Электрический кабель для цепей управления и контроля

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электротехнике, в частности к конструкции электрических кабелей преимущественно для цепей управления и контроля, а также передачи данных в сооружениях промышленного, транспортного и энергетического назначения, в частности, в объектах атомной энергетики.
Уровень техники
Из уровня техники известно большое число конструкций электрических кабелей.
В качестве наиболее близкого аналога выбран известный электрический кабель для цепей управления и контроля, содержащий сердечник, поверх которого последовательно расположены поясная изоляция, экран и оболочка из термопластичного материала, упомянутый сердечник выполнен в виде скрученных элементарных четырехпарных пучков, каждый из которых образован скрученными в пары и снабженными изоляцией токопроводящими жилами (RU 83875, опубликовано 03.02.2009). Недостатком данного известного кабеля для цепей управления и контроля является ограниченный срок эксплуатации и ухудшение электрических и механических параметров в условиях длительной эксплуатации.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, решаемая настоящей полезной моделью, состоит в создании электрического кабеля для цепей управления и контроля, обладающего длительным сроком эксплуатации и высокой надежностью в условиях длительной эксплуатации.
Достигаемый технический результат состоит в повышении надежности кабеля за счет сохранения стабильности, по меньшей мере, в течении шестидесяти лет эксплуатации электрических и механических параметров и пожаробезопасности кабеля в условиях длительной эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что электрический кабель для цепей управления и контроля содержит, по крайней мере, восемь токопроводящих жил, снабженных изоляцией из термопластичного материала, упомянутые токопроводящие жилы скручены попарно с образованием, по крайней мере, четырех пар, упомянутые пары токопроводящих жил скручены между собой с образованием элементарного четырехпарного пучка, который в свою очередь скручен в сердечник, поверх упомянутого сердечника последовательно расположены поясная изоляция, экран и оболочка из термопластичного материала, при этом упомянутая оболочка выполнена из сшитой полимерной безгалогеновой композиции, имеющей значения диэлектрической проницаемости от 2 до 6 и температурного индекса не менее 110 для времени 20000 часов, а упомянутая изоляция выполнена из сшитой полимерной безгалогеновой композиции, имеющей значение диэлектрической проницаемости от 2 до 6 и температурного индекса не менее 100 для времени 20000 часов.
Указанный технический результат достигается также тем, что упомянутые токопроводящие жилы выполнены однопроволочными из медной или медной луженой проволоки.
Указанный технический результат достигается также тем, что упомянутые токопроводящие жилы выполнены многопроволочными из медных или медных луженых проволок.
Указанный технический результат достигается также тем, что упомянутый элементарный четырехпарный пучок обмотан по спирали скрепляющим элементом из синтетического материала с шагом не более 300 мм, при этом упомянутый скрепляющий элемент в каждом пучке имеет свой цвет.
Указанный технический результат достигается также тем, что изоляция каждой токопроводящей жилы имеет свой цвет и дополнительную маркировку в виде поперечных полос для каждого элементарного пучка.
Указанный технический результат достигается также тем, что поверх каждой токопроводящей жилы расположен термический барьер, выполненный из слюдосодержащей ленты или стекловолокна.
Указанный технический результат достигается также тем, что экран выполнен в виде обмотки из металлической или металлополимерной ленты, под которой проложен медный луженый контактный проводник.
Указанный технический результат достигается также тем, что экран выполнен в виде оплетки из медных или медных луженых проволок.
Указанный технический результат достигается также тем, что каждая пара в пределах одного элементарного четырехпарного пучка скручена с шагом, отличающимся от шага скрутки других пар в пределах этого же элементарного четырехпарного пучка.
Отличительной особенностью конструкции электрического кабеля в соответствии с настоящей полезной моделью является оптимальный подбор материалов, геометрических параметров элементов и конструкции кабеля.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показано поперечное сечение однопучкового кабеля.
На Фиг. 2 показано поперечное сечение трехпучкового кабеля.
Осуществление полезной модели
В современных условиях компьютеризированные средства управления, контроля и передачи данных получают широкое распространение в системах автоматики, телемеханики, измерительно-испытательных комплексах и системах управления в самых различных областях. Надежность и безопасность таких систем определяется надежностью, безопасностью и долговечностью кабельных изделий. Одним из наиболее ответственных с точки зрения требований к безопасности является, например, область атомной энергетики. Изделия, предназначенные для эксплуатации на атомных станциях, должны сохранять свою высокую функциональную и эксплуатационную надежность длительное время при заданных внешних воздействиях.
Последние происшествия со сложными техническими системами, в частности с объектами атомной энергетики, показывают, что одной из основных причин техногенных аварий является ухудшение со временем эксплуатационных свойств оборудования, которое приводит к критическим отказам, особенно в условиях длительной эксплуатации. Требования к условиям и срокам безопасной эксплуатации электрического оборудования постоянно повышаются и регулируются многочисленными регламентами, в частности, нормами и правилами в области атомной энергетики (например, Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций НП-031-01).
