Lanka- ja kaapelituotteiden rakenneosat voidaan yleisesti jakaa neljään päärakenneosaan: johtimiin, eristekerroksiin, suojakerroksiin ja vaippoihin sekä täyte- ja vetolujuuselementteihin jne. Tuotteiden käyttövaatimusten ja sovellusskenaarioiden mukaan joillakin tuotteilla on erittäin yksinkertaiset rakenteet, joissa on vain yksi rakenneosa, lanka, kuten paljaat ilmajohdot, ajojohtimet, kupari-alumiinivirtakiskot jne. Näiden tuotteiden ulkoinen sähköeristys varmistetaan eristeiden ja asennuksen ja asentamisen aikaisen tilan etäisyyden avulla (eli käyttämällä ilmaeristystä).
Valtaosa lanka- ja kaapelituotteista on poikkileikkaukseltaan täsmälleen samanmuotoisia (valmistusvirheitä huomiotta jättäen) ja pitkien nauhojen muodossa. Tämä johtuu siitä, että niitä käytetään piirien tai kelojen muodostamiseen järjestelmissä tai laitteissa. Siksi kaapelituotteiden rakenteellista koostumusta tutkittaessa ja analysoitaessa on tarpeen tarkastella ja analysoida vain niiden poikkileikkauksia.
Seuraavassa on yksityiskohtainen analyysi kaapelirakenteen koostumuksesta ja kaapelimateriaaleista:
1. Kaapelirakenteen koostumus: Johdin
Johdot ovat tuotteiden perustavanlaatuisimpia ja välttämättömimpiä pääkomponentteja, jotka suorittavat virran tai sähkömagneettisten aaltojen tiedonsiirtotoiminnon. Johdin on lyhenne sanoista conductive core (johtava ydin).
Mitä materiaaleja kaapelijohtimiin kuuluu? Johtimien materiaalit ovat yleensä valmistettu erinomaisen sähkönjohtavuuden omaavista ei-rautapitoisista metalleista, kuten kuparista ja alumiinista. Viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana nopeasti kehittyneissä optisissa tietoliikenneverkoissa käytetyissä optisissa kaapeleissa käytetään johtimina optisia kuituja.
2. Kaapelirakenteen koostumus: Eristyskerros
Eristyskerros on komponentti, joka peittää johtimen kehän ja toimii sähköeristeenä. Toisin sanoen se varmistaa, että lähetetty virta tai sähkömagneettiset aallot ja valoaallot kulkevat vain johtimessa eivätkä virtaa ulospäin. Johtimen potentiaali (eli ympäröiviin esineisiin muodostuva potentiaaliero eli jännite) voidaan eristää. Toisin sanoen on varmistettava sekä johtimen normaali siirtotoiminto että ulkoisten esineiden ja ihmisten turvallisuus. Johdot ja eristyskerrokset ovat kaksi peruskomponenttia, jotka on oltava olemassa kaapelituotteiden muodostamiseksi (paljaita johtimia lukuun ottamatta).
Mitä ovat kaapelien eristysmateriaalit: Nykypäivän johdoissa ja kaapeleissa kaapelien eristysmateriaalit luokitellaan pääasiassa kahteen luokkaan: muovit ja kumi. Polymeerimateriaalit ovat hallitsevia, mikä johtaa laajaan valikoimaan johto- ja kaapelituotteita, jotka sopivat erilaisiin käyttötarkoituksiin ja ympäristövaatimuksiin. Yleisiä johtojen ja kaapeleiden eristysmateriaaleja ovat polyvinyylikloridi (PVC),ristisilloitettu polyeteeni (XLPE), fluorimuovit, kumiseokset, etyleenipropeenikumiseokset ja silikonikumieristysmateriaalit.
