Практична робота № 5. Вивчення електричних проводів та кабелів.

Мета роботи: ознайомитись з будовою, класифікацією та особли-востями використання електричних проводів та кабелів.

Кабельна промисловість випускає широку номенклатуру кабельних виробів практично для всіх галузей народного господарства. Стандартизація та уніфікація конструкцій кабелів та проводів дозволяють задовольняти потреби в кабельній продукції, забезпечуючи в той же час, достатньо високий рівень їх характеристик, включаючи надійність при експлуатації.

Основними напрямками технічного прогресу в кабельній техніці є:

- підвищення робочих температур кабелів і проводів, зниження їх матеріаломісткості, в першу чергу за рахунок застосування нових провідникових та електроізоляційних матеріалів;

- мінімізація кабельної продукції, пов’язана зі зменшенням габаритів електронної і радіоапаратури, необхідністю зниження маси кабельних мереж на кораблях, літаках та ін.;

- широка механізація і автоматизація виробництва кабелів і проводів;

- економія таких гостродефіцитних металів, як мідь та свинець з заміною їх на менш дефіцитні. Ці тенденції повинні враховуватися споживачами кабельної продукції при виборі кабелів і проводів, при проектуванні енергосистем і різного електротехнічного та іншого обладнання.

За призначенням провідники поділяються на наступні типи:

Електричний провід - це ізольований чи неізольований провідник електричного струму, що складається з однієї або декількох жил (частіше всього мідних або алюмінієвих).

Установочний провід - це ізольований електропровід для електричного монтажу та закритого або відкритого прокладення.

Електричний кабель - декілька ізольованих електричних проводів в загальній захисній оболонці, а інколи ще зверху в захисному покритті - сталевій спіральній стрічці (металорукав) або металевій оболонці.

Електричний шнур - це гнучкий кабель з багатодротовими гнучкими жилами, призначений для приєднання електроприладів до мережі через розетки.

Кабельні вироби призначені для передачі та розподілу електричної енергії і сигналів зв’язку та інформації, виконання електричних з’єднань в різних електротехнічних пристроях, виготовлення обмоток електричних машин, апаратів і приладів.

Серед багатьох систем класифікації кабельних виробів найбільш обґрунтованою є класифікація кабелів та проводів за призначенням або областю застосування.

1. Неізольовані проводи призначені в основному для використання при будівництві повітряних ліній електромереж. Проводи  виготовляються  з міді,  алюмінію, бронзи, а також комбінованими (сталеве осердя, поверх якого одна або декілька жил алюмінієвої проволоки).

2. Силові кабелі призначені для передачі і розподілу електричної енергії. Кабелі випускаються з мідними і алюмінієвими струмопровідними жилами з ізоляцією з паперових стрічок, просочених маслом або спеціальними составами, а також з ізоляцією з полівінілхлоридного пластикату, поліетилену, гуми. Діапазон змінних напруг силових кабелів — від 660 В до 500 кВ. Кабелі мають свинцеві, алюмінієві або пластикові оболонки.

3. Кабелі зв’язку призначені для передачі сигналів зв’язку та інформації.  Кабелі мають мідні жили і паперову або пластикову ізоляцію. В якості пластику використовуються  поліетилен,  полівінілхлоридний пластикат, полістирол. Ізоляція може бути комбінованою: повітряно-паперовою або повітряно-поліетиленовою. Кабелі мають свинцеві, алюмінієві, стальні, пластикові або металопластикові оболонки. Кабелі зв’язку поділяються на високочастотні і низькочастотні. Високочастотні кабелі — це кабелі дальнього зв’язку, низькочастотні — кабелі місцевого зв’язку (міські телефонні, внутрішньорайонні та ін.).

4. Контрольні кабелі призначені для живлення приладів, апаратів і інших електротехнічних пристроїв і використовуються в колах контролю. Контрольні кабелі мають струмопровідні жили з міді, біметалу алюміній-мідь, алюмінію. Ізоляція - в основному з поліетилену та полівінілхлоридного пластикату. Використовується також гумова ізоляція. Кількість струмопровідних жил — від 4 до 37, перерізом — від 0,75 до 10 мм².

5. Кабелі керування використовуються для кіл дистанційного керування та мають мідні жили. В якості ізоляції використовуються поліетилен, полівінілхлоридний пластикат, фторопласт, гума. Кількість струмопровідних жил — від 3 до 108. Всі або окремі струмопровідні жили можуть бути екранованими. Оболонки  кабелів — пластикові. Зверху оболонки може накладатися панцирна броня з стальної проволоки. Кабелі керування можуть мати круглу або плоску форму (стрічкові кабелі).

