ГИБКИЙ СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, а более конкретно - к силовым электрическим кабелям, которые могут быть использованы при открытых горных работах для присоединения экскаваторов и других передвижных механизмов и электроустановок к электрическим сетям с изолированной нейтралью при номинальном напряжении переменного тока 6 кВ.
Известен кабель силовой гибкий по патенту на полезную модель №69308. Он содержит три основные токопроводящие жилы с холодостойкой резиновой изоляцией, вспомогательную жилу, на которую наложена изоляция из полимера повышенной жесткости, и жилу заземления. Все жилы находятся в резиновой оболочке. Сверху оболочки из резины наложен изоляционный слой из поливинилхлоридного пластиката ярко-оранжевого цвета, который позволяет увеличить физико-механическую прочность оболочки кабеля и избежать возможности наезда техники на кабель. Поскольку основные токопроводящие жилы кабеля по патенту на полезную модель №69308 не экранированы, не исключается влияние друг на друга электрических сигналов, передающихся по токопроводящим жилам, что ведет к снижению помехоустойчивости кабеля.
Из уровня техники известны также гибкие экранированные силовые кабели. Особенностью большинства таких кабелей является наличие экранов различного конструктивного исполнения, предназначенных для отключения кабеля от сети в аварийных ситуациях. Известен силовой экранированный гибкий кабель (ТУ16. К73. 02-88), предназначенный для присоединения экскаваторов и других передвижных механизмов к электрическим сетям с изолированной нейтралью при номинальном напряжении переменного тока 6 кВ. Этот известный кабель содержит три основные токоведущие медные жилы, изолированную вспомогательную жилу и неизолированную жилу заземления. Основные токоведущие жилы имеют внутренний и наружный экраны из электропроводящей резины. Между экранами наложена изоляция из резины. Изоляция вспомогательной жилы выполнена тоже из резины. Для защиты от механических воздействий и от действий света и тепла все жилы имеют общую двухслойную оболочку из резины. Недостатком является, во-первых, выполнение оболочки черного цвета, поскольку она выполнена из резины, имеющей, как правило, черный цвет. Водители часто не видят кабель, а при наезде техники на кабель двухслойная оболочка из резины часто повреждается. Во-вторых, не обеспечена равнопрочность всех элементов из-за низкой по сравнению с основными жилами стойкости вспомогательной жилы при изгибах и растягивающих нагрузках. Перечисленные недостатки снижают эксплуатационную надежность кабеля.
Известен гибкий экранированный силовой кабель по свидетельству РФ на полезную модель №27965. Этот гибкий экранированный силовой кабель по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок к заявляемому и принят за прототип. Гибкий экранированный силовой кабель по свидетельству РФ на полезную модель №27965 содержит три основные токопроводящие жилы на напряжение 6 кВ, жилу заземления и вспомогательную жилу. Каждая основная токопроводящая жила имеет внутренний и внешний экраны, выполненные из электропроводящей резины. Между экранами наложена изоляция из резины. Вспомогательная жила покрыта изоляцией из полимера повышенной жесткости, например из блоксополимера этилена с пропиленом. Все жилы находятся в оболочке, состоящей из двух слоев резины - внутренней и наружной. Выполнение изоляции вспомогательной жилы из полимера повышенной жесткости исключает необратимые пластические деформации при изгибах кабеля, ведущие к разрушению материала вспомогательной токопроводящей жилы. За счет этого повышается эксплуатационная надежность кабеля. Однако кабель с оболочкой из резины, как и в предыдущем аналоге, имеет черную окраску. На черном фоне угля и породы водители большегрузной техники часто его не видят и совершают наезд. При наезде техники на кабель двухслойная оболочка из резины часто повреждается. Эти повреждения в свою очередь отрицательно сказываются на эксплуатационной надежности кабеля, поскольку приводят к выходу его из строя. К тому же нарушается безопасность использования кабеля. Экраны, выполненные из электропроводящей резины, не обеспечивают надежное быстродействующее отключение кабеля при пробоях в изоляции основных токопроводящих жил в случае высокого рабочего напряжения и при других возникающих аварийных ситуациях. Чтобы исключить пробои изоляции при высоком напряжении, необходимо увеличить толщину резиновой изоляции основных токопроводящих жил. От этого снижается гибкость кабеля и появляется вероятность пробоя изоляции из-за ионизации в изоляции за счет повышенного напряжения и увеличения массы резины.
Задача полезной модели - повысить эксплуатационную надежность кабеля и обеспечить необходимую безопасность его использования.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в повышении прочности кабеля при одновременном повышении его гибкости.
Технический результат достигается следующим образом. Заявляемый в качестве полезной модели гибкий силовой кабель, как и прототип, содержит три основные токопроводящие жилы. Каждая из основных токопроводящих жил имеет внутренний экран, выполненный из электропроводящей резины, и внешний экран. Между внутренним и внешним экранами расположена изоляция из резины. Кабель содержит также вспомогательную токопроводящую жилу с изоляцией, выполненной из полимера повышенной жесткости, например из блоксополимера этилена с пропиленом или из термопластичного материала, неизолированную жилу заземления и оболочку. В отличие от прототипа заявляемый гибкий силовой кабель дополнительно содержит еще одну неизолированную жилу заземления и заполнители. Отличием является также то, что внешний экран каждой основной токопроводящей жилы выполнен в виде комбинированной оплетки из медной проволоки, луженной оловом или покрытой оловянно-свинцовым припоем с номинальным содержанием олова не менее 40%, и синтетических нитей с номинальной линейной плотностью 58,8 текс. Плотность оплетки по меди составляет не менее 70%. Оболочка в заявляемом кабеле, наложенная поверх общей скрутки всех жил с заполнителями, выполнена из термопластичного полиуретана яркого цвета, например желтого или оранжевого.
Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемую полезную модель, среди известных технических решений не обнаружена, что подтверждает новизну заявляемой полезной модели.
Выполнение изоляции вспомогательной жилы из полимера повышенной жесткости обеспечивает ей, как и в прототипе, продольную жесткость, благодаря которой при изгибе жилы могут свободно перемещаться из зоны сжатия в зону растяжения. Это, в свою очередь, как и в прототипе, исключает необратимые пластические деформации при изгибах кабеля, ведущие к разрушению материала вспомогательной токопроводящей жилы, и тем самым повышает эксплуатационную надежность кабеля. Жилы заземления используются для подключения кабеля к стационарному контуру заземления и предотвращения пробоя кабеля. Они служат для однофазного замыкания на землю. Заполнители предназначены для заполнения пустот кабеля, придания необходимой правильной геометрической формы кабелю в процессе скрутки токопроводящих жил. Выполнение внешнего экрана в виде комбинированной оплетки из медной луженой проволоки и синтетических нитей повышают механическую прочность кабеля при воздействии раздавливающих и ударных нагрузок и обеспечивают электробезопасность за счет высокой проводимости меди. Кроме этого, наличие синтетических нитей повышает гибкость кабеля, поскольку они обеспечивают подвижность медной проволоки. Выполнение оболочки из полиуретана тоже способствует повышению прочности кабеля, поскольку известно, что полиуретан обладает высокой стойкостью к механическим и химическим внешним воздействиям и по многим параметрам превосходит резину. Так как предел прочности полиуретана значительно выше, чем у резины, он выдерживает нагрузки, разрушительные для резины. Яркий цвет оболочки кабеля позволяет избежать возможности наезда техники на кабель и предотвратить ее повреждение.
Далее полезная модель поясняется чертежом. На чертеже изображено поперечное сечение гибкого силового кабеля.
2
2
Кабель содержит три основные токопроводящие жилы 1, вспомогательную токопроводящую жилу 2, две неизолированные жилы заземления 3. Каждая основная токопроводящая жила 1 имеет внутренний экран 4 из электропроводящей резины и наружный комбинированный экран 5, выполненный в виде оплетки из медной проволоки, луженной оловом или покрытой оловянно-свинцовым припоем с номинальным содержанием олова не менее 40%, и синтетических нитей с номинальной линейной плотностью 58,8 текс. Плотность оплетки по меди - не менее 70%. Между экранами 4 и 5 наложена изоляция 6 из резины, поверх которой - лента из нетканого электропроводящего полотна (на чертеже не показана). Номинальное сечение основной токоведущей жилы составляет 16-70 мм, вспомогательной жилы и жилы заземления - 10 мм. Изоляция 7 вспомогательной жилы 2 выполнена из полимера повышенной жесткости, например из блоксополимера этилена с пропиленом или термопластичного материала. Все жилы 1, 2, 3 скручены вместе с заполнителями 8, которые могут быть выполнены, например, в виде жгутов из резины на основе синтетических нитей, и обмотаны синтетической пленкой. Поверх общей скрутки наложена оболочка 9 из термопластичного полиуретана желтого или оранжевого цвета. Номинальная толщина оболочки составляет 5 мм.
Полезная модель промышленно применима. Она может быть многократно использована с достижением указанного технического результата. Для изготовления гибкого силового кабеля применяются серийно изготавливаемые материалы. Например, основные токопроводящие жилы 1 выполнены из медной луженой проволоки марки ММЛ (ТУ 16.505.850) и соответствуют 5 классу гибкости. Резина для изоляции основных жил - типа РТЭПИ-1 (ТУ 16.К71.098). Резина для внутреннего экрана - типа РЭМ-1 (ТУ16.К73.018). Блоксополимер этилена с пропиленом для изоляции вспомогательной жилы - марки 02-МК (ТУ2211-001 - 36295287). Термопластичный материал для изоляции вспомогательной жилы и оболочки - марки «Elastollan». Оловянно-свинцовый припой - марок ПОС-40, ПОС-61. Нить синтетическая для оплетки по ГОСТ 28007. Возможно применение других равноценных материалов. Технология изготовления гибкого силового кабеля проста и доступна и не требует сложного специального оборудования. Она базируется на использовании традиционного промышленного кабельного оборудования и включает такие основные операции, как скрутку основных, вспомогательных токопроводящих жил и жил заземления, наложение внутреннего экрана, изоляции, наружного экрана, скрутку всех жил с заполнителями, обмотку синтетической пленкой, наложение оболочки. Кабели предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 55°С и относительной влажности 98% при напряжении переменного тока частотой 50 Гц до 6 кВ для основных токопроводящих жил и до 0,38 кВ - для вспомогательной жилы. Использование заключается в следующем: кабель присоединяют к передвижным механизмам. Под действием подающегося напряжения возникает электрический ток, который, распределяясь по всему сечению основной токопроводящей жилы 1, передается от источника к потребителю.