اجزای ساختاری محصولات سیم و کابل را می‌توان به طور کلی به چهار بخش ساختاری اصلی تقسیم کرد: هادی‌ها، لایه‌های عایق، لایه‌ها و غلاف‌های محافظ، و همچنین عناصر پرکننده و عناصر کششی و غیره. با توجه به الزامات استفاده و سناریوهای کاربردی محصولات، برخی از محصولات دارای ساختارهای بسیار ساده‌ای هستند و تنها یک جزء ساختاری، یعنی سیم، دارند، مانند سیم‌های بدون روکش هوایی، سیم‌های زنجیره‌ای، شینه‌های مسی-آلومینیومی (شینه‌ها) و غیره. عایق الکتریکی خارجی این محصولات با استفاده از عایق‌ها و فاصله مکانی در حین نصب و چیدمان (یعنی با استفاده از عایق هوا) تضمین می‌شود.
اکثریت قریب به اتفاق محصولات سیم و کابل دقیقاً شکل مقطع یکسانی دارند (با نادیده گرفتن خطاهای تولید) و به شکل نوارهای بلند هستند. این امر با توجه به ویژگی استفاده از آنها برای تشکیل مدارها یا کویل‌ها در سیستم‌ها یا تجهیزات تعیین می‌شود. بنابراین، هنگام مطالعه و تجزیه و تحلیل ترکیب ساختاری محصولات کابلی، فقط مشاهده و تجزیه و تحلیل از روی مقاطع عرضی آنها ضروری است.
در زیر تجزیه و تحلیل دقیقی از ترکیب ساختار کابل و مواد کابل ارائه شده است:
۱. ترکیب ساختار کابل: هادی
سیم‌ها اساسی‌ترین و ضروری‌ترین اجزای اصلی برای محصولاتی هستند که وظیفه انتقال اطلاعات جریان یا موج الکترومغناطیسی را بر عهده دارند. سیم مخفف هسته رسانا است.
چه موادی در هادی‌های کابل وجود دارد؟ جنس هادی‌ها معمولاً از فلزات غیرآهنی با رسانایی الکتریکی عالی مانند مس و آلومینیوم ساخته می‌شود. کابل‌های نوری مورد استفاده در شبکه‌های ارتباط نوری که در سه دهه گذشته به سرعت توسعه یافته‌اند، از فیبرهای نوری به عنوان هادی استفاده می‌کنند.
۲. ترکیب ساختار کابل: لایه عایق
لایه عایق، جزئی است که محیط سیم را می‌پوشاند و به عنوان یک عایق الکتریکی عمل می‌کند. یعنی می‌تواند تضمین کند که جریان منتقل شده یا امواج الکترومغناطیسی، امواج نور فقط در امتداد سیم حرکت می‌کنند و به بیرون جریان نمی‌یابند. پتانسیل روی هادی (یعنی اختلاف پتانسیل ایجاد شده با اشیاء اطراف، یعنی ولتاژ) را می‌توان ایزوله کرد. یعنی لازم است هم عملکرد انتقال عادی سیم و هم ایمنی اشیاء خارجی و افراد تضمین شود. سیم‌ها و لایه‌های عایق دو جزء اساسی هستند که باید برای تشکیل محصولات کابلی (به جز سیم‌های لخت) وجود داشته باشند.
مواد عایق کابل چیستند: در سیم و کابل‌های امروزی، طبقه‌بندی مواد عایق کابل عمدتاً در دو دسته قرار می‌گیرد: پلاستیک و لاستیک. مواد پلیمری غالب هستند و باعث ایجاد طیف گسترده‌ای از محصولات سیم و کابل مناسب برای کاربردهای مختلف و الزامات محیطی می‌شوند. مواد عایق رایج برای سیم و کابل شامل پلی وینیل کلرید (PVC) است،پلی اتیلن شبکه ای (XLPE)، فلوروپلاستیک‌ها، ترکیبات لاستیکی، ترکیبات لاستیکی اتیلن پروپیلن و مواد عایق لاستیکی سیلیکونی.
