Kabel dan kabel dengan insulasi karet: jenis, kelebihan dan kekurangan, bahan, teknologi produksi

Kabel dan kabel berinsulasi karet digunakan untuk menghubungkan pantograf dan mendistribusikan listrik di jaringan arus listrik sekunder, dan juga banyak digunakan dalam industri, pertanian, transportasi, konstruksi, dan kehidupan sehari-hari.

Jenis kabel dan kabel dengan insulasi karet

Kabel, kabel dan kabel dengan insulasi karet dapat dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:

• kabel instalasi, kabel dan kabel;
• kabel daya;
• kabel kontrol;
• kabel dan kabel fleksibel untuk selang;
• kabel dan kawat laut;
• kabel tubuh;
• kabel untuk rolling stock listrik;
• kabel pesawat terbang, mobil dan traktor.

Penggunaan insulasi karet atau plastik bukan disebabkan oleh keinginan untuk mendapatkan kabel yang fleksibel, melainkan dilakukan untuk memudahkan dan menyederhanakan terminal kabel.

Penggunaan selubung timah tidak memungkinkan untuk menggunakan peningkatan fleksibilitas lapisan insulasi kabel, dan oleh karena itu dalam kasus di mana kabel dengan peningkatan fleksibilitas diperlukan, bukan timah, tetapi jaket selang yang terbuat dari karet atau plastik vulkanisir. digunakan.

Kekuatan dielektrik rata-rata yang tinggi dari insulasi karet dalam banyak kasus tidak dapat digunakan karena adanya tempat yang lemah pada lapisan insulasi, yang memerlukan peningkatan ketebalan lapisan insulasi dibandingkan dengan, misalnya, insulasi kertas yang diresapi dan mengarah ke konsumsi bahan pelindung yang berlebihan untuk meningkatkan diameter kabel.

Tahap awal produksi adalah peregangan kabel multi-inti untuk kabel, kabel dan kabel dari kabel tembaga kaleng dan tanpa kabel.

Teknologi untuk produksi kabel dan kabel dengan insulasi karet

Operasi proses utama meliputi produksi karet dan plastik dan penerapannya pada inti atau kawat.Produksi karet meliputi karet plastisisasi dan pengenalan bahan pengisi (kapur, bedak), pelembut, bahan perbaikan dan bahan vulkanisasi.

Kompon karet diterapkan ke inti dengan pengepresan panas pada pengepres cacing atau pengepresan dingin pada rol profil khusus. Ketebalan insulasi karet tergantung pada ukuran penampang kawat dan tegangan pengenal kawat atau kabel, sedangkan ketebalan selubung selang ditentukan oleh diameter kabel.

Ketebalan selubung dapat bervariasi dari 1 hingga 8 mm untuk selang karet dan dari 2 hingga 4 mm untuk jaket PVC vinil.

Insulasi karet, setelah diaplikasikan ke inti dengan metode dingin atau panas, divulkanisir untuk memberikan lapisan insulasi sifat fisik yang diperlukan: kekuatan mekanik dan elastisitas. Bungkus plastik tidak memerlukan vulkanisasi.

Di atas lapisan insulasi karet kabel, jalinan benang kapas diterapkan, yang dapat diresapi dengan bitumen atau komposisi lain atau ditutup dengan lapisan pernis nitro (kabel pesawat dan mobil).

Operasi teknologi lainnya, seperti memutar kabel dan memasang penutup pelindung, dilakukan dengan cara yang sama seperti yang lainnya. produk kabel.

Keuntungan dan kerugian dari isolasi karet

Karakteristik listrik dan mekanik yang tinggi dari insulasi karet memungkinkan untuk merealisasikan sejumlah struktur kawat dan kabel yang beroperasi di bawah kondisi kerja yang sangat sulit (pemotongan, penebangan, ekskavator, dll.).

Berbagai nilai resistivitas (dari 1013 hingga 1017 omcm) dan variasi yang cukup besar konstanta dielektrik tergantung pada komposisi karet dan teknologi produksinya, memberikan kemungkinan produksi isolasi kabel dan kabel dari berbagai jenis.

Seiring dengan kualitas positif dari insulasi karet, ada juga yang negatif, yang paling khas adalah sebagai berikut:

• adanya gelembung udara dan film di lapisan insulasi;
• ketidakstabilan karet vulkanisasi terhadap ozon;
• pengaruh gaya mekanis dan tekanan pada kekuatan dielektrik insulasi;
• pengurangan karakteristik mekanik dan elektrik karet saat dipanaskan;
• heterogenitas struktur makro (adanya butiran pengisi, pengotor, dll.);
• permeabilitas kelembaban yang nyata dan penyerapan kelembaban;
• resistensi rendah terhadap efek produk minyak bumi dan minyak mineral;
• hilangnya sifat mekanik tergantung pada durasi pemanasan dengan adanya oksigen atmosfer (penuaan termal).

Bahan isolasi karet dan karakteristik teknologi

Karet vulkanisir atas karet alam dan sintetis digunakan untuk memproduksi berbagai jenis produk kabel dan dengan demikian memainkan peran penting dalam pembuatan kabel.

Kesulitan terbesar dihadapi ketika menggunakan insulasi karet untuk produksi kabel dan kabel AC tegangan tinggi, misalnya, untuk kabel daya 6 dan 10 kV yang memasok listrik ke ekskavator yang bergerak, kapal keruk, mesin gambut, traktor listrik, dll.

