Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Алюминий в электротехнике

Контрольные и шланговые кабели, установочные провода и кабели связи

Более половины контрольных кабелей с резиновой поливинилхлоридной или полиэтиленовой изоляцией в резиновой или поливинилхлоридной оболочке выпускается с алюминиевыми токопроводящлми жилами Эти кабели предназначены для присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным напряжением до 660 в переменного тока или до 1 000 в постоянного тока. Кабели предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды от +50° С до —40 С. Длительно допустимая температура на жиле кабелей не должна превышать +65° С. Прокладка кабелей без предварительного подогрева может производиться при температуре не ниже 15° С. Если кабель имеет броню, то эта температура повышается до —7° С Марки, конструкции и преимущественные области применения контрольных кабелей с алюминиевыми жилами приведены в табл. 10-1.

Число жил в алюминиевых контрольных кабелях равно от 4 до 52; сечения — в диапазоне 0,75—10 мм2 толщипа-резиновой поливинилхлоридной изоляции составляет 1,0—1,2 мм, полиэтиленовой —0,6—0,8 мм

Алюминий нашел также широкое применение для токопроводящих жил установочных проводов, предназначенных ДЛЯ монтажа электрических цепей напряжением до 500 в переменного тока; в том числе АПР (с резиновой изоляцией, в пропитанной оплетке), АПВ (с поли-винилхлоридной изоляцией), АПН (с наиритовой резиновой негорючей изоляцией), АППВ (с поливинил-хлоридной изоляцией, плоский, с разделительным основанием), АППВС (с поливинилхлоридной изоляцией, плоский, без разделительного основания).

Провода марки АПР выпускаются сечением 2,5— 400 мм 2 с толщиной изоляции 1,0—2,8 мм. Оплетка этих проводов хлопчатобумажной пряжей пропитывается специальным противогнилостным составом. Провода марки АПВ применяются для прокладки в трубах, каналах несгораемых строительных конструкций и для монтирования силовых и осветительных цепей в машинах и станках.

Эти провода выпускаются сечением 2,5—120 ммг . У проводов марки АПВ сечением до 10 мм 2 алюминиевая жила может быть однопроволочной . Толщина поливинилхлоридной изоляции в зависимости от сечения провода 1,2—2,0 мм. Провода типа АПР или АПВ предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды от —40 до +50° С , а их монтаж должен производиться при температуре не ниже —15°С.

Провода марки АПН могут быть как одножильными, так и иметь две или три однопроволочные жилы, уложенные в одной плоскости, с изоляцией из негорючей резины на основе хлоропренового каучука — наирита . Между жилами имеется разделительная канавка для обеспечения доступной разделки жил при монтаже. Сечение жил — 2,5—6 ммг . Длительно допустимая рабочая температура на жилах проводов +65° С.

Провода марки АППВ и АППВС выпускаются в двух- и трехжильном исполнениях сечением 2,5— 6,0 мм 2 . Провода марки АППВ, имеющие разделительную канавку, применяются для неподвижной открытой прокладки. В этом случае крепление может производиться по разделительной канавке. Провода марки АППВС, не имеющие разделительного основания, предназначены для неподвижной скрытой прокладки под штукатуркой. Температурные условия монтажа и эксплуатации этих проводов такие же, как для проводов марки АПВ. В двухжильных проводах марки АППВ параллельно уложенные в одной плоскости жилы должны быть изолированы так, чтобы жилы были разделены между собой ленточным основанием из поливинилхлоридного пластиката шириной 5 мм и толщиной 0,6 мм. У трех жильных проводов только две жилы должны быть разделены ленточным основанием, а третья жила должна примыкать к одной из них. Допускается перфорация поливинилхлоридного разделительного основания с шириной отверстий не более 4 мм и длиной не более 20 мм. Расстояние между краями отверстий должно быть не менее 15 мм.

Для монтажа электрических проводок в сельских местностях по деревянным строениям в основном пока используются провода марок АПН, АППВ, АПВ, ПР и ПРД, которые требуют применения изолирующих роликов или дополнительных асбестовых прокладок, что снижает производительность монтажных работ и приводит к увеличению расхода роликов и листового асбеста.

Для непосредственной прокладки по деревянным строениям сейчас все более широкое применение находят провода марки АППР, обладающие повышенной огнестойкостью. Повышенная огнестойкость проводов АППР объясняется тем, что в составе изоляционной резины содержится много полихлоропренового каучука — наирита (90%), который, разлагаясь при повышенных температурах, выделяет большое количество хлористого водорода, препятствующего доступу кислорода к открытому пламени и тем самым способствующего его гашению. Так как наирит является полярным полимером и имеет сравнительно невысокие электроизоляционные свойства, в рецепт резины для повышения ее электрических характеристик вводится 10% натурального каучука. Для усиления огнестойкости в резину вводится дополнительный огнегасящий компонент — хлорированный парафин.

