Sposob rješenja za odabir materijala i optimizaciju strukture

​I. Pozadina​
Električni kabeli, koji služe kao ključno sredstvo za prenos električne energije i signala, imaju performanse koje direktno utiču na efikasnost sistema, operativnu sigurnost i dugoročnu stabilnost. Pod složenim uslovima rada, problemi poput nedovoljnih električnih osobina materijala vodilja, starenje/povređenje izolacionih slojeva ili slab mehanički zaštitni sloj mogu lako dovesti do povećanja gubitaka energije, povećanja rizika od kratkih spojeva i čak i požarnih opasnosti. Stoga je značajno znanstveno odabirati materijale i optimizovati strukturu kako bi se poboljšale ukupne performanse kabela, što je ključno za osiguranje pouzdanog rada sistema snabdjevanja strujom i komunikacije.

​II. Rešenje​
​1. Optimizacija materijala vodilja: Balansiranje provodljivosti i ekonomije​

• ​Ključna strategija:​​ Prioritet dajte upotrebi visokočistog bezkiseonog bakra (OFC). Njegova provodljivost premaši 58 MS/m, daleko nadmašujući aluminijum (oko 35 MS/m), znatno smanjujući Jouleove gubitke toplote (I²R gubitci) tokom prenosa i poboljšavajući energetsku efikasnost.
• ​Segmentacija scenarija:​​
• ​Srednje/kratke distanze & visoki tokovi:​​ Insistirati na bakrenim vodiljima. Dizajn površine presjeka mora ispunjavati zahteve za tokom (npr., kablovi snabdjevanja strujom ≥70mm²), osiguravajući niske impedancije i niske topline generacije.
• ​Dugotrajni prenos preko površine:​​ Izaberite provodljivi legirani aluminijum (AA-8000 serija). Za ekvivalentne tokove, on je otprilike 50% lakši od bakra, znatno smanjujući opterećenje torana i troškove instalacije. Napomena: Tačke spajanja aluminijumskih vodilja zahtevaju posebnu obradu (antioksidativna pasta, vrapci sa ograničenim momentom savijanja) kako bi se sprečili loši kontakti i zagrijavanje.
• ​Inovativno rešenje:​​ Za primene osjetljive na cijenu koje zahtijevaju smanjenje težine (npr., štoperice za vozila na novoj energiji), može se izabrati bakro obloženo aluminijumom (CCA) vodilja, održavajući visoku površinsku provodljivost dok se težina smanjuje otprilike 30%.

​2. Jačanje izolacionog sloja: Poboljšanje otpornosti na visoke temperature i dugovečnosti​

• ​Predferirani materijal:​​ Križasto povezan polietilen (XLPE). Ključne prednosti uključuju:
• ​Toptalna performansa:​​ Kontinuirana radna temperatura dostiže 90°C (za 30°C više od standardnog PE), izdržljivost na kratki spoj od 250°C, znatno usporavajući termalno starenje.
• ​Dielektrička osobine:​​ Volumenska rezistivnost > 10¹⁴ Ω·cm, dielektrična gubitka na frekvenciji mreže < 0.001, osiguravajući pouzdanost izolacije u visokonaponskim okruženjima (npr., kablovi snabdjevanja strujom od 35kV).
• ​Mehanička čvrstoća:​​ Križasto povezana struktura jača otpornost na probijanje i pruža izuzetnu Otpornost na Pukotine pod Uticajem Okoline (ESCR).
• ​Odgovor na specifične uslove:​​
• ​Prenos signala visokih frekvencija:​​ Koristite fizikalno/hemijski peniran polietilen izolaciju kako biste smanjili dielektričnu konstantu (εr≈1.4), minimizirajući atenuaciju signala.
• ​Ekstremni temperaturni uslovi:​​ Koristite visokotemperaturno otporne fluoroplastične izolacije (npr., ETFE), sa radnom temperaturom do 150°C.

​3. Optimizacija dizajna strukture: Mehanička zaštita i poboljšanje sigurnosti​

• ​Slojeviti sistem zaštite:​​
• ​Ispunjavajući sloj:​​ Ispunite praznine unutar žice vodilja vodootpornim vlaknima (super apsorbentni poliakrilatni resin) ili vodootpornim spojevima kako biste postigli longitudinalnu vodootpornost (u skladu sa IEC 60502). Za višežične kable, koristite polipropilensku ispunjavajuću vezu kako biste osigurali kružnu integritet.
• ​Unutrašnji omotač:​​ Izaberite visokočesti polietilen (HDPE) ili termoplastični poliuretan (TPU) kako biste pružili radijalnu vodootpornost i otpornost na lateralno kompresiju (otpornost na kompresiju ≥2000N/100mm).
• ​Bronja (opcionalno):​​
• Tekući snažni mehanički stres (npr., direktno zakopavanje): Koristite galvanizirane čelikove trake (debljina ≥ 0.2mm).
• Zahtjev za otpornosti na torziju (npr., rudarski kabeli): Koristite fino plešteno čelikovo države.
• ​Spoljni omotač:​​
• ​Osnovna zaštita:​​ Polivinil hlorid (PVC), koja je ekonomična sa dobro podružnicom (radna temperatura: -20°C ~ 70°C).
• ​Poboljšana sigurnost:​​ Niski dim bez halogena (LSZH) spoj, indeks kiseonika ≥32, gustoća dima Dₛ ≤60 (u skladu sa GB/T 19666), znatno smanjujući emisiju otrovnih plinova (HCl <5mg/g) i rizik od vizualne prepreke tijekom požara.
• ​Otpornost na trenje:​​ Omotač od nylon 12, tvrdoca Rockwell R120, prikladan za dinamičke savijanje aplikacije poput kabela za robote.
• ​Dizajn elektromagnetne kompatibilnosti (EMC):​​ Dodajte mrežu od bakrene žice (pokrivenost ≥85%) za srednjeg i visokonaponske kable. Za kable promjenjive frekvencije pogona (VFD), koristite aluminijum-poliester kompozitnu traku + plešteno bakreno države dualni štit za suzbijanje visokofrekventnih interferencija (≥60dB atenuacije u 30MHz~1GHz bandu).

​III. Sažetak vrednosti sheme​
Kroz specifičan odabir vodilja (bakar/aluminijum) za svaki scenarij, postiže se dinamički ravnoteža između efikasnosti provodljivosti i troškova. XLPE izolacija osigurava dielektričnu stabilnost u visokotemperaturnim uslovima. Višeslojna kompozitna struktura (Ispunjavanje + Omotač + Opcioni Bronja) gradi mehaničke i vatrene pregrade. Ova shema smanjuje gubitke prenosa kabela za 15%~20% (Bakar u odnosu na Aluminijum), produžava vreme trajanja preko 30 godina (XLPE u odnosu na PVC) i smanjuje rizik od požara za 70% (LSZH u odnosu na PVC) kroz vatrogani omotač, komprehensivno ispunjavajući ključne zahteve efikasnosti, sigurnosti i stabilnosti.