КАБЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГИБКИЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям электрических гибких кабелей, предназначенных для нестационарной прокладки в наземных и подземных условиях, а также внутри помещений и присоединения передвижных машин, механизмов и оборудования к электрическим сетям и к передвижным источникам электрической энергии, включая силовые и вспомогательные цепи.
Известны конструкции электрических гибких кабелей марки КГ на напряжение 660 В по ТУ 16.К73.05-93, год ввода 1993, Россия, и марки КГЭ на напряжение 6 кВ по ТУ 16.К73.02-88, год ввода 1989, Россия, содержащие одну или несколько медных токопроводящих жил, изоляцию жил из резины и наружную резиновую оболочку. Кабели марки КГЭ дополнительно содержат экраны по жилам и изоляции жил из электропроводящей резины. Недостатками данных конструкций гибких кабелей являются:
- низкая рабочая температура жил (не более 75°C);
- пониженное электрическое сопротивление изоляции;
- повышенная масса;
- пониженная стойкость к многократным перегибам и истиранию;
- пониженная морозостойкость (до минус 40°C);
- повышенная горючесть;
- низкая стойкость к воздействию масел и топлив;
- повышенная трудоемкость изготовления;
- низкий срок службы.
В настоящее время все более широкое применение находят гибкие кабели с изоляцией токопроводящих жил, экранами и наружной оболочкой, выполненными из экструдируемых термопластичных материалов. При использовании данных материалов существенно снижается трудоемкость изготовления кабелей, а также повышаются их эксплуатационные характеристики.
Ближайшим по своим параметрам к полезной модели является кабель для подвижного состава рельсового транспорта по патенту №69677 на полезную модель, Россия (прототип), содержащий скрученные медные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из олефинового термоэластопласта, и наружную полимерную оболочку из поливинилхлоридного пластиката. Недостатки прототипа:
- пониженная рабочая температура жил (не более 90°C);
- пониженное удельное электрическое сопротивление изоляции жил;
- пониженная стойкость к многократным перегибам;
- пониженная стойкость к воздействию масел и топлива;
- ограничение области применения.
Недостатки прототипа снижают эксплуатационные характеристики и область применения гибких кабелей. Кабели по прототипу используются только для подвижного состава рельсового транспорта.
Технической задачей полезной модели является разработка кабеля электрического гибкого, превосходящего прототип по основным характеристикам, а также более качественного и надежного, предназначенного для нестационарной прокладки в любых условиях. Технический результат достигается тем, что изоляция жил выполнена из динамически вулканизованных олефиновых термоэластопластов.
Общим признаком прототипа и предлагаемого технического решения является наличие токопроводящих жил, изолированных олефиновым термоэластопластом и наружной полимерной оболочки. В то же время предложенный кабель отличается от известного тем, что изоляция жил выполнена из динамически вулканизованных олефиновых термоэластопластов. Олефиновые термоэластопласты (ТЭП) по прототипу - материалы, получаемые смешением олефинового каучука с олефиновым термопластом. Смесевые олефиновые ТЭП при повышенных температурах (более 90°C) обладают неудовлетворительными физико-механическими свойствами и имеют невысокую стойкость к агрессивным средам. В связи с этим область применения смесевых ТЭП ограничена. Наиболее перспективными являются динамически вулканизованные олефиновые ТЭП, благодаря широкому температурному интервалу работоспособности, высоким физико-механическим характеристикам и повышенной стойкости к агрессивным средам. Динамически вулканизованные олефиновые ТЭП получают путем интенсивного механического смешения олефинового каучука с олефиновым термопластом при одновременной вулканизации каучука в процессе смешения. При этом за счет частичной или полной вулканизации каучуковой фазы с помощью различных вулканизующих систем (серной, смоляной, пероксидной, силановой) появляется возможность осуществлять модифицирование физико-механических и эксплуатационных характеристик материалов. Это достигается благодаря образованию характерной гетерофазной структуры, представляющей собой мелкодисперсную (субмикронную) вулканизованную фазу каучука в непрерывной среде термопласта. При вулканизации каучука происходит увеличение вязкости расплава смеси до максимальных значений. За счет больших сдвиговых деформаций мелкодисперсные частички резины размером 1-2 мкм равномерно распределяются в объеме термопласта. При этом существенно изменяются свойства материала. Прежде всего, пропорционально степени сшивки возрастают прочность и относительное удлинение при разрыве. Одновременно снижается до нуля предел текучести при растяжении полимера. По физико-механическим характеристикам динамически вулканизованные ТЭП близки к резинам, но, в отличие от них, новые материалы способны перерабатываться на оборудовании для термопластов по безотходной технологии. В качестве олефинового каучука используют этиленпропилендиеновый каучук. В качестве олефинового термопласта чаще всего используют полипропилен. Могут быть использованы также полиэтилен, блоксополимер этилена с пропиленом, сополимеры этилена с α-олефинами C5-C9. В качестве вулканизующей добавки используют серу, фенольные смолы, органические пероксиды, полигидросилоксаны.