Resistansi ozon yang tidak mencukupi dari karet menyebabkan kerusakan yang cepat dan penurunan tajam dalam masa pakai kabel semacam itu. Dalam kasus ini, karet tahan ozon khusus digunakan, yang kurang rentan terhadap aksi ozon, dan cangkangnya dipernis sebagai lapisan pelindung.

Resep karet tahan minyak dan bensin telah dikembangkan yang memungkinkan produksi insulasi karet untuk badan kabel yang beroperasi di sumur minyak pada suhu tinggi dalam kondisi yang sangat parah. Kabel pengapian tegangan tinggi beroperasi pada kekuatan medan listrik yang tinggi dan dalam rentang suhu yang luas dari -50 hingga + 150 ° C.

Komposisi insulasi karet meliputi bahan dasar berikut:

• Karet — alami (NK) atau sintetik (SK);
• Pengisi - kapur, kaolin, bedak, dll.
• Emolien - asam stearat, parafin, petroleum jelly, bitumen, dll.
• Bala bantuan meningkatkan sifat mekanik senyawa karet (karbon hitam).

Jumlah karet dalam kompon karet yang digunakan dalam produksi kabel dan kabel bervariasi (berdasarkan berat) dalam kisaran 25 hingga 60%, dan jumlah total semua pengisi - dari 70 hingga 35% / Sekitar 2% jatuh pada pelembut dan sekitar 1,5% untuk vulkanisator (belerang).

Saat ini, karet banyak digunakan untuk mengisolasi kabel dan kabel, yang vulkanisasinya dilakukan karena belerang yang dilepaskan selama vulkanisasi selama penguraian senyawa belerang tertentu, misalnya tetramethylthiuram disulfide (thiuram). Ban "bebas belerang" seperti itu telah meningkatkan ketahanan panas dan karenanya memiliki masa pakai yang lama. Sifat mekanis karet ini sedikit lebih rendah daripada karet vulkanisasi belerang.

Perlu dicatat secara khusus bahwa bebas belerang atau, sebagaimana mereka disebut, karet tahan panas tidak memiliki efek merusak pada konduktor tembaga dari kawat atau kabel, dan oleh karena itu tidak perlu melapisi kawat dan konduktor itu. masuk ke produksi kabel dan kabel berinsulasi karet.

Seiring dengan karet, seperti yang disebutkan sebelumnya, bahan termoplastik sintetik banyak digunakan, juga disebut elastomer.

Diantaranya, pertama-tama, campuran plastik yang sangat umum yang terbuat dari resin PVC harus disertakan, yang banyak digunakan dalam industri kabel, terutama untuk produksi kabel tegangan rendah dan pelapis pelindung kabel (selang).

Resin PVC diperoleh dengan polimerisasi vinil klorida. Elastis diperoleh dengan mencampurkan resin yang dibagi halus dengan plasticizer, stabilizer dan filler.

Karbon hitam putih, kaolin paling sering digunakan sebagai pengisi, dan trichrysyl phosphate, dibutide phthalate, dll digunakan sebagai plasticizer.Selain PVC, kopolimer vinil klorida, misalnya dengan vinil asetat, juga digunakan.

Kerugian utama dari isolasi PVC:

• sifat kelistrikan yang tidak mencukupi (resistansi insulasi yang tidak mencukupi dan nilai tangen sudut kehilangan dielektrik yang besar), yang dijelaskan oleh adanya plasticizer, serta kemudahan eliminasi ion Cl dalam resin PVC;
• ketahanan beku yang tidak memadai.

Dengan pemilihan plasticizer yang tepat, karakteristik kelistrikan yang memuaskan dapat dicapai.

Sifat positif dari PVC meliputi:

• resistensi tinggi terhadap penuaan panas;
• resistensi terhadap efek minyak dan pelumas apa pun;
• ketahanan aus yang tinggi;
• tahan air;
• resistensi terhadap sejumlah pelarut, asam dan basa, kecuali asam sulfat 93% dan asam asetat glasial; benzena dipengaruhi oleh pelarut, yang mengurangi kekuatan tarik senyawa plastik yang terpapar aksi benzena selama 12 hari lebih dari 7 kali, dan resistansi volume spesifik sebesar 2-2,5 kali;
• tidak mudah terbakar.

Polietilen banyak digunakan untuk produksi insulasi kabel dan kabel berkualitas tinggi... Ini adalah bahan yang relatif lunak (saat dipanaskan hingga 70 ° C, kerapatannya menurun secara seragam), yang memiliki ketahanan beku dan ketahanan ozon yang baik, dan tahan banyak digunakan untuk isolasi sebagai energi (kabel berisolasi XLPE) dan kabel dan kabel frekuensi tinggi.

Kualitas kompon plastik ditentukan tidak hanya oleh sifat-sifat polimer dasarnya, tetapi sebagian besar oleh pemilihan dan kualitas pengisi dan pemlastis yang tepat.Pemilihan filler dan plasticizer merupakan tantangan utama bagi produsen yang ingin mendapatkan sifat yang dibutuhkan.

Semua tugas tersulit dalam istilah teknis dan ekonomi, misalnya mendapatkan karet tahan ozon, dll., Diselesaikan dengan memilih bahan dasar plastik atau sintetis dengan sifat yang diperlukan.

Dengan keadaan kimia saat ini, kemunculan sejumlah bahan sintetis dapat diharapkan dalam waktu dekat, yang penggunaannya akan memungkinkan untuk sepenuhnya menyelesaikan masalah yang masih belum terpecahkan dengan isolasi kabel dan kabel.