6. Монтажні проводи використовуються для виконання групових з’єднань в різних схемах, для міжблокового і внутрішньоблокового монтажу апаратури. Струмопровідні жили — мідні, в тому числі з покриттями з срібла, нікелю і олова, ізоляція — поліетилен, полівінілхлоридний пластикат, фторопласти. Частина монтажних проводів випускається з ізоляцією на основі скловолокна, волокон лавсану і капрону з поверхневим лаковим покриттям. Монтажні проводи, як і кабелі керування, можуть виконуватися не тільки круглими, а й пласкими.

7. Установочні проводи призначені для розподілу електричної енергії в силових і освітлювальних мережах на відкритому повітрі і всередині приміщень, в тому числі для схованого прокладення під штукатуркою, для виводів електродвигунів до живлення різної переносної апаратури і приладів. Проводи випускають одно- і багатожильними (до 30) і в основному розраховані  на напругу до 3 кВ. Установочні проводи виготовляються зі струмопровідними жилами з алюмінію, міді і біметалу алюміній-мідь. Ізоляція — полівінілхлоридний пластикат, поліетилен, гума, азбест, скловолокно, гумосклотканина. Діапазон перерізів — від 0,50 до 120 мм².

8. Обмоткові проводи призначаються для виготовлення обмоток електричних машин, апаратів та приладів. Струмопровідні жили — з міді, алюмінію, сплавів опору (ніхром, манганін, константан). В якості ізоляції застосовуються емалеві покриття на основі синтетичних лаків, просочене лаками скловолокно, натуральний шовк, синтетична бавовняно-паперова  пряжа, плівки, папір, пластик. В обмеженому об’ємі випускаються  обмоткові  проводи з суцільною скляною або склоемалевою ізоляцією.   

9. Радіочастотні кабелі призначені для передачі високочастотної енергії між антенами і різними радіотехнічними і електронними пристроями, а також для з’єднань всередині цих пристроїв. Кабелі в основному мають коаксіальну конструкцію. Жили — мідні, ізоляція — з поліетилену, фторопласта. Зверху ізоляції - екран і захисна оболонка з поліетилену або полівінілхлоридного пластикату.

Розглянуті групи кабельних виробів далеко не вичерпують номенклатуру кабелів і проводів, що налічують близько 30 тисяч маркорозмірів. Зокрема, випускаються корабельні, несучі, геофізичні кабелі, кабелі для електрофільтрів, бортові проводи, проводи запалювання, джгути автомобільних і автотракторних проводів ті ін.

У відповідності з ГОСТ 22483-77 встановлений наступний ряд перерізів жил кабелів і проводів, мм²:   0,03; 0,05;  0,08; 0,12; 0,20;  0,35; 0,50; 0,75; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000.

Вибір матеріалу провідників.

Мідь краща алюмінію. Вона має більшу провідність і менше піддається корозії. До того ж, порівняно з міддю алюміній неміцний і при декількох згинаннях може зламатися. Негативною властивістю алюмінію є його швидке окислення у випадку контакту з повітрям, результат - утворення на поверхні важкоплавкої оксидної плівки. Вона погано проводить електричний струм, а значить, перешкоджає утворенню гарного контакту. Місце з поганим контактом буде грітися, іскрити, ще більше окислюватися, ще більше грітися, що може призвести до пожежі. Окрім того, при контакті алюмінію з міддю утворюється гальванічна пара, в якій алюміній, піддаючись електрокорозії, руйнується. Це призводить до додаткового погіршення з’єднання.

Вибір перерізу кабелю.

Кабель звичайно складається з 2-4 жил. Площа поперечного перерізу жили визначається її діаметром.

Площа кола S = πd²/4, де d - діаметр кола.

Виходячи з практичних міркувань, при малих значеннях сили струму переріз мідної жили беруть не менше 1 мм², а алюмінієвої - 2 мм². При достатньо великих струмах переріз проводу вибирають за потужністю. Звичайно виходять з розрахунку, що навантаження величиною 1 кВт потребує 1,57 мм² перерізу жили. Звідси випливають наближені значення перерізів проводу, яких потрібно притримуватися при виборі його діаметру.

Для алюмінієвих проводів - це 5 А на 1 мм², для мідних - 8 А на 1 мм².