3. Kaapelirakenteen koostumus: Vaippa
Kun lanka- ja kaapelituotteita asennetaan ja käytetään erilaisissa ympäristöissä, on oltava komponentteja, jotka suojaavat koko tuotetta, erityisesti eristyskerrosta. Tämä on vaippa. Koska eristemateriaaleilta vaaditaan erinomaisia sähköneristysominaisuuksia, materiaalien on oltava erittäin puhtaita ja niiltä on vaadittava erittäin vähän epäpuhtauksia. Usein on mahdotonta ottaa huomioon niiden suojauskykyä ulkomaailmaa vastaan. Siksi erilaisten suojarakenteiden on oltava vastuussa ulkopuolelta (esim. asennuspaikalta, käyttöpaikalta ja käytön aikana) tulevien mekaanisten voimien kestävyydestä, ilmakehän kestävyydestä, kemikaalien tai öljyjen kestävyydestä, biologisten vaurioiden estämisestä ja palovaaran vähentämisestä. Kaapelivaippojen päätoiminnot ovat vedenpitävyys, palonesto, palokestävyys ja korroosionesto. Monet kaapelituotteet, jotka on erityisesti suunniteltu hyviin ulkoisiin ympäristöihin (kuten puhtaisiin, kuiviin ja sisätiloihin, joissa ei ole mekaanisia ulkoisia voimia) tai joiden eristysmateriaaleilla on luonnostaan tietty mekaaninen lujuus ja säänkestävyys, voivat olla ilman suojakerrosta.
Millaisia kaapelivaippamateriaaleja on olemassa? Tärkeimpiä kaapelivaippamateriaaleja ovat kumi, muovi, pinnoite, silikoni ja erilaiset kuitutuotteet jne. Kumi- ja muovisuojakerroksen ominaisuuksia ovat pehmeys ja keveys, ja sitä käytetään laajalti mobiilikaapeleissa. Koska sekä kumi- että muovimateriaaleilla on tietty vedenläpäisevyys, niitä voidaan käyttää vain silloin, kun kaapelieristeenä käytetään korkean polymeeripitoisuuden omaavia materiaaleja, joilla on korkea kosteudenkestävyys. Jotkut käyttäjät saattavat kysyä, miksi muovia käytetään suojakerroksena markkinoilla? Verrattuna muovivaippoihin, kumivaipoilla on suurempi elastisuus ja joustavuus, ne kestävät paremmin ikääntymistä, mutta niiden valmistusprosessi on suhteellisen monimutkaisempi. Muovivaipoilla on paremmat mekaaniset ominaisuudet ja vedenkestävyys, ja ne ovat runsasvaraisia, edullisia ja helppoja käsitellä. Siksi niitä käytetään laajemmin markkinoilla. Alan toimijoiden on huomattava, että on olemassa toisenlainen metallivaippa. Metallivaipoilla ei ole vain mekaanisia suojaustoimintoja, vaan myös alla mainittu suojaustoiminto. Niillä on myös ominaisuuksia, kuten korroosionkestävyys, puristus- ja vetolujuus sekä vedenkestävyys, jotka estävät kosteuden ja muiden haitallisten aineiden pääsyn kaapelieristeen sisään. Siksi niitä käytetään laajalti öljykyllästettyjen, paperieristettyjen ja huonosti kosteudenkestoisten tehokaapeleiden vaippana.
4. Kaapelirakenteen koostumus: Suojakerros
Suojakerros on kaapelituotteissa keskeinen osa sähkömagneettisen kentän eristämistä. Se ei ainoastaan estä sisäisten sähkömagneettisten signaalien vuotamista ja häiritsemistä ulkoisten instrumenttien, mittareiden tai muiden johtojen kanssa, vaan myös estää ulkoisten sähkömagneettisten aaltojen pääsyn kaapelijärjestelmään kytkennän kautta. Rakenteellisesti suojakerros ei ole ainoastaan kaapelin ulkopuolella, vaan se sijaitsee myös monijohtimisissa kaapeleissa johdinparien tai -ryhmien välissä muodostaen monitasoisia "sähkömagneettisia eristysseuloja". Viime vuosina, korkeataajuisten tietoliikennekaapeleiden ja häiriöiden estämisen vaatimusten kasvaessa, suojausmateriaalit ovat kehittyneet perinteisistä metalloiduista paperi- ja puolijohdepaperinauhoista edistyneempiin komposiittimateriaaleihin, kutenalumiinifolio mylar-teipit, kuparifolio-mylar-nauhat ja kuparinauhat. Yleisiä suojausrakenteita ovat johtavista polymeereistä tai puolijohtavista nauhoista valmistetut sisäiset suojakerrokset sekä ulkoiset suojakerrokset, kuten kuparinauhan pitkittäiskääre ja punottu kupariverkko. Näistä punotussa kerroksessa käytetään enimmäkseen tinattua kuparia korroosionkestävyyden parantamiseksi. Erityisissä sovellustilanteissa, kuten vaihtuvataajuisissa kaapeleissa, joissa käytetään kuparinauhaa + kuparilankakomposiittisuojausta, datakaapeleissa, joissa käytetään alumiinifolion pitkittäiskäärettä + virtaviivaista rakennetta, ja lääketieteellisissä kaapeleissa, jotka vaativat korkean peittävyyden omaavia hopeoituja kuparipunottuja kerroksia. 5G-aikakauden myötä alumiini-muovi-komposiittinauhan ja tinatun kuparilangan punonnan hybridisuojausrakenteesta on tullut valtavirtaratkaisu korkeataajuuskaapeleille. Alan käytäntö osoittaa, että suojauskerros on kehittynyt lisärakenteesta kaapelin itsenäiseksi ydinkomponentiksi. Materiaalien valinnassa on otettava kattavasti huomioon taajuusominaisuudet, taivutusominaisuudet ja kustannustekijät, jotta voidaan täyttää eri sovellusskenaarioiden sähkömagneettisen yhteensopivuuden vaatimukset.
