המבנה של מוצרי כבלים

ניתן לחלק באופן כללי את הרכיבים המבניים של מוצרי חוט וכבלים לארבעה חלקים עיקריים:מנצחים, שכבות בידוד, שכבות מיגון והגנה, יחד עם רכיבי מילוי ואלמנטים מתיחה. על פי דרישות השימוש ותרחישי היישום, מבני מוצרים מסוימים הם פשוטים למדי, וכוללים רק מוליכים כרכיב מבני, כגון חוטים חשופים, חוטי רשת מגע, פסי נחושת-אלומיניום (פסים) וכו'. הבידוד החשמלי החיצוני של אלה מוצרים מסתמכים על מבודדים במהלך ההתקנה ובמרחק מרחבי (כלומר, בידוד אוויר) כדי להבטיח בטיחות.

 

1. מנצחים

 

מוליכים הם הרכיבים הבסיסיים והחיוניים ביותר האחראים להעברת מידע זרם חשמלי או גל אלקטרומגנטי בתוך מוצר. מוליכים, המכונה לעתים קרובות ליבות תיל מוליכות, עשויים ממתכות לא ברזליות בעלות מוליכות גבוהה כמו נחושת, אלומיניום וכו'. כבלים סיבים אופטיים המשמשים ברשתות תקשורת אופטיות המתפתחות במהירות בשלושים השנים האחרונות משתמשים בסיבים אופטיים כמוליכים.

 

2. שכבות בידוד

 

רכיבים אלה עוטפים את המוליכים ומספקים בידוד חשמלי. הם מבטיחים שהזרם או הגלים האלקטרומגנטיים/אופטיים המשודרים עוברים רק לאורך המוליך ולא החוצה. שכבות בידוד שומרות על הפוטנציאל (כלומר, המתח) על המוליך מלהשפיע על עצמים שמסביב ומבטיחות הן את תפקוד השידור הרגיל של המוליך והן את הבטיחות החיצונית עבור חפצים ואנשים.

 

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

 

3. שכבות הגנה

 

בתנאים סביבתיים שונים במהלך ההתקנה וההפעלה, מוצרי חוט וכבלים חייבים להיות בעלי רכיבים המציעים הגנה, במיוחד עבור שכבת הבידוד. רכיבים אלו ידועים בתור שכבות הגנה.

 

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

 

עבור כבלים שתוכננו במיוחד עבור סביבות חיצוניות נוחות (למשל, חללים פנימיים נקיים, יבשים ללא כוחות מכניים חיצוניים), או במקרים בהם חומר שכבת הבידוד עצמו מפגין חוזק מכני מסוים ועמידות לאקלים, ייתכן שלא תהיה דרישה לשכבת הגנה שכן רכיב.

 

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, יש צורך בבידוד הדדי. ניתן לתאר את שכבת המיגון כ"מסך בידוד אלקטרומגנטי".

 

במשך שנים רבות, התעשייה רואה בשכבת המיגון חלק ממבנה שכבת המגן. עם זאת, מוצע להתייחס אליו כמרכיב נפרד. הסיבה לכך היא שתפקידה של שכבת המיגון הוא לא רק לבודד אלקטרומגנטית את המידע המועבר בתוך מוצר הכבל, למנוע ממנו לדלוף או לגרום להפרעה למכשירים חיצוניים או לקווים אחרים, אלא גם למנוע מגלים אלקטרומגנטיים חיצוניים להיכנס למוצר הכבל דרך צימוד אלקטרומגנטי. דרישות אלה שונות מפונקציות שכבת מגן מסורתיות. בנוסף, שכבת המיגון לא רק מוגדרת 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 גדל והולך של מקורות הפרעות גלים אלקטרומגנטיים באטמוספירה, מגוון המבנים הממוגנים גדל. ההבנה ששכבת המיגון היא מרכיב בסיסי במוצרי כבלים הפכה למקובלת רחבה.

 

5. מבנה מילוי

 

מוצרי תיל וכבלים רבים הם מרובי ליבות, כגון רוב כבלי החשמל במתח נמוך הם כבלי ארבע ליבות או חמש ליבות (המתאימים למערכות תלת פאזיות), וכבלי טלפון עירוניים הנעים בין 800 זוגות ל-3600 זוגות. לאחר שילוב הליבות או זוגות החוטים המבודדים הללו לכבל (או קיבוץ מספר פעמים), קיימות צורות לא סדירות ומרווחים גדולים בין הליבות או זוגות החוטים המבודדים. לכן, יש לשלב מבנה מילוי במהלך הרכבת הכבלים. מטרת מבנה זה היא לשמור על קוטר חיצוני אחיד יחסית בפיתול, מה שמקל על עטיפה ושחול נדן. יתרה מכך, הוא מבטיח יציבות כבל ושלמות מבנה פנימי, מחלק כוחות באופן שווה במהלך השימוש (מתיחה, דחיסה וכיפוף במהלך הייצור והנחת) כדי למנוע נזק למבנה הפנימי של הכבל.

 

לכן, למרות שמבנה המילוי הוא עזר, זה הכרחי. קיימות תקנות מפורטות לגבי בחירת החומר ועיצובו של מבנה זה.

 

6. רכיבי מתיחה

 

מוצרי תיל וכבלים מסורתיים מסתמכים בדרך כלל על השכבה המשוריינת של שכבת המגן כדי לעמוד בכוחות מתיחה חיצוניים או במתח הנגרם על ידי המשקל שלהם. מבנים אופייניים כוללים שריון סרט פלדה ושריון תיל פלדה (כגון שימוש בחוטי פלדה בעובי 8 מ"מ, מעוותים לשכבה משוריינת, עבור כבלים תת ימיים). עם זאת, בכבלי סיבים אופטיים, כדי להגן על הסיב מפני כוחות מתיחה קלים, הימנעות מכל עיוות קל שעלול להשפיע על ביצועי השידור, ציפויים ראשוניים ומשניים ורכיבי מתיחה מיוחדים משולבים במבנה הכבל. לדוגמה, בכבלי אוזניות לטלפונים ניידים, חוט נחושת דק או סרט נחושת דק הכרוך סביב סיבים סינתטיים מוחלף בשכבת בידוד, כאשר הסיב הסינטטי משמש כמרכיב מתיחה. בסך הכל, בשנים האחרונות, בפיתוח מוצרים קטנים וגמישים מיוחדים הדורשים כפיפות ופיתולים מרובים, לאלמנטים מתיחה יש תפקיד משמעותי.