Yetkili Malzeme Seçimi Çözümü ve Yapı Optimizasyon Şeması

​I. Arka Plan​
Elektrik kabloları, elektrik enerjisi ve sinyallerin iletilmesinde kullanılan temel ortam olup, performansları sistemin verimliliği, operasyonel güvenliği ve uzun vadeli istikrarını doğrudan etkiler. Karmaşık çalışma koşullarında, iletken malzemelerin yetersiz elektriksel özellikleri, yalıtım katmanlarının yaşlanması/başaramaması veya zayıf mekanik koruma, kolayca enerji kaybının artmasına, kısa devre riskinin yükselmesine ve hatta yangın tehlikelerine yol açabilir. Bu nedenle, materyalleri bilimsel olarak seçmek ve yapıyı optimize etmek, güç ve iletişim sistemlerinin güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir.

​II. Çözüm​
​1. Iletken Malzeme Optimizasyonu: İletkenlik ve Ekonomi Arasındaki Denge​

• ​Temel Strateji:​​ Yüksek safiyetli oksijensiz bakır (OFC) kullanımı önceliklidir. İletkenliği 58 MS/m'yi aşar, alüminyumdan (yaklaşık 35 MS/m) çok daha yüksektir, bu da iletim sırasında Joule ısı kayıplarını (I²R kayıpları) önemli ölçüde azaltır ve enerji verimliliğini artırır.
• ​Senaryo Segmentasyonu:​​
• ​Orta/Kısa Mesafe & Yüksek Akım Uygulamaları:​​ Bakır iletkenler kullanılarak ısrar edilmelidir. Kesit alanı tasarımı akım kapasitesi gerekliliklerini karşılamalıdır (örneğin, güç kabloları ≥70mm²), düşük empedans ve düşük ısı üretimi sağlayarak.
• ​Uzun Mesafe Hava İletimleri:​​ İletken alüminyum alaşımları (AA-8000 serisi) seçilmelidir. Eşdeğer akım kapasitesi için bakırdan yaklaşık %50 daha hafiftir, bu da kule yüklerini ve kurulum maliyetlerini önemli ölçüde azaltır. Not: Alüminyum iletken bağlantı noktaları, kötü temas ve ısılanmaya engel olmak için özel muamele gerektirir (anti-oksidant macun, torklı cıvatalar).
• ​Yenilikçi Çözüm:​​ Ağırlık azaltma gerektiren maliyet hassas uygulamalar (örneğin, yeni enerji araçları kablosu setleri) için Bakır Kaplı Alüminyum (CCA) iletkenler seçilebilir, yüksek yüzey iletkenliğini korurken ağırlığı yaklaşık %30 oranında azaltır.

​2. Yalıtım Katmanı Güçlendirme: Yüksek Sıcaklık Direncini ve Dayanıklılığı Artırma​

• ​Tercih Edilen Malzeme:​​ Kesişme Bağlı Polietilen (XLPE). Ana avantajları şunlardır:
• ​Isı Performansı:​​ Sürekli çalışma sıcaklığı 90°C'ye ulaşır (standart PE'den 30°C daha yüksek), kısa devre dayanıklılık sıcaklığı 250°C, termal yaşlanmayı önemli ölçüde geciktirir.
• ​Dielektrik Özellikler:​​ Hacim direnç > 10¹⁴ Ω·cm, güç frekansı dielektrik kayıp < 0.001, yüksek gerilimli ortamlarda (örneğin, 35kV güç kabloları) yalıtım güvenilirliğini sağlar.
• ​Mekanik Dayanışma:​​ Kesişme bağlı yapı, kesme direncini artırır ve mükemmel Çevresel Gerilme Krizi Direnci (ESCR) sunar.
• ​Özel Koşullara Yanıt:​​
• ​Yüksek Frekansta Sinyal İletimi:​​ Fiziksel/kimyasal köpük PE yalıtımı kullanarak dielektrik sabiti (εr≈1.4) azaltılarak sinyal zayıflaması en aza indirgenir.
• ​Ucuz Sıcaklığa Maruz Kalma:​​ Yüksek sıcaklık dayanıklı floroplastik yalıtım (örneğin, ETFE) kullanılır, çalışma sıcaklığı 150°C'ye kadar ulaşır.

​3. Yapısal Tasarım Optimizasyonu: Mekanik Koruma ve Güvenlik Artırma​

• ​Katmanlı Koruma Sistemi:​​
• ​Dolgu Katmanı:​​ Telli iletkenler arasındaki boşlukları su geçirmez iplikler (süper absorbe edici poliakrilat reçinesi) veya su geçirmez kompozitlerle doldurarak uzunlamasına su geçirmezlik sağlanır (IEC 60502'ye uygun). Çok çekirdekli kablolar için polipropilen dolgu ipi kullanılarak dairesel bütünlük sağlanır.
• ​İç Kabuk:​​ Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE) veya Termoplastik Poliüretan (TPU) seçilerek radyal su geçirmezlik ve yan basıya direnç sağlanır (basınç direnci ≥2000N/100mm).
• ​Zırh (Opsiyonel):​​
• Ağır mekanik stres ortamları (örneğin, doğrudan gömme): Kalınlaştırılmış çelik bant zırhı (kalınlık ≥ 0.2mm) kullanılır.
• Burulma direnci gerektiren durumlar (örneğin, madencilik kabloları): İnce çelik tel örgülü zırh kullanılır.
• ​Dış Kabuk:​​
• ​Temel Koruma:​​ Polivinil Klorür (PVC), ekonomik ve iyi hava direnci sunar (çalışma sıcaklığı: -20°C ~ 70°C).
• ​Güvenliği Artırma:​​ Düşük Duman Zero Halojen (LSZH) bileşiği, Oksijen İndeksi ≥32, duman yoğunluğu Dₛ ≤60 (GB/T 19666'ya uygun), yangın sırasında zehirli gaz salınımını (HCl <5mg/g) ve görsel bulanıklık riskini önemli ölçüde azaltır.
• ​Yüzey Erişimi Direnci:​​ Nylon 12 kabuğu, Rockwell Sertliği R120, robot sürükleme zinciri kabloları gibi dinamik eğilme uygulamaları için uygun.
• ​Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) Tasarımı:​​ Orta/yüksek gerilimli kablolar için bakır tel ekranı (kapsama oranı ≥85%) eklenir. Değişken frekanslı sürücü (VFD) kabloları için alüminyum-poliesteren karma tabaka + kalaylı bakır örgü çift ekran kullanılarak yüksek frekanslı interferans (30MHz~1GHz bandında ≥60dB zayıflama) bastırılır.

​III. Şema Değer Özeti​
Senaryoya özgü iletken seçimleri (bakır/alüminyum) ile iletkenlik verimliliği ve maliyet arasında dinamik bir denge sağlanır. XLPE yalıtımı, yüksek sıcaklık ortamlarında dielektrik istikrarını sağlar. Çok katlı kompozit yapı (Dolgu + Kabuk + Opsiyonel Zırh) mekanik ve yangın bariyerlerini oluşturur. Bu şema, kablo iletim kaybını %15~20 azaltır (Bakır vs. Alüminyum), hizmet ömrünü 30 yılı aşacak şekilde uzatır (XLPE vs. PVC) ve alev tutucu kabuk aracılığıyla yangın riskini %70 azaltarak (LSZH vs. PVC), verimlilik, güvenlik ve istikrarın temel gereksinimlerini kapsamlı bir şekilde karşılar.