Производство многожильного силового кабеля
Обычный бытовой прибор, например, стиральная машина, может бесперебойно функционировать, только если она имеет доступ к электросети. От стиральной машины к розетке протягивается электропровод, а проводка квартиры подключена к силовому электрическому кабелю, который ведет к электростанции. В общем, обеспечение электричеством всего мира невозможно без использования силового электрического кабеля.
Количество используемой электроэнергии среднестатистическим человеком увеличивается каждые двадцать лет. На сегодняшний день мировые ежегодные объемы используемого электричества превышают 2 ТВт. Аналогичную мощность могут сгенерировать 33 миллиарда работающих среднестатистических автомобилей. На сегодняшний день на нашей планете более сотни электростанций, которые производят электричество. Современные технологии могут предложить с десяток способов выработки электричества, но способ доставки электроэнергии из одной точки в другую по большому счету всего один – по токопроводящему кабелю. Замены которого в ближайшие 100-150 лет не ожидается.
Простейшая конструкция электрического кабеля состоит из двух основных элементов: проводника и изолятора. Проводник представляет собой алюминиевую или медную проволоку. Из школьного курса физики известно, что в металлах есть электроны, которые способны свободно перемещать ток, но квантовая теория, в свою очередь, считала, что электроны под воздействием электрического поля передвигаются в металле подобно свободному газу. Но теория квантовой проводимости гласит, что движение электронов через кристаллическую решетку волнообразно. Волна электронов спокойно обходит углы кристаллической решетки и перемещается на огромные дистанции. В твердых материях электроны имеют конкретное значение энергии. Любое значение можно представить горизонтальной линией – уровнем энергии. Уровни объединяются в зоны. В металлах под влиянием тока, электроны могут запросто перемещаться между уровнями. Именно так выглядит свободное перемещение электронов. В веществах, называемых изоляторы, есть энергетическая щель. Это расстояние, которое электроны не способны преодолеть. Это объясняет явление непроводимости электрического тока изолятором.
Все элементы силового кабеля изготовлены либо из металла, либо из пластика. Металл, используемый для изготовления проволоки для кабеля – медь или алюминий. Они имеют самое низкое электрическое сопротивление, если не рассматривать золото, серебро и платину. Но драгметаллы по известным обстоятельствам в изготовлении электрического силового кабеля не применяются. На предприятиях по изготовлению кабелей используется медь, чистота которой составляет 99,99%. Для производства изоляции используется пластик. Пластик изготовленный на основе ПВХ, обладают низким уровнем дымо-, газовыделением, и безгалогенной композицией. Кабель состоит из одной или нескольких жил. В свою очередь, жилы – медные или алюминиевые проволоки с изоляцией и защитной оболочкой. Совокупность жил формирует электрический кабель. Свободное пространство между жилами называют внутренней оболочкой. Многожильным кабель изготавливают не потому, что несколько проводов обладают лучшей проводимостью, чем одиночный провод с большим сечением, кабель нужно еще прокладывать и как следствие делать изгибы. Если кабель одножильный, его сложнее сгибать и прокладывать. Исходя из того, где кабель будет использоваться, определяют диаметр сечения проводника. Понятно, что, если неправильно рассчитать площадь сечения кабеля, при высоком напряжении он просто-напросто сгорит.
На завод по производству кабеля медь поставляют в виде проволоки диаметром около 8мм. Проволока отправляется в волочильный аппарат и в итоге она получается еще тоньше диаметром 0,8 мм. Волочильный агрегат в одно и то же время производит несколько проволок, которые на выходе он наматывает на барабаны. Затем несколько медных нитей переплетаются на специальном станке в один жгут, который нужно покрыть слоем изоляции. Проволока и пластик запускают в специальный пресс, где пластик, в свою очередь, расплавляют при 200-250 градусов, и затем в жидким его наносят на медный жгут. Потом жилу необходимо охладить и намотать на катушку. Но сначала жилу необходимо проверить. Параметры изоляции измеряют специальным инструментом, им же проверяют качество и однородность изоляционного покрытия. Изоляция предназначена не только для сокращения потерь электрического тока, но и для обеспечения его исправной работы в агрессивной среде, например, при воздействии на кабель открытого огня.
Когда жилы изготовлены, их соединяют в кабель. На данном этапе производства в дело вступает крутильная машина. Она собирает из нескольких жил один кабель. Жилы объединяются в единый жгут с помощью простого вращения. Следующий этап – нанесение наружной оболочки. После этого остается только защитить кабель от внешних механических воздействий. Для этого применяют два способа защиты кабеля:
- Наложение стального оцинкованного бронирования.
- Наложение проволочного стального оцинкованного бронирования.
Полный цикл производства и изготовления многожильного силового кабеля длится около 25 дней. Сложные электрические кабели, изготавливаемые для ответственных производств, например, атомных станций, собираются за 50-60 рабочих смен. Брак на современном производстве кабелей практически отсутствует, его среднестатистическое значение не превышает 0,8%.