5. Kaapelirakenteen koostumus: Täytetty rakenne
Monet johto- ja kaapelituotteet ovat monijohtimisia. Esimerkiksi useimmat pienjännitekaapelit ovat neli- tai viisijohtimisia kaapeleita (sopivia kolmivaihejärjestelmiin), ja kaupunkien puhelinkaapeleita on saatavana 800, 1200, 2400 - 3600 parin erissä. Kun nämä eristetyt johtimet tai parit on kaapeloitu (tai kaapeloitu useita kertoja ryhmissä), on kaksi ongelmaa: toinen on pyöreän muodon puute ja toinen on eristettyjen johtimien välissä olevat suuret raot. Siksi kaapeloinnin aikana on lisättävä täyterakenne. Täyterakenteen tarkoituksena on tehdä kaapelin ulkohalkaisijasta suhteellisen pyöreä, mikä edistää vaipan käärimistä ja puristusta, ja myös tehdä kaapelirakenteesta vakaa ja sisäosa vahva. Käytön aikana (venytettäessä, puristettaessa ja taivutettaessa valmistuksen ja asennuksen aikana) voima kohdistetaan tasaisesti vahingoittamatta kaapelin sisärakennetta. Siksi, vaikka täyterakenne on apurakenne, se on myös välttämätön, ja sen materiaalivalinnasta ja muodon suunnittelusta on olemassa yksityiskohtaiset määräykset.
Kaapelien täytemateriaalit: Yleensä kaapeleiden täyteaineisiin kuuluvat polypropeeninauha, kuitukangasköysi, hamppuköysi tai suhteellisen edulliset kierrätetystä kumista valmistetut materiaalit. Jotta sitä voidaan käyttää kaapelien täytemateriaalina, sen on oltava ominaisuuksiltaan sellainen, ettei se vaikuta haitallisesti eristettyyn kaapelin ytimeen, ole itsessään hygroskooppinen, ei kutistu eikä syövy.
6. Kaapelirakenteen koostumus: Vetoelementit
Perinteiset lanka- ja kaapelituotteet perustuvat vaipan panssarikerrokseen kestämään ulkoisia vetovoimia tai niiden oman painon aiheuttamia vetovoimia. Tyypillisiä rakenteita ovat teräsnauhapanssari ja teräslankapanssari (esimerkiksi sukellusvenekaapeleissa käytetään paksuja, halkaisijaltaan 8 mm:n teräslankoja, jotka kierretään panssarikerroksen muodostamiseksi). Optisten kuitujen suojaamiseksi pieniltä vetovoimilta ja kuitujen lievien muodonmuutosten estämiseksi, jotka voisivat vaikuttaa siirtotehoon, optinen kuitukaapelirakenne on varustettu ensisijaisella ja toissijaisella vaipalla sekä erillisillä vetolujuuskomponenteilla. Lisäksi, jos matkapuhelimen kuulokekaapelissa on rakenne, jossa hieno kuparilanka tai ohut kuparinauha on kiedottu synteettisten kuitufilamenttien ympärille ja eristävä kerros on puristettu ulkopuolelle, tämä synteettinen kuitufilamentti toimii vetolujuuselementtinä. Yhteenvetona voidaan todeta, että viime vuosina kehitetyissä erityisissä, pienissä ja joustavissa tuotteissa, jotka vaativat useita taivutus- ja kiertokäyttöjä, vetolujuuselementeillä on merkittävä rooli.
Mitä materiaaleja kaapelien vetolujuuskomponentteihin sisältyy: teräsnauhat, teräslangat ja ruostumattomasta teräksestä valmistetut kalvot
Julkaisun aika: 25. huhtikuuta 2025