מבנה מוצרי הכבלים

ניתן לחלק את הרכיבים המבניים של מוצרי חוטים וכבלים לארבעה חלקים עיקריים:מנצחים, שכבות בידוד, שכבות מיגון והגנה, יחד עם רכיבי מילוי ואלמנטים מתיחה. בהתאם לדרישות השימוש ותרחישי היישום, חלק ממבני המוצר פשוטים למדי, וכוללים רק מוליכים כרכיב מבני, כגון חוטים חשופים עיליים, חוטי רשת מגע, פסי אספקה ​​מנחושת-אלומיניום (פסי אספקה) וכו'. הבידוד החשמלי החיצוני של מוצרים אלה מסתמך על מבודדים במהלך ההתקנה ועל מרחק מרחבי (כלומר, בידוד אוויר) כדי להבטיח בטיחות.

 

1. מנצחים

 

מוליכים הם הרכיבים הבסיסיים וההכרחיים ביותר האחראים להעברת מידע של זרם חשמלי או גל אלקטרומגנטי בתוך מוצר. מוליכים, המכונים לעתים קרובות ליבות חוט מוליכות, עשויים ממתכות לא ברזליות בעלות מוליכות גבוהה כמו נחושת, אלומיניום וכו'. כבלי סיבים אופטיים המשמשים ברשתות תקשורת אופטיות המתפתחות במהירות במהלך שלושים השנים האחרונות משתמשים בסיבים אופטיים כמוליכים.

 

2. שכבות בידוד

 

רכיבים אלה עוטפים את המוליכים ומספקים בידוד חשמלי. הם מבטיחים שהזרם או הגלים האלקטרומגנטיים/אופטיים המועברים נעים רק לאורך המוליך ולא החוצה. שכבות הבידוד שומרות על הפוטנציאל (כלומר, המתח) על המוליך מפני השפעה על עצמים סביבו ומבטיחות הן את תפקוד ההעברה התקין של המוליך והן את הבטיחות החיצונית של עצמים ואנשים.

 

מוליכים ושכבות בידוד הם שני המרכיבים הבסיסיים הנחוצים למוצרי כבלים (למעט חוטים חשופים).

 

3. שכבות מגן

 

בתנאי סביבה שונים במהלך ההתקנה והתפעול, מוצרי חוטים וכבלים חייבים לכלול רכיבים המספקים הגנה, במיוחד עבור שכבת הבידוד. רכיבים אלה ידועים כשכבות מגן.

 

מכיוון שחומרי בידוד חייבים להיות בעלי תכונות בידוד חשמליות מצוינות, הם דורשים טוהר גבוה עם תכולת זיהומים מינימלית. עם זאת, חומרים אלה לעיתים קרובות אינם יכולים לספק בו זמנית הגנה מפני גורמים חיצוניים (למשל, כוחות מכניים במהלך ההתקנה והשימוש, עמידות לתנאים אטמוספריים, כימיקלים, שמנים, איומים ביולוגיים וסכנות אש). דרישות אלה מטופלות על ידי מבני שכבות מגן שונים.

 

עבור כבלים שתוכננו במיוחד עבור סביבות חיצוניות נוחות (למשל, חללים נקיים, יבשים ופנימיים ללא כוחות מכניים חיצוניים), או במקרים בהם חומר שכבת הבידוד עצמו מציג חוזק מכני ועמידות בפני אקלים מסוימים, ייתכן שלא תהיה דרישה לשכבת מגן כרכיב.

 

4. מיגון

 

זהו רכיב במוצרי כבלים המבודד את השדה האלקטרומגנטי בתוך הכבל משדות אלקטרומגנטיים חיצוניים. אפילו בין זוגות חוטים או קבוצות שונות בתוך מוצרי כבלים, בידוד הדדי הוא הכרחי. ניתן לתאר את שכבת המיגון כ"מסך בידוד אלקטרומגנטי".

