Ochranné oplety kabelů slouží k ochraně vodičů a kabelových svazků před mechanickým poškozením, oděrem, znečištěním nebo vysokou teplotou. Uplatňují se jak v průmyslových aplikacích, tak v automobilovém průmyslu nebo při domácí elektroinstalaci. Vodič je elektrický prvek určený k přenášení výkonu nebo informace. Představuje širší pojem než kabel. Každý vodič má jádro a izolaci, které dohromady tvoří tzv. žílu. Podle toho, zda je izolace pevná, či ji tvoří pouze vzduch, můžeme vodiče dělit na izolované a holé. Kabel se skládá z více žil, které mají ještě další společnou izolační vrstvu.
Typy ochranných opletů kabelů
- Roztažné oplety - Ideální pro svazky s proměnným průměrem, snadno se nasazují a přizpůsobí se tvaru vodičů.
- Samozavírací oplety - Umožňují snadné dodatečné nasazení na již položené kabely bez nutnosti jejich odpojování.
- Textilní oplety - Flexibilní a měkké, často využívané v automobilovém průmyslu a spotřební elektronice.
- Kovové oplety - Nabízejí elektromagnetické stínění a vysokou odolnost vůči mechanickému poškození.
Použití ochranných opletů kabelů
- Automobilové a strojní instalace - Ochrana svazků před vibracemi, teplem, kapalinami a otěrem.
- Rozvaděče a průmyslové systémy - Uspořádání kabeláže, snížení rizika poškození a zlepšení vzhledu.
- Domácí elektroinstalace - Estetické vedení kabelů a zvýšení bezpečnosti v obytných prostorách.
- Audio/video a datové rozvody - Ochrana a identifikace citlivých signálových vodičů.
Jak vybrat správný ochranný oplet kabelu
- Typ aplikace - Statické, pohyblivé nebo namáhané vedení.
- Tepelná a mechanická odolnost - Maximální pracovní teplota a odolnost vůči oděru, chemikáliím nebo UV záření.
- Průměr vodiče nebo svazku - Oplet musí těsně obepínat, ale zároveň být snadno instalovatelný.
- Třída izolace a napěťová odolnost - V závislosti na použitém materiálu opletu a typu kabelu.
- Způsob aplikace - Oplety nasazované ručně, samozavírací nebo rozříznuté s možností uchycení stahovacími páskami.
Jádra vodičů
Různé tvary jader vodičů jsou na obr. Segmentové (sektorové) jádra jednotlivých žil mají tvar kruhových výsečí pro lepší vyplnění prostoru kabelu, nevýhodou je nehomogenní pole, používá se výhradně v rozvodech nízkého napětí. Trolejové jádro má charakteristický tvar, na bocích má drážky, které slouží k upevnění úchytů tak, aby držely drát dostatečně pevně a spolehlivě a přitom nezasahovaly do dráhy sběrače. Složené jádro, kde je průřez tvořen jednotlivými lanky, což zaručuje snazší tvarování a značné omezení skinefektu. Skinefekt je jev, kdy průchodem střídavého proudu vodičem se vytvoří ve vodiči střídavé magnetické pole, které indukuje ve vodiči vířivé proudy. Vířivé proudy vytvoří vlastní magnetické pole, které působí proti původnímu proudu vodičem. Proud ve vodiči je vytlačován k povrchu vodiče. Skinefekt zvyšuje odpor vodiče a v jeho důsledku dochází k nadměrnému zahřívání izolace, což by mohlo vést k průrazu. Jádra pro energetické vodiče jsou téměř vždy definována jejich odporem.
Materiály pro vodiče
| Materiál | Měrný odpor (ρ) | Typické použití |
|---|---|---|
| Měď (Cu) | 0,0178 Ω·mm²/m | Nejčastěji pro vodiče všech průřezů |
| Hliník (Al) | 0,0285 Ω·mm²/m | Často pro větší průřezy a lana AlFe |
| Ocel (Fe) | ≅ 0,15 Ω·mm²/m | Nosný vodič v lanech AlFe |
| Stříbro (Ag) | 0,0163 Ω·mm²/m | Speciální aplikace |
| Odporové materiály (kantal, cekas, chromnikl) | Topné vodiče |
Izolační materiály
- Měkčený PVC - Nejčastěji používaný materiál pro kabely nízkého napětí. Má teplotní odolnost 70ºC.
- Měkká pryž (guma) - Pro kabely nízkého napětí, teplotní odolnost 60ºC.
- Zesíťovaný polyetylen (XPE) - Pro vodiče vysokého nebo velmi vysokého napětí.
Vodiče pro vinutí se izolují několika vrstvami laku (jedna vrstva mívá tloušťku asi 0,01 mm). Celé vinutí transformátorů se pak často ukládá do transformátorového oleje. Jako plynná izolace vodičů slouží zejména vzduch u venkovního vedení. V zapouzdřených rozvodnách se přípojnice a další vodivé části ukládají do pouzder, která jsou naplněna izolačním plynem SF6.
Venkovní vedení a lana
Vodiče pro venkovní vedení tvoří důležitou součást rozvodné soustavy. V současné době se vyrábějí v různých provedeních a tvarech. Jsou zkonstruované ze spirálovitých točivých drátů s kruhovým příčným řezem. Průřez vodiče pak obsahuje poměrně velké oblasti dutin. Pomocí drátů lichoběžníkového tvaru může být zkonstruován vodič se zvětšeným poměrem kovu vůči vzduchu. Další možnost je provedení vodiče mozaikou ve tvaru písmene „Z“, při kterém se zformované vodiče efektivně tisknou. Tvarované vodiče mají větší hliníkovou část a tak nižší odpor než normální vodič kruhového průřezu se stejným vnějším průměrem. U vedení s vodiči z tvarovaných drátů bude váha vodičů větší a tím i mírně vyšší zatížení stožáru. Nebo je naopak možné dosáhnout menšího průřezu a tím i větrného namáhání při zachování stejných hodnot činného odporu vodiče.
