Материал жилы

В бытовых условиях чаще всего ис­пользуются алюминий, медь и алюмо- медь. С первыми двумя все понятно, но вот что такое алюмомедь? Это не сплав, как можно подумать сначала, поскольку тяжелый и легкий металлы соединяются крайне плохо, а композитный материал, состоящий из алюминиевого сердечника и покрытый сверху слоем меди. Зачем соединять эти два материала, станет по­нятно после рассмотрения их свойств.

Алюминий — прекрасный матери­ал: легкий, дешевый, обладает вполне приличной электропроводимостью, хорошо отдает тепло, химически стоек. Однако есть несколько «но», суще­ственно подмачивающих репутацию данного металла.

1.   Алюминиевый провод не может быть гибким. Вспомните, как хорошо переламывается проволока из этого ма­териала, если перегнуть ее несколько раз. Вывод простой — такие провода ис­пользуют только в стационарных уста­новках и там, где нет острых углов пово­рота кабеля при прокладке (рис. 4.10).

2.    Алюминий окисляется на воздухе. Оксид алюминия — тугоплавкая пленка темного цвета, образующаяся на по­верхности металла и являющаяся диэлектриком. В местах контакта может серьезно препятствовать тече­нию электрического тока. Отсюда и из­лишний перегрев, и риск потерять кон­такт в местах соединения.

3.   Алюминий — прекрасный провод­ник, но только в случае, если не со­держит примесей, чего добиться очень трудно. По сравнению с медью этот ме­талл обладает проводимостью, меньшей в полтора раза.

Медь наряду с многочисленными плюсами обладает не меньшим коли­чеством минусов. Достоинства: прово­димость выше, чем у алюминия, гиб­кость, не образует оксидной пленки. От гибкости зависит толщина жилы. Алюминиевые проводники не могут быть тоньше 2,5 мм2, а из меди можно изготавливать жилы толщиной 0,3 мм2 (рис. 4.11). Недостатки: дороговизна, вы­сокая плотность, а следовательно, и вес, невозможность прямого соединения с алюминиевыми жилами. При контак­те эти два металла образуют гальвани­ческую пару, и возникающие токи раз­рушают контакт. Именно поэтому при необходимости контакта используют специальные клеммы соединения.

Алюмомедь — механический компо­зит, состоящий из алюминиевого сердеч­ника и медной рубашки, которая занимает 10 % от объема жилы. Сочетает в себе положительные качества алюминия и ме­ди. Минусы: по всем показателям усту­пает проводникам из отдельных метал­лов. Плюс: низкая стоимость.

Сечение жилы

Провода и кабели выпускаются с се­чением жилы от 0,3 до 800 мм2. В быту такие крайние значения не использу­ются. Крайние показатели для дома — это проводники с сечением жил от 0,35 до 16 мм2, редко — 25 мм2. Прежде всего толщина жилы зависит от напряжения и силы тока. Зависимость здесь простая: чем больше сечение, тем выше проводи­мая нагрузка. Расчет необходимого сече­ния в зависимости от нагрузки произво­дится по сложным формулам, поэтому все данные по этому вопросу показаны в табл. 4.1. В табл. 4.2 представлены бо­лее подробные данные о зависимости на­грузки от сечения медных проводников.

Таблица 4.1. Зависимость сечения ТПЖ от силы тока

Количество проволок в жиле

От их числа зависит гибкость кабеля или провода. Чем больше количество проволок на единицу сечения, тем гиб­че проводник (рис. 4.12). Различают жилы гибкие и с повышенной гибко­стью, использующиеся при изготов­лении шнуров. Соответственно, если от проводника требуется держать форму, например при монтаже распределитель­ных щитов, применяются однопроволочные жилы.

 Материал изоляции

Это важнейшая часть проводников. Именно изоляция придает кабелю или проводу те или иные качества. Провод­ники могут быть бронированными, термостойкими, водонепроницаемыми, защищенными от давления и другими — все это изоляция. Электрический ток может быть опасен для жизни, и изо­ляционные материалы необходимы для защиты человека. Однако это не един­ственная функция изоляции.

Металлический проводник нужда­ется в защите. Особенно это касается многожильных кабелей. Основные за­дачи изоляции: защита от утечки и по­ражения электрическим током, меха­ническая и термическая защита кабеля, индикация проводников.