Основными причинами потери кабельными изделиями работоспособности и свойств пожаробезопасности являются: ухудшение свойств полимерных материалов элементов кабелей в результате их старения в процессе длительной эксплуатации.
В процессе старения полимерных материалов происходит постоянное их разрушение - деструкция. Этот процесс протекает с разрывов основной макромолекулярной цепи, что приводит к снижению молекулярной массы полимера.
Являясь необратимой химической реакцией, деструкция приводит к нежелательным изменениям в структуре полимеров в процессе их длительной эксплуатации. Происходит постоянное ухудшение физико-механических параметров полимерных материалов элементов кабеля вплоть до растрескивания его изоляции и оболочки, что приводит к ухудшению электрических параметров изоляции и оболочки кабеля и в конечном счете к потере работоспособности кабеля.
Эксплуатационные свойства электрических кабелей определяются совокупностью его электрических, механических, физических и иных свойств, которые оказывают взаимное влияние друг на друга. Настоящая полезная модель обеспечивает достижение указанного технического результата, в том числе, оптимальным сочетанием материалов и конструктивных размеров элементов кабеля.
Как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, электрический кабель содержит сердечник 3, поверх которого последовательно расположены поясная изоляция 4, экран 5 и оболочка 6 из термопластичного материала. На Фиг. 1 показан вариант, в котором сердечник 3 выполнен в виде одного элементарного четырехпарного пучка, образованного скрученными в пары токопроводящими жилами 1. На Фиг. 2 показан трехпучковый вариант кабеля, в котором сердечник 3 выполнен из скрученных с определенным шагом трех элементарных четырехпарных пучков 8. Количество элементарных четырехпарных пучков в кабеле зависит от назначения и области применения кабеля. В случае нескольких элементарных четырехпарных пучков, сердечник 3 образуется путем их скручивания.
Каждый элементарный четырехпарный пучок образован скрученными в пары и снабженными изоляцией 2 из полимерного материала токопроводящими жилами 1.
Оболочка 6 выполнена из сшитой полимерной безгалогеновой композиции, имеющей значения диэлектрической проницаемости от 2 до 6 и температурного индекса не менее 110 для времени 20000 часов. Изоляция 2 выполнена из сшитой полимерной безгалогеновой композиции, имеющей значение диэлектрической проницаемости от 2 до 6 и температурного индекса не менее 100 для времени 20000 часов.
Указанные выше значения диэлектрической проницаемости материала изоляции 2 и оболочки 6 определены по методике, установленной стандартом IEC 60216-1. Целесообразно обеспечить значение удельной теплоты сгорания материала оболочки 6 и изоляции 2 от 13 МДж/кг до 23 МДж/кг при определении по методике, установленной стандартом ISO 5660-1.
Целесообразно, чтобы каждая пара в пределах одного элементарного четырехпарного пучка была скручена с шагом, отличающимся от шага скрутки других пар в пределах этого же элементарного четырехпарного пучка. Это позволит уменьшить взаимное влияние между рабочими парами кабеля и тем самым увеличить значение переходного затухания между рабочими парами кабеля.
Токопроводящие жилы 1 могут быть выполнены однопроволочными из медной или медной луженой проволоки.
Токопроводящие жилы 1 также могут быть выполнены многопроволочными из медных или медных луженых проволок для повышения надежности.
Каждый элементарный четырехпарный пучок 8 может быть обмотан по спирали скрепляющим элементом в виде нитей или лент из синтетического материала с шагом не более 300 мм.
2
Экран 5 целесообразно выполнить в виде обмотки из металлической или металлополимерной ленты (например, алюмополимерной ленты) с толщиной алюминиевого слоя не менее 0,05 мм, под которой проложен медный луженый контактный проводник 7 сечением 0,2-0,8 мм.
Также, экран 5 может быть выполнен в виде оплетки из медных или медных луженых проволок.
Поясная изоляция 4 может быть выполнена в виде обмотки лентой из полимерного материала или в виде оболочки из полимерного материала.
Изоляцию 2 каждой токопроводящей жилы 1 каждого элементарного пучка целесообразно выполнить различным основным цветом и дополнительной расцветкой в виде поперечных полос для облегчения монтажа и тестирования целостности.
Поверх каждой токопроводящей жилы 1 может быть расположен термический барьер, выполненный из слюдосодержащей ленты или стекловолокна, толщиной от 0,1 мм до 0,2 мм. Это позволяет обеспечить работоспособность кабеля в условиях воздействия пламени.
Кабель в соответствии с настоящей полезной моделью может быть изготовлен на известном промышленном оборудовании с использованием известных технологий.
Полезная модель работает следующим образом.
Осуществляют прокладку кабеля и его подключение к электрическим устройствам. Цветовое отличие изоляции токопроводящих жил и скрепляющих элементов элементарных пучков позволяет быстро осуществлять соединение кабелей между собой, а также присоединение кабеля к оконечным устройствам.
Указанное сочетание материалов изоляции и оболочки позволяет обеспечить стабильность электрических, механических и физико-механических параметров кабеля и сохранить его работоспособность в течении длительной эксплуатации.