Взагалі, кабель краще вибирати більшого поперечного перерізу, ніж необхідно, з деяким запасом. Окрім того, необхідно перевірити, чи узгоджу-ється переріз проводів з максимальним фактичним навантаженням, а також зі струмом захисних запобіжників або автоматичного вимикача.

Вибір марки кабелю.

Марка кабелю (проводу) - це буквенне позначення, що характеризує матеріал струмопровідних жил, ізоляцію, ступінь гнучкості і конструкцію захисних покриттів. В маркуванні вітчизняних проводів використовуються наступні позначення:

- перша літера вказує на матеріал струмопровідної жили (скажімо, А - алюміній); відсутність в марці проводу літери означає, що струмопровідна жила виконана з міді;

- друга літера вказує на провід чи кабель (П – провід); відсутність в маркуванні літери П означає, що це кабель;

- третя – матеріал ізоляції (наприклад, Р - гума, В - полівінілхлорид, П – поліетилен, тощо).

В марках проводів і шнурів можуть також бути літери, що характе-ризують інші елементи конструкції:

О - оплетення, Т - для прокладання в трубах, П - плаский, Ф - металева фальцьована оболонка, Г - гнучкий та ін.

Основні марки кабелів, що використовують при проводці

    Плаский двох- чи трьохжильний мідний провід ППВ: переріз від 0,75 до 4 мм², номінальна напруга 380 В, роздільна основа, полівінілхлоридна ізоляція. Застосовується для монтажу освітлювальних і силових мереж при нерухомій відкритій проводці.

 

 

Силовий кабель АВВГ: алюмінієві жили (1-4), переріз від 2,5 до 50 мм², полівінілхлоридна ізоляція, полівінілхлоридна оболонка. Призначені для прокладання як в сухих, так і в вологих приміщеннях.

 

Силовий кабель ВВГ: мідні жили (1-4), переріз від 1 до 50 мм², полівінілхлоридна ізоляція, полівінілхлоридна оболонка. Використовується для прокладання в сухих і вологих приміщеннях.

 

Плаский двох- або трьохжильний алюмінієвий провід АППВ: переріз від 2,5 до 6 мм², номінальна напруга 380 В, роздільна основа, полівінілхлоридна ізоляція. Використовується для монтажу освітлювальних і силових мереж при нерухомій відкритій проводці.

Кабель ВБбШв: мідний, полівінілхлоридна ізоляція, полівінілхлоридна оболонка, броня з оцинкованих стальних стрічок, герметичний зовнішній шланг. Може застосовуватися скрізь, де існує небезпека механічних пошкоджень проводки в процесі експлуатації.

Одножильний мідний провід ПВ1: переріз від 0,5 до 95 мм², номінальна напруга 380 і 660 В, полівінілхлоридна ізоляція. Використовується для монтажу проводки освітлювальних і силових мереж в приміщеннях.

 

   Одножильний провід ПВ3: мідна жила підвищеної гнучкості, переріз від 0,5 до 95 мм², номінальна напруга 380 і 660 В, полівінілхлоридна ізоляція. Застосовується для прокладення освітлювальних і силових мереж в приміщеннях.

   

Одножильний мідний кабель ВПП: поліетиле-нова ізоляція, полівінілхлоридна оболонка.

Використовується для водозаглиблених двигунів.

     

Кабель КГ: мідні багатодротові жили, гумова ізоляція, гумова оболонка. Засто-совується там, де необхідний кабель підвищеної гнучкості.

Вибір перерізу кабелю.

Переріз проводу або кабелю вибирають за допустимим струмом і навантаженням. Дані для вибору перерізу кабелів і проводів наведені в таблиці 1

Таблиця 1 - Допустиме навантаження на електричні кабелі і проводи

Переріз, мм2	Мідна жила		Алюмінієва жила
	Струм, А	Потужність, кВт	Струм, А	Потужність, кВт
0,75	8,0	1,8	-	-
1,0	9,0	2,0	-	-
1,2	-	-	8,0	1,8
1,5	12,0	2,6	-	-
2,0	-	-	12,0	2,6
2,5	20,0	4,4	16,0	3,5
4,0	25,0	5,5	20,0	4,4
6,0	32,0	7,0	25,0	5,5
10,0	50,0	11,0	40,0	8,8
16,0	65,0	14,3	50,0	11
25,0	95,0	21,0	70,0	15,4