Такие приложения, как управление арктическими трубопроводами, системы общественного транспорта, горнодобывающее и военное оборудование, а также предприятия по производству продуктов питания, напитков и нефтехимии, требуют непрерывной работы в экстремальных условиях. Поэтому для обеспечения бесперебойной работы и безопасности необходимо использовать высоконадежные кабели. Одним из ключевых требований является работа в диапазоне температур от -50°С до +125°С.
В кабеле должен использоваться изоляционный материал из термопластичного эластомера (ТПЭ), который в три раза более гибок при низких температурах, чем поливинилхлорид (ПВХ), устойчив к растворителям и воде, имеет превосходную устойчивость к ультрафиолету (УФ) и может быть переработан для повышения устойчивости. Кабель должен быть пригоден для суровых условий эксплуатации на открытом воздухе, например, для эксплуатации на открытом воздухе или для непосредственного захоронения под землей, чтобы ускорить установку.
Кабель должен соответствовать строгим требованиям UL и CSA и иметь многопарную и многожильную структуру. Пользователи могут выбрать характеристики лоткового кабеля (TC), лоткового кабеля с ограничением мощности (PLTC) или лоткового кабеля ветровой турбины (WTTC), а также различную защиту от электромагнитных помех (EMI) и номинальное напряжение для удовлетворения различных потребностей приложений.
В этой статье основное внимание уделяется структуре кабеля Xtra Guard 4 компании Alpha Wire, анализируются эксплуатационные характеристики и преимущества устойчивого развития при использовании изоляционного материала TPE. В этой статье рассматривается, как эти кабели могут упростить установку в местах с высокой сложностью, и, наконец, кратко описывается, как термоусадочные втулки, такие как FIT-600, соответствующие стандартам AMS-DTL-23053/1 уровня 1 и уровня 2, могут повысить эффективность установки кабелей Xtra-Guard 4.
Ограничения использования ПВХ и решения TPE
ПВХ – широко используемый и высокоэффективный изоляционный материал, но он не всесилен. В некоторых случаях, например, в кабелях, используемых в экстремальных условиях, ПВХ может оказаться не лучшим выбором. В этих случаях ТПЭ является полезным изоляционным материалом, который может заменить ПВХ.
TPE решает проблемы производительности и защиты окружающей среды, связанные с ПВХ. TPE может быть лучшим выбором в таких приложениях, как арктические трубопроводы и системы управления возобновляемыми источниками энергии, системы общественного транспорта, горнодобывающая промышленность и военное оборудование, которое может выдерживать экстремально низкие температуры.
ТПЭ, по сути, представляет собой композитный материал, полученный путем смешивания или сополимеризации твердого термопластичного и мягкого эластичного полимера, который может обеспечить оптимальные характеристики для конкретных применений. Гибкость при низких температурах ТПЭ, используемого в кабеле Xtra Guard Flex 4 компании Alpha Wire, в три раза выше, чем у ПВХ. Эта функция упрощает работу по установке и техническому обслуживанию.
Некоторые области применения могут выдерживать чрезвычайно высокие температуры, например, высокотемпературная дезинфекция и промывка в пищевой промышленности и производстве напитков, а также определенные нефтехимические процессы. ТПЭ имеет номинальную рабочую температуру до +125°С, что делает его отличным выбором для сохранения стабильности и надежности в условиях высоких температур. По сравнению с альтернативами ПВХ, ТПЭ может лучше противостоять различным опасностям, таким как растворители, вода, масло, ультрафиолетовые лучи при солнечном свете и огонь в различных применениях.
В конечном счете, жизненный цикл каждой системы ограничен, а переработка и устойчивое развитие являются ключевыми факторами, определяющими, будет ли оборудование иметь долгосрочное воздействие. Это еще одно преимущество ТПЭ. Галогены, такие как хлор, фтор и бром, обладают высокой активностью. Типичный ПВХ имеет содержание хлора около 29% по весу. Другие альтернативы, такие как фторированный этиленпропилен (ФЭП) и политетрафторэтилен (ПТФЭ, широко известный как тефлон), могут иметь содержание фтора до 76%.
