WikiDer > Силовой кабель

Power cable
Эта статья о проводниках электроэнергии. Для портативного оборудования см. шнур питания.

А силовой кабель является электрический кабель, сборка из одного или нескольких электрических проводники, обычно скрепляются общей оболочкой. Сборка используется для передачи электричество. Силовые кабели могут быть установлены как постоянные. проводка внутри зданий, закопанных в землю, пролетающих над головой или открытых. Силовые кабели, которые связаны внутри термопластической оболочки и которые предназначены для прокладки внутри здания, известны как НМ-Б (кабель строительный в неметаллической оболочке).

А USB-C силовой кабель.

Гибкие силовые кабели используются для портативных устройств, мобильных инструментов и оборудования.

История

Первая система распределения электроэнергии, разработанная Томас Эдисон в 1882 г. в Нью-Йорке использовали медь стержни, завернутые в джут и помещенные в жесткие трубы, заполненные битумный сложный.[1] Хотя вулканизированная резина была запатентована Чарльзом Гудиером в 1844 году, она не применялась для изоляции кабелей до 1880-х годов, когда она использовалась для схем освещения.[2] Кабель с резиновой изоляцией использовался для цепей на 11000 вольт в 1897 году, установленного для Ниагарский водопад энергетический проект.

Пропитанные массой кабели среднего напряжения с бумажной изоляцией были коммерчески практичны к 1895 году. Вторая Мировая Война несколько разновидностей синтетическая резина и полиэтилен изоляция была применена к кабелям.[3]

Типичное жилищное и офисное строительство в Северной Америке прошло через несколько технологий:

  • Ранние оголенные и покрытые тканью провода, устанавливаемые скобами
  • Ручка и проводка трубки, 1880-1930-е годы, с использованием пропитанной асфальтом ткани или более поздней резиновой изоляции
  • Армированный кабель, известный под универсальной торговой маркой «BX» - гибкая стальная оболочка с двумя покрытыми тканью проводниками с резиновой изоляцией.[4] - введены в 1906 г., но дороже, чем открытые однопроводные провода
  • Провода с резиновой изоляцией и куртками из тканой хлопчатобумажной ткани (обычно пропитанной смолой), наполнитель из вощеной бумаги - введен в 1922 году.
  • Современные двух- или трехпроводные + земля Кабель с ПВХ изоляцией (например, NM-B), известный под торговым названием "Romex", изобретен в начале 1920-х годов.[нужна цитата]
  • Алюминиевая проволока использовалась в 1960-х и 1970-х годах в качестве дешевой замены меди и используется до сих пор, но теперь считается небезопасной без надлежащей установки из-за коррозии, мягкости и нестабильности соединения.[5]
  • Асбест использовался как Изолятор (электричество) в некоторых тканевых проводах с 1920-х по 1970-е годы.
  • Кабель Teck, армированный кабель в ПВХ оболочке
Дальнейшая информация: Электропроводка

Строительство

Современные силовые кабели бывают разных размеров, из материалов и типов, каждый из которых специально адаптирован для своего использования.[6] Большие одиночные изолированные жилы в промышленности также иногда называют силовыми кабелями.[7]

Кабели состоят из трех основных компонентов: жилы, изоляции, защитной оболочки. Состав отдельных кабелей зависит от области применения. Конструкция и материал определяются тремя основными факторами:

  • Рабочее напряжение, определяющее толщину изоляции;
  • Допустимая нагрузка по току, определяющая размер сечения проводника (проводов);
  • Условия окружающей среды, такие как температура, вода, химическое воздействие или воздействие солнечного света, а также механическое воздействие, определяющие форму и состав внешней оболочки кабеля.

Кабели для непосредственного захоронения или для открытых установок могут также включать металлическую броню в виде проволоки, намотанной на кабель, или гофрированной ленты, намотанной вокруг него. Броня может быть сделана из стали или алюминия, и хотя она подключена к заземлению, она не предназначена для пропускания тока при нормальной работе. Электрические силовые кабели иногда устанавливают в кабельных каналах, в том числе электрический канал и кабельные лотки, которые могут содержать один или несколько проводников. Когда он предназначен для использования внутри здания, строительный кабель с неметаллической оболочкой (NM-B) состоит из двух или более проводов (плюс заземляющий провод), заключенных в термопластичную изоляционную оболочку, которая является термостойкой. Он имеет преимущества перед армированным строительным кабелем, потому что он легче, проще в обращении и с его оболочкой легче работать.[8]