Lano je složeno z ocelového nosného drátu uprostřed a z hliníkových drátů slaněných okolo. Ocelová duše mívá následující počet drátů: 1, 1+6, 3+9. Počet hliníkových drátů pak může být: 6, 11+17, 10+16, 12+18. Nejčastěji používaná jsou lana AlFe6, kde je poměr hliníku ku železu = 6:1. Pro zvlášť vysoké a vyšší napětí se používají tzv. svazkové vodiče, které jsou tvořeny několika spojenými lany AlFe. Toto provedení slouží k omezení skinefektu a snížení ztrát koronou. V ČR se používají svazky se třemi lany AlFe pro jednu fázi, uspořádání se čtyřmi lany se používá např. v SRN a Španělsku, se dvěma lany je venkovní vedení k vidění např.
Čtěte také: Izolace s asfaltovým lakem: Jak na to?
Mezi celohliníkové vodiče patří vodič AAC (All Aluminium Conductor) a AAAC (All Aluminium Alloy Conductor). Celohliníkové vodiče mají vyšší pevnost než lana AlFe a dobrou ochranu proti korozi, protože nepřítomnost ocelového jádra odstraňuje možnost vzniku galvanické koroze, k níž může docházet u klasických lan AlFe. Ke korozi ale může docházet např. v pobřežních oblastech, kde je běžnou praxí u vodičů AAAC používat mazivo, aby se zabránilo korozi způsobené mořskou solí. Tyto vodiče se označují jako ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced). Jsou zde kombinovány prvky vyrobené z hliníkové slitiny (obvykle stejné jako pro AAAC) a elektrovodného hliníku. Tím lze získat vlastnosti, které mají být optimalizovány pro konkrétní aplikace. Zvýšením množství použitého elektrovodného hliníku se zvýší vodivost vodiče, na úkor pevnosti. Stejně tak, pokud se zvyšuje počet drátů ze slitiny, zvyšuje se i mechanická pevnost vodiče na úkor vodivosti.
Přípojnice a trolejové dráty
Přípojnice slouží k přivedení výkonu v rozvodně nebo rozvaděči. Nejčastěji se provádějí z mědi nebo hliníku jako pásové vodiče (obdélníkový průřez). Někdy se používají i lana AlFe. Jako materiál k výrobě trolejového drátu se obvykle používá vysokopevnostní měď nebo tzv. trolejový bronz, což jsou slitiny mědi se stříbrem, kadmiem, hořčíkem či cínem ke zvýšení pevnosti.
Struktura izolovaného vodiče
Izolovaný vodič vždy tvoří jádro a pevná vrstva izolace. Izolaci tvoří obvykle několik vrstev, např. izolace každé žíly, vrstva výplně (guma nebo plastová páska), izolace společná, stínění, plášť, venkovní plášť. Pro větší průřezy se provádějí obvykle jádra složená.
Sdělovací vodiče a optická vlákna
Sdělovací vodiče jsou určené k přenosu dat a informací. Vzhledem k tomu, že tyto vodiče přenášejí pouze malé výkony (až 10-6 W), lze je provádět v malých průřezech. Nejběžnějším typem sdělovacích kabelů pro přenos signálu je tzv. kroucená dvojlinka. Dalším často používaným typem sdělovacího vodiče je koaxiální kabel s vnitřním jádrem a stíněním.
Optická vlákna
Základní zapojení optického spoje je vidět na obr. Obvody zpracování signálu převádějí signál na formu vhodnou pro přenos. Fotodetektor přeměňuje optický signál v přijímači zpět na elektrický. K tomuto účelu se používají následující materiály: Si, Ge, InGaAs, která má vysokou citlivost. Plastové optické vlákno se označuje POF (Plastic Optic Fiber). Obvyklé rozměry POF jsou na obr.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Obvykle se sdružuje větší množství vláken v jednom optickém kabelu. Samostatný optický kabel se obvykle zafukuje do ochranných trubek. V současnosti se již např. při stavbě RIS připravují trubky na optický kabel. Světelný vodič v jádru silového kabelu - mezi lanky jádra silového kabelu se umístí optický vodič.
Výroba kabelů
Výroba kabelů a dalších vodičů je poměrně náročná. Je třeba dodržet předepsanou kvalitu jak vodivých, tak izolačních materiálů. Nejprve se vyrábí drát z elektrovodného materiálu (Cu nebo Al), který se nejprve válcuje a pak táhne v tažičkách pro zmenšení průměru. Potom se na jádro nanáší izolace žíly, často roztavený plast, speciální extruzní hlavou metodou tzv. Dále se žíly stáčejí do svazku a vytváří se duše kabelu. V případě optických vláken je nejprve potřeba připravit tzv. preformu pro jádro, která je čistá a kompaktní. Tento proces se často provádí z chloridu křemičitého.
Značení a parametry vodičů
Pro barevné značení vodičů platí norma ČSN 33 0166, ed. z této normy viz tab. Izolační obal žil i plášť bývají nejčastěji z pryže nebo PVC.
Čtěte také: Jaké jsou druhy a vlastnosti izolačních betonů?
tags: #izolacni #oplet #kabelu #informace