Zastosowania takie jak kontrola rurociągów arktycznych, systemy transportu publicznego, sprzęt górniczy i wojskowy, a także branża spożywcza, napoje i petrochemiczna, wszystkie wymagają ciągłej pracy w ekstremalnych warunkach. Dlatego też, aby zapewnić nieprzerwaną pracę i bezpieczeństwo, należy stosować kable o wysokiej niezawodności. Jednym z kluczowych wymagań jest praca w zakresie temperatur od -50°C do +125°C.
W kablu należy zastosować materiał izolacyjny z elastomeru termoplastycznego (TPE), który ma trzykrotnie większą elastyczność w niskich temperaturach niż polichlorek winylu (PVC), jest odporny na rozpuszczalniki i wodę, ma doskonałą stabilność w zakresie promieniowania ultrafioletowego (UV) i może być poddawany recyklingowi w celu zwiększenia zrównoważonego rozwoju. Aby przyspieszyć instalację, kabel powinien nadawać się do trudnych warunków zewnętrznych, takich jak ekspozycja na zewnątrz lub bezpośrednie zakopywanie pod ziemią.
Kabel musi spełniać rygorystyczne wymagania UL i CSA oraz posiadać strukturę wieloparową i wielordzeniową. Użytkownicy mogą wybrać wydajność kabla korytkowego (TC), kabla korytka o ograniczonej mocy (PLTC) lub kabla korytka turbiny wiatrowej (WTTC), a także różne ekranowanie zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) i napięcie znamionowe, aby spełnić różnorodne potrzeby aplikacji.
W tym artykule skupiono się na strukturze kabla Xtra Guard 4 firmy Alpha Wire, analizując zalety w zakresie wydajności i zrównoważonego rozwoju wynikające z zastosowania materiału izolacyjnego TPE. W tym artykule zbadano, w jaki sposób te kable mogą uprościć instalację w miejscach o dużych trudnościach, a na koniec krótko przedstawiono, w jaki sposób koszulki termokurczliwe, takie jak FIT-600, zgodne ze standardami AMS-DTL-23053/1 Poziom 1 i Poziom 2, mogą poprawić efekt instalacji kabli Xtra-Guard 4.
Ograniczenia PVC i rozwiązania TPE
PVC jest szeroko stosowanym i wysokowydajnym materiałem izolacyjnym, ale nie jest wszechmocny. W niektórych zastosowaniach, takich jak kable używane w ekstremalnych warunkach, PVC może nie być najlepszym wyborem. W tych zastosowaniach TPE jest użytecznym materiałem izolacyjnym, który może zastąpić PVC.
TPE rozwiązuje problemy związane z wydajnością i ochroną środowiska związane z PVC. TPE może być lepszym wyborem w zastosowaniach takich jak rurociągi arktyczne i sterowanie systemami energii odnawialnej, systemy transportu publicznego, górnictwo i sprzęt wojskowy, który może wytrzymać ekstremalnie niskie temperatury.
TPE to zasadniczo materiał kompozytowy utworzony przez zmieszanie lub kopolimeryzację twardego termoplastycznego i miękkiego elastycznego polimeru, który może osiągnąć optymalną wydajność w określonych zastosowaniach. Elastyczność w niskich temperaturach TPE użytego w kablu Xtra Guard Flex 4 firmy Alpha Wire jest trzykrotnie większa niż elastyczność PVC. Ta funkcja upraszcza prace instalacyjne i konserwacyjne.
Niektóre zastosowania mogą wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury, np. dezynfekcja w wysokiej temperaturze i płukanie w przemyśle spożywczym i przetwórstwa napojów, a także określone procesy petrochemiczne. TPE ma znamionową temperaturę pracy do +125°C, co czyni go doskonałym wyborem dla utrzymania stabilności i niezawodności w warunkach wysokiej temperatury. W porównaniu z alternatywami PVC, TPE jest lepiej odporny na różne zagrożenia, takie jak rozpuszczalniki, woda, olej, promienie UV w świetle słonecznym i ogień w różnych zastosowaniach.
Ostatecznie cykl życia każdego systemu jest ograniczony, a recykling i zrównoważony rozwój to kluczowe czynniki decydujące o tym, czy sprzęt będzie miał długoterminowe skutki. To kolejna zaleta TPE. Halogeny, takie jak chlor, fluor i brom, mają wysoką aktywność. Typowy PVC ma zawartość chloru około 29% wagowych. Inne alternatywy, takie jak fluorowany etylen, propylen (FEP) i politetrafluoroetylen (PTFE, powszechnie znany jako teflon), mogą mieć zawartość fluoru do 76%.