 

במשך שנים רבות, התעשייה ראתה בשכבת המיגון חלק ממבנה שכבת המיגון. עם זאת, מוצע להתייחס אליה כאל רכיב נפרד. הסיבה לכך היא שתפקידה של שכבת המיגון אינו רק לבודד אלקטרומגנטית את המידע המועבר בתוך מוצר הכבל, למנוע ממנו לדלוף או לגרום להפרעות למכשירים חיצוניים או קווים אחרים, אלא גם למנוע גלים אלקטרומגנטיים חיצוניים להיכנס למוצר הכבל באמצעות צימוד אלקטרומגנטי. דרישות אלו שונות מפונקציות שכבת המיגון המסורתיות. בנוסף, שכבת המיגון אינה ממוקמת רק חיצונית במוצר אלא גם ממוקמת בין כל זוג חוטים או זוגות מרובים בכבל. בעשור האחרון, עקב ההתפתחות המהירה של מערכות העברת מידע באמצעות חוטים וכבלים, יחד עם מספר הולך וגדל של מקורות הפרעות גלים אלקטרומגנטיים באטמוספירה, מגוון המבנים המוגנים התרבה. ההבנה ששכבת המיגון היא מרכיב בסיסי במוצרי כבלים התקבלה באופן נרחב.

 

5. מבנה מילוי

 

מוצרי חוטים וכבלים רבים הם רב-ליבתיים, כגון רוב כבלי החשמל במתח נמוך שהם כבלים בעלי ארבעה או חמישה ליבות (מתאימים למערכות תלת פאזיות), וכבלי טלפון עירוניים הנעים בין 800 זוגות ל-3600 זוגות. לאחר שילוב ליבות או זוגות חוטים מבודדים אלה לכבל (או קיבוץ מספר פעמים), קיימים צורות לא סדירות ופערים גדולים בין הליבות או זוגות החוטים המבודדים. לכן, יש לשלב מבנה מילוי במהלך הרכבת הכבל. מטרת מבנה זה היא לשמור על קוטר חיצוני אחיד יחסית בסליל, מה שמקל על עיטוף ויישור מעטפת. יתר על כן, הוא מבטיח יציבות הכבל ושלמות המבנה הפנימי, תוך פיזור כוחות באופן שווה במהלך השימוש (מתיחה, דחיסה וכיפוף במהלך הייצור וההנחה) כדי למנוע נזק למבנה הפנימי של הכבל.

 

לכן, למרות שמבנה המילוי הוא עזר, הוא הכרחי. קיימות תקנות מפורטות בנוגע לבחירת החומרים ולתכנון של מבנה זה.

 

6. רכיבי מתיחה

 

מוצרי חוטים וכבלים מסורתיים מסתמכים בדרך כלל על שכבת ההגנה המשוריינת כדי לעמוד בכוחות מתיחה חיצוניים או במתח הנגרם ממשקלם. מבנים אופייניים כוללים שריון סרט פלדה ושריון תיל פלדה (כגון שימוש בחוטי פלדה בעובי 8 מ"מ, המפותלים לשכבה משוריינת, עבור כבלים תת-ימיים). עם זאת, בכבלי סיבים אופטיים, כדי להגן על הסיב מפני כוחות מתיחה קלים, תוך הימנעות מכל עיוות קל שעלול להשפיע על ביצועי השידור, משולבים ציפויים ראשוניים ומשניים ורכיבי מתיחה מיוחדים במבנה הכבל. לדוגמה, בכבלים של אוזניות לטלפונים ניידים, חוט נחושת דק או סרט נחושת דק כרוך סביב סיב סינתטי מובל עם שכבת בידוד, כאשר הסיב הסינתטי משמש כרכיב מתיחה. בסך הכל, בשנים האחרונות, בפיתוח מוצרים קטנים וגמישים מיוחדים הדורשים כיפופים ופיתולים מרובים, אלמנטי מתיחה ממלאים תפקיד משמעותי.