Силовые кабели используют многожильные медь или же алюминий проводники, хотя в небольших силовых кабелях могут использоваться одножильные проводники сечением до 1/0. (Подробное обсуждение медных кабелей см .: Медный провод и кабель.). Кабель может включать неизолированные жилы, используемые для нейтрали цепи или для заземления. Заземляющий провод соединяет корпус / шасси оборудования с землей для защиты от поражения электрическим током. Эти неизолированные версии известны как неизолированные проводники или луженые неизолированные проводники. В целом сборка может быть круглой или плоской. В сборку могут быть добавлены непроводящие пряди наполнителя для сохранения ее формы. Если это необходимо для области применения, наполнители могут быть изготовлены в негидроскопичных версиях.

Силовые кабели специального назначения для воздушных линий связи часто связаны с высокопрочным сплавом, ACSR или алюмосваркой. Этот кабель называется антенным кабелем или предварительно смонтированным антенным кабелем (PAC). PAC можно заказать без оболочки, однако в последние годы это стало менее распространенным явлением из-за низкой добавленной стоимости поставки полимерной оболочки. Для вертикальных применений кабель может включать в себя броню поверх оболочки, стальную или Кевлар. Бронепроволоки периодически прикрепляются к опорным пластинам, чтобы выдержать вес кабеля. Опорная плита может быть установлена ​​на каждом этаже здания, башни или строения. Такой кабель можно было бы назвать армированным стояком. Для более коротких вертикальных переходов (возможно, 30–150 футов) можно использовать небронированный кабель в сочетании с захватами для корзины (Kellum) или даже специально разработанными заглушками для каналов.

Спецификация материала для оболочки кабеля часто учитывает устойчивость к воде, маслу, солнечному свету, подземным условиям, химическим парам, ударам, огню или высоким температурам. В применениях ядерной промышленности к кабелю могут предъявляться особые требования по стойкости к ионизирующему излучению. Материалы кабелей для транзитного применения могут быть указаны так, чтобы не выделять большого количества дыма при горении (низкий уровень дыма без галогенов). Кабели, предназначенные для непосредственного захоронения, должны учитывать повреждения от засыпки или закапывания. Обычно для этого используются рубашки из полиэтилена высокой плотности или полипропилена. Кабели, предназначенные для метро (подземных хранилищ), могут рассматривать в качестве приоритета маслостойкость, огнестойкость или низкий уровень дыма. В наши дни немногие кабели все еще имеют свинцовую оболочку. Однако некоторые коммунальные предприятия могут по-прежнему использовать кабель с бумажной изоляцией и свинцовым покрытием в распределительных цепях. Для кабелей передачи или подводных кабелей чаще используются свинцовые оболочки. Однако свинец сокращается, и сегодня существует несколько производителей, которые производят такие изделия. Когда кабели должны проходить в местах, подверженных механическим повреждениям (промышленные объекты), они могут быть защищены гибкой стальной лентой или проволочной броней, которая также может быть покрыта водонепроницаемой оболочкой.

Гибридный кабель может включать в себя проводники для сигналов управления или может также включать оптические волокна для данных.

Более высокие напряжения

Основная статья: Высоковольтный кабель

Для цепей, работающих при напряжении между проводниками 2000 вольт или выше, изоляция проводника будет окружена проводящим экраном. Это уравновешивает электрическую нагрузку на изоляцию кабеля. Этот метод был запатентован Мартином Хохштадтером в 1916 году;[9] щит иногда называют щитом Хохштадтера. Помимо полупроводящего («полупроводникового») изоляционного экрана, будет также экран проводника. Экран проводника может быть полупроводящим или непроводящим. Однако только одна кабельная компания производит экраны из непроводящих проводов. Экран проводника по своему назначению аналогичен изоляционному экрану: он является заполнителем пустот и выравнивает напряжение.

Для отвода паразитного напряжения поверх «полуконца» будет помещен металлический экран. Этот экран предназначен для «обеспечения безопасности» кабеля за счет снижения напряжения на внешней стороне изоляции до нуля (или, по крайней мере, ниже предела OSHA в 50 вольт). Этот металлический экран может состоять из тонкой медной ленты, концентрических заземляющих проводов, плоских лент, свинцовой оболочки или других конструкций. Металлические экраны кабеля подключены к заземлению на концах кабеля и, возможно, в местах по длине, если во время недостатки было бы опасно. Многоточечное заземление - это наиболее распространенный способ заземления экрана кабеля. В некоторых специальных приложениях требуется разрыв экрана для ограничения циркулирующих токов во время нормальной работы цепи. Цепи с разрывами экрана могут быть заземлены в одной или нескольких точках. В особых инженерных ситуациях может потребоваться перекрестное соединение.