Podczas normalnego użytkowania materiały takie jak PVC, FEP i PTFE są nieszkodliwe i bardzo przydatne. Materiały te poddane recyklingowi po zakończeniu okresu użytkowania mogą stać się źródłem szkodliwych i toksycznych związków. TPE jest tworzywem termoplastycznym, co oznacza, że można go wielokrotnie topić i przekształcać bez degradacji. Zastosowanie materiału izolacyjnego TPE pomaga zmniejszyć ilość odpadów, oszczędzać zasoby i minimalizować wpływ utylizacji odpadów na środowisko.
Zoptymalizuj blokowanie
EMI może stanowić kolejne zagrożenie dla środowiska, na które mogą ucierpieć systemy elektroniczne, dlatego kabel Xtra Guard 4 firmy Alpha Wire zapewnia projektantom trzy opcje ekranowania, aby eliminować zakłócenia elektromagnetyczne o niskim, średnim i wysokim natężeniu (rysunek 1).
W środowiskach o niskim EMI należy wybrać kable nieekranowane. Ten typ kabla ma najmniejszą średnicę i najlżejszą wagę.
W umiarkowanych warunkach EMI wystarczy ekranowanie z folii aluminiowej/poliestrowej. Pod względem wydajności EMI, rozmiaru kabla i wagi, ekranowanie foliowe stanowi rozwiązanie pośrednie. Cynowana szyna miedziana upraszcza uziemianie kabla, poprawiając w ten sposób skuteczność ekranowania.
W przypadku zakłóceń elektromagnetycznych o dużej intensywności projektanci mogą wybrać kabel Alpha Supra Shield, który wykorzystuje kombinację warstwy ekranującej z aluminium/poliestru/folii aluminiowej i cynowanego plecionki miedzianej, aby osiągnąć 75% pokrycia o dużej gęstości. Supra Shield zapewnia wysokiej jakości ekranowanie w całym zakresie częstotliwości, zapewniając integralność systemu przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności kabla i łatwej instalacji.
Porównanie efektu ekranowania i częstotliwości pomiędzy ekranowaniem Supra Shield i folią aluminiowo-poliestrową
Rysunek 1: W porównaniu do tradycyjnego ekranowania z folii aluminiowej/folii poliestrowej, Supra Shield wykazuje doskonałą wydajność w całym zakresie częstotliwości. (Źródło obrazu: Alpha Wire)
Więcej opcji struktury kabla
Materiały izolacyjne i ekranowanie to tylko dwa aspekty konstrukcji kabla. Ponadto istnieją przewodniki tworzące rdzeń elementów kabla, służące do zapewnienia przepływu energii elektrycznej i informacji niezbędnych do działania systemu.
Kabel Xtra Guard 4 oferuje opcje konstrukcji wielożyłowej i wieloparowej. Obydwa typy zawierają wiele drutów w powłoce, ale ich budowa i przeznaczenie są różne.
Wiele niezależnych przewodów jest łączonych razem, tworząc kabel wielożyłowy. Ten typ kabla nadaje się do zastosowań ogólnych, takich jak dystrybucja mocy lub proste okablowanie sterujące, a integralność sygnału nie musi być brana pod uwagę podczas projektowania.
W przypadku wielu par kabli żyły są wcześniej skręcone, a następnie zintegrowane z kablem. Skręcanie może zmniejszyć hałas i zakłócenia, dzięki czemu każda para przewodów nadaje się do szybszej transmisji danych i zastosowań komunikacyjnych (rysunek 2).
Kabel Alpha Wire Xtra Guard 4 wykorzystujący skrętkę dwużyłową (na górze) i wiele niezależnych przewodów (na dole)
Rysunek 2: Kabel Xtra Guard 4 oferuje do wyboru wiele par skrętek (górny obraz) i wiele niezależnych przewodów (dolny obraz). (Źródło obrazu: Alpha Wire)
Specyfikacje przewodów wielożyłowych mają średnicę od 16 AWG do 24 AWG, z 2 do 40 przewodnikami i różnymi strukturami skręconymi, w tym 16/30, 7/28 i 41/30. Specyfikacje przewodów dla wielu par kabli wynoszą od 18 AWG do 24 AWG, z parami przewodów od 1 do 19. Metody skręcania obejmują 16/30, 7/28, 7/30 i 7/32.