Видов изоляции, как и материалов, из которых она изготавливается, великое множество. Нет смысла рассматривать их все. Достаточно описать те виды, ко­торые используются в домашних усло­виях, а их не слишком много. Изоляция подразделяется на ТПЖ (токопроводящую жилу) и оболочку, которая покры­вает проводник снаружи (рис. 4.13).

Основной характеристикой материа­ла изоляции является электрическая прочность. Это такое значение силы тока, при котором заряд пробивает слой изоляционного материала толщиной в 1 мм. Все кабели, которые исполь­зуются в быту, имеют многократную электрическую прочность. Пробой в та­кой изоляции возможен лишь в случае механического повреждения или в силу длительной службы провода.

Вторая характеристика — нагревостойкость. Это просто: чем выше пока­затель, тем большую температуру на­грева может выдержать изоляция без потери своих качеств. К данному пока­зателю прибавляются морозостойкость и механическая прочность. Чем прочнее и устойчивее на разрыв и изгиб матери­ал изолятора, тем лучше. С понятием механической прочности связан термин «опрессовка кабеля». При изготовле­нии, когда внешняя оболочка надева­ется на изоляцию ТПЖ, кабель затем опрессовывается, приобретая плотность и структуру — плоскую или круглую. Покупая кабель или провод, необходи­мо убедиться, что проводник опрессован с надлежащей тщательностью.

Поливинилхлорид (ПВХ) — наи­более распространенный изоляцион­ный материал. Это полимер белого цвета, обладающий высокой устой­чивостью к кислотам и щелочам (рис. 4.14). Практически негорюч. Достаточно мягкий и гибкий мате­риал, тем не менее имеет несколько минусов, а именно: низкую морозо­устойчивость (до -20 °C), хотя в по­следнее время созданы и холодо­устойчивые модификации, при нагревании вместо горения начинает выделять хлороводород и диоксины (до­статочно вредные вещества с едким за­пахом). Например, хлороводород при добавлении воды образует соляную кислоту, то есть при вдыхании дыма на сли­зистых оболочках образуется разъеда­ющая кислота.

 Силиконовая резина — весьма эла­стичный термостойкий изолятор, при сгорании образует диэлектриче­скую защитную пленку.

Резина — отличный изолятор, из­готавливаемый из искусственных или природных каучуков. Применяется, когда необходимы повышенная гиб­кость кабеля и морозоустойчивость (рис. 4.15).

Пропитанная бумага имеет отличные токоизолирующие качества, но, к сожа­лению, хорошо горит и требует допол­нительных материалов для термоизо­ляции.

Карболит — пластический материал, используемый для производства розеточных колодок и оболочек кабельных сжимов, термостойкий, но хрупкий (рис. 4.17).

 Полиэтилен — изолятор с хорошими показателями морозостойкости, весьма устойчивый к агрессивным веществам (рис. 4.16).

Экран обычно есть у информацион­ных кабелей. Состоит из металлической фольги и выполняет функции отражате­ля для посторонних электромагнитных сигналов, а также выравнивания элек­трического поля внутри самого себя (рис 4 18)

Защитный покров: в силовых кабе­лях высокого напряжения, закладыва­ющихся в землю, используется металл для защиты от механического воздей­ствия (рис. 4.19).

Под броней и над ней стоят защит­ные подушки. Они предохраняют нижележащую изоляцию от металла брони и последнюю от внешнего воздействия.

 Индикация

Это важная функция изоляции. Все ТПЖ заключены в оболочку различных цветов, так что не приходится гадать, какая жила выходит с разных сторон кабеля. Кроме того, цветовая маркировка несет информационную нагрузку.

В разных видах кабеля жилы имеют различную окраску. Однако, как правило, в трехжильном они белого, желтого и красного цветов. Белый принимает­ся за фазу, красный — ноль, желтый или желто-зеленый — провод заземления. При другой гамме устойчивым цве­том привязки считается желто-зеленая ТПЖ, а другие цвета, как пра­вило, распределяются по вкусу монтирующего цепь. Главное при этом — запомнить или записать, ка­кой цвет к чему относится, чтобы не оши­биться впоследствии (рис. 4.20 и 4.21).

Внутри самого кабеля, под внешней оболочкой, изолиро­ванные жилы посыпаются мелом для улучшения их скольжения и пре­дотвращения сли­пания ТПЖ.