При обычном использовании такие материалы, как ПВХ, ФЭП и ПТФЭ, безвредны и очень полезны. При вторичной переработке после окончания срока службы эти материалы могут стать источником вредных и токсичных соединений. ТПЭ — это термопластик, что означает, что его можно многократно плавить и изменять форму без разрушения. Использование изоляционного материала TPE помогает сократить количество отходов, сэкономить ресурсы и минимизировать воздействие утилизации отходов на окружающую среду.
Оптимизировать блокировку
Электромагнитные помехи могут представлять собой еще одну опасность для окружающей среды, от которой могут пострадать электронные системы, и кабель Xtra Guard 4 компании Alpha Wire предоставляет разработчикам три варианта экранирования для борьбы с электромагнитными помехами низкой, средней и высокой интенсивности (рис. 1).
В условиях с низким уровнем электромагнитных помех целесообразно выбирать неэкранированные кабели. Этот тип кабеля имеет наименьший диаметр и самый легкий вес.
В условиях умеренных электромагнитных помех достаточно экранирования из алюминиевой/полиэфирной фольги. С точки зрения характеристик электромагнитных помех, размера и веса кабеля экранирование из фольги представляет собой промежуточное решение. Луженая медная шина упрощает заземление кабеля, тем самым повышая эффективность экранирования.
При работе с электромагнитными помехами высокой интенсивности проектировщики могут выбрать кабель Alpha Supra Shield, в котором используется комбинированная структура экранирующего слоя из алюминия/полиэстера/алюминиевой фольги и луженой медной оплетки для достижения 75% покрытия высокой плотности. Supra Shield обеспечивает высокоэффективное экранирование во всем диапазоне частот, обеспечивая целостность системы, сохраняя при этом гибкость кабеля для легкой установки.
Сравнение эффекта и частоты экранирования Supra Shield и экранирования из алюминиевой/полиэфирной фольги
Рисунок 1: По сравнению с традиционным экранированием из алюминиевой/полиэфирной фольги, Supra Shield демонстрирует превосходные характеристики во всем диапазоне частот. (Источник изображения: Alpha Wire)
Больше вариантов структуры кабеля
Изоляционные материалы и экранирование — это лишь два аспекта конструкции кабеля. Кроме того, существуют проводники, составляющие сердцевину компонентов кабеля и используемые для обеспечения потока электрической энергии и информации, необходимого для работы системы.
Кабель Xtra Guard 4 предлагает варианты многожильной и многопарной конструкции. Оба типа содержат несколько проводов внутри оболочки, но их структура и назначение различны.
Несколько независимых проводников объединены в многожильный кабель. Этот тип кабеля подходит для общих применений, таких как распределение электроэнергии или простая проводка управления, и при проектировании не нужно учитывать целостность сигнала.
В кабелях с несколькими парами провода заранее скручиваются, а затем интегрируются в кабель. Скрутка может снизить шум и помехи, делая каждую пару проводов подходящей для более быстрой передачи данных и связи (рис. 2).
Кабель Alpha Wire Xtra Guard 4 с использованием витой пары (вверху) и нескольких независимых проводов (внизу)
Рис. 2. Кабель Xtra Guard 4 предлагает на выбор несколько витых пар (верхнее изображение) и несколько независимых проводников (нижнее изображение). (Источник изображения: Alpha Wire)
Характеристики жил многожильных кабелей варьируются от 16 до 24 AWG, от 2 до 40 жил и различных витых структур, включая 16/30, 7/28 и 41/30. Характеристики проводников для нескольких пар кабелей составляют от 18 до 24 AWG, число пар проводов варьируется от 1 до 19. Способы скрутки включают 16/30, 7/28, 7/30 и 7/32.