15
Для изоляции токопроводящих жил гибкого кабеля авторами полезной модели разработан динамически вулканизованный алкендиеновый ТЭП изоляционный марки АТЭПи ТУ 2243-047-50289046-2013, год ввода 2013, Россия, на основе этиленпропилендиенового каучука и полипропилена с удельным электрическим сопротивлением 5·10 Ом·см и длительно-допустимой температурой нагрева 130°C. Для наружной оболочки гибкого кабеля разработан смесевой винилнитрильный ТЭП с повышенной маслобензостойкостью марки ТЭПмб ТУ 2243-047-50289046-2013, год ввода 2013, Россия, на основе поливинилхлоридной смолы и бутадиенакрилонитрильного каучука. Для экранов гибкого кабеля разработан электропроводящий смесевой винилнитрильный ТЭП марки ТЭПэп по ТУ 2243-047-50289046-2013, содержащий техуглерод. Основные токопроводящие жилы кабеля по полезной модели могут быть выполнены из сверхтонких проволок алюминия или его сплавов, модифицированных редкими или редкоземельными металлами, или щелочными или щелочноземельными металлами, или полупроводниковыми материалами, или их смесями, в том числе из проволок сверхпластичных сплавов алюминия с ультрамелкозернистой или нанокристаллической структурой.
Кабель электрический гибкий по полезной модели (фиг.) содержит одну или несколько основных токопроводящих жил (ТПЖ) 1, экраны 2 по основным ТПЖ из электропроводящих эластомеров или без них, изоляцию 3 жил из динамически вулканизованных олефиновых термоэластопластов, экраны 4 по изоляции основных ТПЖ из электропроводящих эластомеров или без них, разделительный слой 5 из полимерных материалов или без него, одно или двухслойную наружную полимерную оболочку 6. Перечень токопроводящих жил, входящих в различные марки гибкого кабеля: основные (фазные) жилы, нулевая жила или жила заземления, вспомогательные жилы цепей освещения, контроля и управления.
Предложенный авторами полезной модели гибкий кабель на напряжение 6 кВ изготавливается по следующей технологии. Основные токопроводящие жилы 1 скручивают на крутильной машине из одного или нескольких концентрических повивов стренг (скрученных пучков проволок), по спирали в чередующихся направлениях с определенным шагом скрутки. При этом одну стренгу размещают в центре жилы. Верхний повив стренг должен иметь левое направление кручения. Направление скрутки проволок в стренгу - левое. Во время скрутки ТПЖ может уплотняться обжимными роликами. При уплотнении жилы снижается диаметр кабеля и повышаются его эксплуатационные характеристики. На основные токопроводящие жилы 1 последовательно наносятся экструзией экран 2 из электропроводящего термоэластопласта марки ТЭПэп, изоляция 3 из электроизоляционного термоэластопласта марки АТЭПи, экран 4 из электропроводящего термоэластопласта марки ТЭПэп. Внутренний экран 2 или изоляция 3 должны отделяться от жилы без повреждений. Изоляция жил должна плотно прилегать к экранам. Отслоения экранов от изоляции не допускаются. На вспомогательные жилы, нулевую жилу и жилу заземления наносится экструзией изоляция из электроизоляционного термоэластопласта марки АТЭПи. На жилу заземления допускается не наносить изоляцию. Изолированные токопроводящие жилы скручиваются вместе на крутильной машине. Направление скрутки жил - правое. Поверх скрученных жил накладывается разделительный слой 5 из полимерной пленки или нетканого полотна. Поверх разделительного слоя наносится экструзией одно или двухслойная оболочка 6 из маслобензостойкого термоэластопласта марки ТЭПмб. При этом внутренний слой оболочки может быть изготовлен из электропроводящего ТЭП. Жилы кабеля при разделке должны отделяться друг от друга и от оболочки без повреждения изоляции и экрана.
Применяемые для изготовления предлагаемого кабеля материалы выпускаются серийно.
Преимущества нового кабеля:
- высокая технологичность при изготовлении;
- высокие эксплуатационные характеристики;
- повышенная надежность и долговечность;
- более широкая область применения.
Кабели электрические гибкие по полезной модели с изоляцией жил, выполненной из динамически вулканизованных олефиновых термоэластопластов, прошли всесторонние испытания на кабельных заводах РФ с положительными результатами. Налажено производство данных кабелей.