Провода марки АППР выпускаются в одно-, двух-, трех- и четырехжильном исполнениях сечением до 10 мм 2 . Двух- и трехжильные провода имеют плоское исполнение (рис. 10-1), причем предусматривается два варианта способов крепления проводов: гвоздями и скобами. В случае крепления гвоздями применяется провод с ленточным основанием между жилами; если крепление производится скобами, то ленточное основание отсутствует, а жилы расположены параллельно и непосредственно примыкают одна к другой. Четырехжильные провода изготовляются скрученными с небольшим шагом, что придает конструкции достаточную устойчивость.

Провода с алюминиевыми жилами применяются также для монтажа цепей низкого напряжения. Это одножильные провода марки БПВЛА, имеющие изоляцию из поливинилхлоридного пластиката и лакированную оплетку из хлопчатобумажной пряжи. Провода марки БПВЛА выпускаются сечением 35, 50, 70 и 95 мм 2 .

В кабелях связи алюминий в основном применяется для оболочек. Применение алюминия для токопроводящих жил оправдывается только в области звуковых частот, так как при повышении частоты тока большее поперечное сечение алюминиевой жилы приводит к увеличению габаритов кабеля и тем самым оказывает неблагоприятное влияние на основные характеристики передачи.

Применение алюминиевых жил взамен медных вообще невыгодно, если кабель связи имеет свинцовую оболочку. В этом случае повышается расход тяжелого, дорогостоящего и дефицитного свинца на изготовление оболочки из-за увеличения ее диаметра. Алюминиевая проволока, используемая в производстве кабелей связи, имеет диаметр 1,15; 1,55 и 1,80 мм; указанные диаметры обеспечивают идентичность алюминиевых токопроводящих жил по электрической проводимости медным с диаметром соответственно 0,9; 1,2 и 1,4 мм.

Для радиочастотных кабелей известно применение для жилы алюминиевых проводников, плакированных медью.

Одночетверочные и однопарные кабели с алюминиевыми жилами (рис. 10-2) применяются для сельской (внутрирайонной) телефонной связи и радиовещания. Одночетверочный кабель марки ВТСПА имеет толщину полиэтиленовой изоляции 0,7—0,8 мм. Поверх скрутки накладывается полиэтиленовая оболочка и алюминиевый или сталеалюминиевый ленточный экран. По экрану имеется защитная оболочка из поливинилхлоридного пластиката. Кабель имеет наружный диаметр 10—11 мм и используется для уплотнения с 3, 12, 24 и 30-канальной аппаратурой. Однопарные кабели сельской связи марки ПРППА или ПРПВА имеют изоляцию из полиэтилена и оболочку из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.

Широкое применение для междугородней телефонно-телеграфной связи находят кабели связи с алюминиевой оболочкой. В 1970 г. значительное количество выпускаемых, кабелей связи будут иметь алюминиевую, пластмассовую или металлопластмассовую оболочку. В ряде стран, например в ГДР, находят применение также городские телефонные кабели с бумажной изоляцией и алюминиевой оболочкой, а в Венгрии такие кабели выпускаются даже с алюминиевыми жилами.

Один из типов высокочастотных симметричных кабелей связи со стирофлексной изоляцией (ГДР) показан на рис. 10-3. Кабель имеет небольшой коэффициент защитного действия (ниже 0,1). Алюминиевая бесшовная оболочка этих.

кабелей имеет усиленную антикоррозионную защиту, состоящую из следующих последовательных слоев: поливка битумом, эластичная лента из вулканизированной резины, поливка битумом, внутренний защитный покров из слоев бумаги — битума, наружный защитный покров из грубой пряжи с поливкой смолой (пеком). Лента из вулканизированной резины (типа буна) наматывается с большим перекрытием и под натяжением. Обладая высокой эластичностью, даже при значительных изгибах кабеля эта лента полностью покрывает алюминиевую оболочку.

В СССР для уплотнения системами К-60 освоен выпуск высокочастотных симметричных одночетверочных кабелей с медными жилами, кордельно стирофлексной изоляцией в алюминиевой оболочке с защитным покрытием (марки МКСАП и МКСЛПБП). Кабель марки МКСАП имеет полиэтиленовый шланг поверх алюминиевой оболочки с промежуточным слоем битума и используется для прокладки на трассах, где не требуется защита цепей от влияния электрифицированных железных дорог, а также в районах, где редко бывают грозы. Кабель марки МКСАПБП имеет броню из двух стальных проволок и дополнительный наружный полиэтиленовый шланг. Этот кабель прокладывается вдоль электрифицированных железных дорог и в грозовых районах.

В США широко распространены конструкции кабелей связи, в которых, для оболочки алюминий используется в различных комбинациях со сталью и полиэтиленом (конструкции СТАЛПЭТ и АЛПЭТ), В этих кабелях для лучшего использования в качестве электростатического и электромагнитного экранов алюминий накладывается в виде гофрированной в поперечном направлении ленты с продольным швом внахлестку.

