечивая при этом некоторую защиту. Обратной стороной монеты является повышение себестоимости кабеля.

Оболочка

Оболочка защищает внутренние элементы кабеля от повреждений всех видов.

Для кабелей с БПИ-изоляцией изготавливается оболочка из алюминия или свинца. Кабели с изоляцией из ПВХ или резины имеют оболочку из этого же материала.

Свинцовая кабельная оболочка обеспечивает хорошую защиту прежде всего от химических веществ, и стоит достаточно дешево. Недостатки – вес, и низкая температура плавления, при достижении которой оболочка постепенно начинает повреждаться. Последний недостаток производители частично компенсируют добавлением к свинцу присадок меди и сурьмы.

Алюминий гораздо прочнее, лучше защищает от механических воздействий и легче. Однако, он гораздо хуже переносит электрохимическую коррозию и дороже стоит.

Оболочка из ПВХ отличается низкой себестоимостью, и хорошей стойкостью к химическим воздействиям, а также влагостойкостью. Из минусов – низкая гибкость, плохая защита от прямых солнечных лучей.

Шланговая резина в качестве оболочки хорошо защищает внутреннюю часть кабеля от механических воздействий, нефтехимических соединений, экстремальных высоких и низких температур. Однако, она также подвержена разрушению при длительном воздействии солнечных лучшей, а также уязвима к действию некоторых химических соединений.

Броня и наружный покров

Это последние элементы в конструкции кабелей. Броня включает в себя «подушку», задача которой – защитить внутренности кабеля от повреждения самой броней, и собственно броню.

«Подушка» изготавливается из плотной бумаги или пластиковых лент, дополнительно

Назначение подушки — дополнительная защита изоляционного слоя от повреждения стальными лентами либо металлической проволокой, которые в свою очередь представляют бронь. Подушка может быть изготовлена из:

• крепированной бумаги (обладает высоким удлинением до разрыва);
• пластмассовых лент (альтернатива крепированной бумаге);
• битумного состава (склеивает).

Бронирующий слой нужен, чтобы защитить конструкцию проводника от всякого рода механических воздействий.

Броня из стальных лент хорошо защищает от порезов, вибраций, сдавливания, однако плохо переносит растяжения. Проволочная броня наоборот, усиливает стойкость кабеля к растягивающим нагрузкам, но достаточно слабо защищает от разрезов и сдавливаний.

Наружный покров – последний защитный слой кабеля. Для высоковольтных кабелей наружный покров изготавливается из кабельной пряжи, пропитанной битумным составом. Некоторые производители для его изготовления используют полимеры.

Для проводов и низковольтных силовых кабелей наружный покров изготавливается из х/б пряжи, стекловолокна, льняной обмотки. Иногда он пропитывается влагоотталкивающим составом для дополнительной защиты от влаги.

Наличие всех этих защитных слоев делает кабель практически неуязвимым ко всем возможным воздействиям. Обратной стороной монеты является возросшая себестоимость такого изделия.