Кабели, заполненные жидкостью или газом, по-прежнему используются в системах распределения и передачи. Кабели на 10 кВ или выше могут быть изолированы маслом и бумагой и проложены в жесткой стальной трубе, полужесткой алюминиевой или свинцовой оболочке. При более высоких напряжениях масло можно держать под давлением, чтобы предотвратить образование пустот, которые позволили бы частичные разряды внутри изоляции кабеля.

Кабель высоковольтный на 400 кВ. По большому проводнику в центре проходит ток, более мелкие проводники снаружи действуют как экран, чтобы уравнять напряжение в толстом полиэтиленовом изоляционном слое.

Кабели, заполненные жидкостью, известны чрезвычайно долгим сроком службы с минимальными простоями или без них. К сожалению, утечки нефти в почву и водоемы вызывают серьезную обеспокоенность, и поддержание парка необходимых насосных станций является благом для бюджета O + M большинства энергетических компаний. Кабели трубчатого типа часто преобразуются в цепь с твердой изоляцией в конце срока службы, несмотря на более короткий ожидаемый срок службы.

Современное высоковольтные кабели использовать полиэтилен или другие полимеры, в том числе XLPE для утепления. Они требуют специальной техники для соединения и заделки, см. Высоковольтный кабель.

Гибкость кабелей (класс скрутки)

Основная статья: Проволока § Жесткий или многожильный

Все электрические кабели обладают некоторой гибкостью, что позволяет доставлять их к месту установки намотанными на катушках, барабанах или намотанных вручную. Гибкость является важным фактором при определении соответствующего класса скрутки кабеля, поскольку она напрямую влияет на минимальный радиус изгиба. Силовые кабели, как правило, относятся к классу скручивания A, B или C. Эти классы позволяют натянуть кабель до окончательного установочного положения, при котором он, как правило, не будет нарушен. Классы A, B и C более долговечны, особенно при протягивании кабеля, и обычно дешевле. Энергетические компании обычно заказывают многожильный провод класса B для приложений с первичным и вторичным напряжением. Иногда можно использовать одножильный кабель среднего напряжения, когда гибкость не является проблемой, но приоритетом является низкая стоимость и защита от воды.

В приложениях, требующих многократного перемещения кабеля, например, для портативного оборудования, используются более гибкие кабели, называемые «шнурами» или «гибкими» (класс скрутки G-M). Гибкие шнуры содержат тонкопроволочные жилы, скрученные веревки или пучки жил. Они оснащены общими куртками с соответствующим количеством наполнителей для повышения их гибкости, обучаемости и долговечности. Гибкие шнуры питания для тяжелых условий эксплуатации, например, питающие мое лицо автомат для резки тщательно спроектированы - их жизнь измеряется неделями. Очень гибкие силовые кабели используются в автоматизированном оборудовании, робототехника, и станки. Видеть шнур питания и удлинитель для дальнейшего описания гибких силовых кабелей. Другие типы гибкого кабеля включают: витая пара, расширяемый, коаксиальный, защищенный, и кабель связи.

Рентгеновский кабель - это особый тип гибкого высоковольтный кабель.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «подземные электрические линии» А. Дж. Пансини, ISBN 0-8104-0827-9, 1978
  2. ^ Справочник по подземным системам, Edison Electric Institute, Нью-Йорк, 1957, без ISBN.
  3. ^ Р. М. Блэк История электрических проводов и кабелей, Питер Пергринус, Лондон, 1983 ISBN 0-86341-001-4
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2014-10-06. Получено 2014-10-03.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ https://www.carsondunlop.com/training/resources/the-true-story-behind-aluminium-wiring-part-one/
  6. ^ Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американских электриков, одиннадцатое издание, McGraw Hill, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6, разделы с 2-13 по 2-84
  7. ^ Дональд Г. Финк и Х. Уэйн Бити, Стандартное руководство для инженеров-электриков, одиннадцатое издание, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 1978, ISBN 0-07-020974-X стр. 18–85
  8. ^ «Кабель строительный неметаллический». Грейнджер. Получено 11 сентября 2020.
  9. ^ Подземные системы