Для обеспечения водонепроницаемости и предохранения от коррозии алюминиевый экран покрывается массой из полиизобутилена, а снаружи накладывается внешняя оболочка из полиэтилена (АЛПЭТ). В конструкции СТАЛПЭТ поверх алюминиевого экрана накладывается гофрированная стальная оболочка, покрытая сплавом олова со свинцом. Алюминиевая оболочка имеет продольный запаянный шов, а полиэтиленовая оболочка накладывается без полиизобутиленового компаунда.

Для некоторых типов радиочастотных кабелей алюминий применяется для внешнего провода. За рубежом ряд мощных радиочастотных (фидерных) кабелей имеет внешний провод из бесшовной алюминиевой трубы. В данном случае главным преимуществом алюминия является его легкость. Внешний алюминиевый проводник коаксиальных кабелей может быть также гофрированным. Подобные кабели за последнее время активно разрабатываются в Японии. Внутренний проводник этих кабелей изготовляется из медной трубки или проволоки, а для изоляции используются полиэтилен, пористый полиэтилен и полистирол в виде шайб, трубок, корделя или сплошной изоляции.

Применение алюминия для токопроводящих жил кабелей, которые в процессе эксплуатации подвергаются перемещениям или изгибам, ограничено из-за пониженных по сравнению с медью механических характеристик алюминия и из-за трудностей при выполнении соединений. Поэтому шланговые кабели с алюминиевыми токопроводящими жилами выпускаются в СССР в ограниченном количестве. Эти кабели имеют сечение не менее 10мм2 и в основном применяются там, где срок их службы ограничен по условиям применения (на стройках, при проведении ремонтных работ и т. п.). Естественно, что применение алюминия в данном случае вызвано желанием сэкономить дефицитную медь и обеспечить кабели. В ЧССР подобные кабели выпускаются сечением 16 мм 2 и выше, кроме того, начат выпуск сварочных кабелей с алюминиевой жилой сечением 70 мм2 и выше. Все эти кабели имеют резиновую изоляцию.

В тех случаях, когда требуется улучшить механические характеристики токопроводящих жил, что особенно важно для шланговых и контрольных кабелей, установочных проводов, а также некоторых типов кабелей связи, вместо меди может применяться не чистый алюминий, а алюминиевые сплавы на основе системы Al —Mg —Si . Так, сплав VUK-33E довольно широко применяется в Чехословакии; во Франции для тральных кабелей с резиновой изоляцией фирма Trefimetaux использует сплав Алюфлекс .

В отечественной кабельной промышленности начинает находить применение сплав марки АВ-Е, химической основой которого является система А l —Mg —Si —Fe . Катанка из этого сплава изготовляется методом непрерывного литья и проката и имеет диаметр 9,0 мм. Технология непрерывного литья и проката является более прогрессивной и экономически более целесообразной по сравнению с прессованием из круглых слитков, применяемым в ряде стран. Применение прессования, очевидно, связано с тем обстоятельством, что сплавы системы А1—Mg —Si имеют повышенную горячеломкость , особенно выявляющуюся при непрерывном литье и прокате (появление горячих трещин в результате напряжений, вызванных усадкой при кристаллизации). При литье и прокате сплава АВ-Е удалось исключить тре-щинообразование путем введения в состав сплава, некоторых компонентов.

Механические и электрические характеристики катанки и проволоки из - сплава АВ-Е приведены в табл. 10-2.

Проволока из сплава АВ-Е в несколько раз превосходит алюминий по изгибостойкости и стойкости при испытаниях на ползучесть.

Установочные провода с жилами из алюминиевого сплава марки АСПВ и поливинилхлоридной изоляцией выпускаются сечением 2,5—16 мм2. Проволока, применяемая для этих проводов, должна иметь временное сопротивление разрыву не менее 10 кгс/мм 2 , условный предел текучести при расчетной длине образца 200 мм не менее 4,2 кгс/мм2, число перегибов не менее 20.

Токопроводящая жила провода должна быть одно-проволочной и иметь удельное электрическое сопротивление при 20° С не более 0,030 ом-мм2/м.

Сплав АВ-Е рекомендуется также для применения в контрольных кабелях и проводах с резиновой изоляцией, прокладываемых в трубах. Для применения в контрольных кабелях проволока из сплава АВ-Е должна иметь предел прочности при растяжении не менее 11,5 кгс/мм 2 , относительное удельное удлинение не менее 3%.

В ближайшее время предполагается также использовать алюминиевый сплав для жилы гибких шланговых кабелей (марки АсКРПТ , АсКРПТН и т. д.) сечением 16—95 мм 2 (сечение заземляющей жилы соответственно 10—35 мм2). Диаметр отдельных проволок для таких кабелей составляет 0,52—0,68 мм; число проволок — от 49 до 266. Проволока из алюминиевого сплава, применяемая для гибких шланговых кабелей, должна иметь временное сопротивление разрыву не меньше 12 кгс/мм?, относительное удлинение не меньше 12%, удельное электрическое сопротивление не больше 0,0295 ом-ммг /м.