橡皮绝缘电线电缆:种类、优缺点、材料、生产工艺
橡皮绝缘电线电缆用于受电弓的连接和二次电网中的配电,在工业、农业、交通、建筑和日常生活中也有广泛的应用。
橡皮绝缘电缆、电线的种类
橡胶绝缘的电缆、电线和电缆可分为以下几类:
- 安装电缆、电线电缆;
- 电源线;
- 控制电缆;
- 用于软管的柔性电缆和电线;
- 船用电缆和电线;
- 车身电缆;
- 电气车辆用电线;
- 飞机、汽车和拖拉机电线。
使用橡胶或塑料绝缘体与其说是为了获得柔性电缆,不如说是为了方便和简化电缆端子。
使用铅护套无法使用电缆绝缘层增加的柔韧性,因此在需要柔韧性更高的电缆的情况下,不是铅,而是硫化橡胶或塑料制成的软管护套用过的。
在大多数情况下,橡胶绝缘的高平均介电强度无法使用,因为绝缘层中存在薄弱的地方,这需要增加绝缘层的厚度,例如与浸渍纸绝缘相比,并导致保护材料涂层消耗过多,以增加电缆的直径。
生产的初始阶段是将镀锡和未镀锡铜线拉伸成电线、电缆和软线的多芯线。
橡胶绝缘电线电缆生产技术
主要工艺操作包括橡胶和塑料的生产及其在芯线或电线上的应用。橡胶的生产包括 增塑橡胶 以及填料(白垩、滑石粉)、软化剂、改良剂和硫化剂的引入。
通过在蜗杆压力机上热压或在特殊成型辊上冷压,将橡胶混合物施加到芯上。橡胶绝缘层的厚度取决于电线横截面的大小和电线或电缆的额定电压,而软管护套的厚度则取决于电缆的直径。
橡胶软管的护套厚度为 1 至 8 毫米,乙烯基 PVC 护套的护套厚度为 2 至 4 毫米。
橡胶绝缘层在通过冷法或热法施加到线芯上后,经过硫化处理,赋予绝缘层必要的物理性能:机械强度和弹性。保鲜膜不需要硫化。
在电线的橡胶绝缘层之上,应用棉纱编织物,可以用沥青或其他成分浸渍或覆盖一层硝基漆(飞机和汽车电线)。
其余的工艺操作,例如绞入电缆和放置保护罩,以与其他方式相同的方式进行。 电缆产品.
橡胶绝缘的优缺点
橡胶绝缘材料的高电气和机械特性使得许多在极其困难的工作条件下(切割、伐木、挖掘机等)运行的电线电缆结构成为可能。
广泛的电阻率值(从 1013 到 1017 omcm)和相当大的变化 介电常数 根据橡胶的成分及其生产技术,提供生产的可能性 各类电线电缆的绝缘.
除了橡胶绝缘的积极品质外,也有消极的品质,其中最具特色的是:
- 绝缘层中存在气泡和薄膜;
- 硫化橡胶对臭氧的不稳定性;
- 机械力和应力对绝缘介电强度的影响;
- 加热时橡胶的机械和电气特性降低;
- 宏观结构的不均匀性(存在填料颗粒、杂质等);
- 显着的透湿性和吸湿性;
- 对石油产品和矿物油的影响抵抗力低;
- 机械性能的损失取决于在大气氧气存在下加热的持续时间(热老化)。
橡胶绝缘材料及工艺特点
与天然和合成橡胶相比,硫化橡胶用于制造各种类型的电缆产品,因此在电缆制造中发挥着重要作用。
最大的困难是使用橡皮绝缘生产高压交流电线电缆,例如为移动式挖掘机、挖泥机、泥炭机、电动拖拉机等供电的6kV和10kV电力电缆。
橡胶的耐臭氧性不足导致这种电缆的快速破坏和使用寿命的急剧下降。在这些情况下,使用了一种特殊的耐臭氧橡胶,它不易受臭氧的作用,外壳涂有清漆作为保护涂层。
已经开发出耐油和耐汽油的橡胶配方,能够生产用于在特别恶劣条件下在高温油井中运行的电缆体的橡胶绝缘体。高压点火线在高电场强度和 -50 至 + 150°C 的宽温度范围内工作。
橡胶绝缘的组成包括以下基本材料:
- 橡胶 — 天然 (NK) 或合成 (SK);
- 填料——白垩、高岭土、滑石粉等。
- 润肤剂——硬脂酸、石蜡、凡士林、沥青等。
- 增强剂可改善橡胶化合物(炭黑)的机械性能。
用于生产电线和电缆的橡胶混合物中的橡胶量在 25 至 60% 的范围内变化(按重量计),所有填料的总量 - 70 至 35% / 约 2% 落在软化剂和硫化剂(硫磺)约 1 .5%。
目前,橡胶被广泛用于绝缘电线电缆,其硫化是由于某些含硫化合物在硫化过程中分解释放出的硫而进行的,例如二硫化四甲基秋兰姆(thiuram)。这种“无硫”轮胎具有更高的耐热性,因此使用寿命更长。这种橡胶的机械性能略低于硫磺硫化橡胶。
应特别注意的是,无硫橡胶或所谓的耐热橡胶对电线或电缆的铜导体没有破坏作用,因此不需要对电线和导体镀锡涉足橡皮绝缘电线电缆生产。
如前所述,与橡胶一起,合成热塑性材料(也称为弹性体)被广泛使用。
其中,首先应该包括一种非常常见的由PVC树脂制成的塑料混合物,它广泛应用于电缆行业,主要用于生产低压电线和电缆保护层(软管)。
PVC树脂是由氯乙烯聚合而成。松紧带是通过将细碎的树脂与增塑剂、稳定剂和填料混合而获得的。
最常用白炭黑、高岭土作填料,磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯等作增塑剂。除了 PVC 之外,还使用氯乙烯共聚物,例如与醋酸乙烯酯的共聚物。
PVC绝缘的主要缺点:
- 电气性能不足(绝缘电阻不足和介电损耗角正切值大),这可以通过增塑剂的存在以及 PVC 树脂中的 Cl 离子容易消除来解释;
- 抗冻性不足。
通过适当选择增塑剂,可以获得令人满意的电气特性。
PVC 的积极特性包括:
- 高抗热老化性;
- 抵抗油和任何润滑剂的影响;
- 高耐磨性;
- 耐水性;
- 耐多种溶剂、酸和碱,93% 的硫酸和冰醋酸除外;苯受溶剂的不利影响,使塑料化合物在苯作用下12天的拉伸强度降低7倍以上,比体积电阻降低2-2.5倍;
- 不可燃性。
聚乙烯广泛用于生产高质量的电线电缆绝缘材料……是一种比较柔软的材料(加热到70℃时,其密度均匀下降),具有良好的抗冻性和耐臭氧性,是作为能源广泛用于绝缘(交联聚乙烯绝缘电缆) 和高频电线电缆。
塑料化合物的质量不仅取决于基础聚合物的性能,而且在很大程度上取决于填料和增塑剂的正确选择和质量。对于想要获得所需性能的制造商来说,填料和增塑剂的选择是一项重大挑战。
所有技术和经济方面最困难的任务,例如获得耐臭氧橡胶等,都可以通过选择具有必要性能的基本塑料或合成材料来解决。
以目前的化学状态,可以预期在不久的将来会出现许多合成材料,使用这些材料将有可能彻底解决电线电缆尚未解决的绝缘问题。