۳. ترکیب ساختار کابل: غلاف
وقتی محصولات سیم و کابل در محیط‌های مختلف نصب و مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید اجزایی وجود داشته باشند که از کل محصول، به ویژه لایه عایق، محافظت کنند. این لایه، غلاف است. از آنجا که مواد عایق باید از خواص عایق الکتریکی عالی از هر نوع برخوردار باشند، لازم است که خلوص بسیار بالا و محتوای ناخالصی بسیار کمی از مواد وجود داشته باشد. اغلب، در نظر گرفتن ظرفیت محافظتی آن در برابر دنیای خارج غیرممکن است. بنابراین، ساختارهای محافظ مختلف باید مسئول مقاومت در برابر نیروهای مکانیکی مختلف از خارج (یعنی نصب، محل استفاده و در حین استفاده)، مقاومت در برابر محیط جوی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی یا روغن‌ها، جلوگیری از آسیب بیولوژیکی و کاهش خطرات آتش‌سوزی باشند. وظایف اصلی غلاف‌های کابل، ضد آب بودن، ضد شعله بودن، مقاومت در برابر آتش و جلوگیری از خوردگی است. بسیاری از محصولات کابل که به طور خاص برای محیط‌های خارجی خوب (مانند محیط‌های تمیز، خشک و داخلی عاری از نیروهای مکانیکی خارجی) طراحی شده‌اند، یا آن‌هایی که دارای مواد عایقی هستند که ذاتاً دارای مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر آب و هوا هستند، می‌توانند بدون جزء لایه محافظ کار کنند.
چه نوع موادی برای غلاف کابل وجود دارد؟ مواد اصلی غلاف کابل شامل لاستیک، پلاستیک، روکش، سیلیکون و محصولات مختلف فیبری و غیره است. ویژگی‌های لایه محافظ لاستیکی و پلاستیکی نرمی و سبکی است و به طور گسترده در کابل‌های تلفن همراه استفاده می‌شود. با این حال، از آنجایی که هر دو ماده لاستیکی و پلاستیکی درجه خاصی از نفوذپذیری آب دارند، فقط زمانی می‌توان از آنها استفاده کرد که از مواد پلیمری بالا با مقاومت رطوبتی بالا به عنوان عایق کابل استفاده شود. سپس برخی از کاربران ممکن است بپرسند که چرا از پلاستیک به عنوان لایه محافظ در بازار استفاده می‌شود؟ در مقایسه با ویژگی‌های غلاف‌های پلاستیکی، غلاف‌های لاستیکی خاصیت ارتجاعی و انعطاف‌پذیری بالاتری دارند، در برابر پیری مقاوم‌تر هستند، اما فرآیند تولید آنها نسبتاً پیچیده‌تر است. غلاف‌های پلاستیکی خواص مکانیکی و مقاومت در برابر آب بهتری دارند و منابع فراوانی دارند، قیمت پایینی دارند و به راحتی پردازش می‌شوند. بنابراین، آنها بیشتر در بازار استفاده می‌شوند. باید توسط همکاران صنعت ذکر شود که نوع دیگری از غلاف فلزی نیز وجود دارد. غلاف‌های فلزی نه تنها دارای عملکرد محافظت مکانیکی هستند، بلکه عملکرد محافظی ذکر شده در زیر را نیز دارند. آنها همچنین دارای خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت فشاری و کششی و مقاومت در برابر آب هستند که می‌توانند از ورود رطوبت و سایر مواد مضر به داخل عایق کابل جلوگیری کنند. بنابراین، آنها به طور گسترده به عنوان غلاف برای کابل‌های برق عایق کاغذی آغشته به روغن با مقاومت رطوبتی ضعیف استفاده می‌شوند.
۴. ترکیب ساختار کابل: لایه محافظ
لایه محافظ یک جزء کلیدی در محصولات کابلی برای دستیابی به ایزولاسیون میدان الکترومغناطیسی است. این لایه نه تنها می‌تواند از نشت سیگنال‌های الکترومغناطیسی داخلی و تداخل آنها با ابزارهای خارجی، کنتورها یا سایر خطوط جلوگیری کند، بلکه از ورود امواج الکترومغناطیسی خارجی به سیستم کابل از طریق کوپلینگ نیز جلوگیری می‌کند. از نظر ساختاری، لایه محافظ نه تنها در قسمت بیرونی کابل قرار می‌گیرد، بلکه بین جفت‌ها یا گروه‌های سیم در کابل‌های چند رشته‌ای نیز وجود دارد و "صفحه‌های ایزولاسیون الکترومغناطیسی" چند سطحی را تشکیل می‌دهد. در سال‌های اخیر، با افزایش الزامات برای کابل‌های ارتباطی با فرکانس بالا و ضد تداخل، مواد محافظ از کاغذهای متالیزه سنتی و نوارهای کاغذی نیمه‌هادی به مواد کامپوزیتی پیشرفته‌تری مانند ... تکامل یافته‌اند.نوارهای مایلار فویل آلومینیومی، نوارهای فویل مسی مایلار و نوارهای مسی. ساختارهای محافظ رایج شامل لایه‌های محافظ داخلی ساخته شده از پلیمرهای رسانا یا نوارهای نیمه رسانا، و همچنین لایه‌های محافظ خارجی مانند پوشش طولی نوار مسی و توری مسی بافته شده است. در میان آنها، لایه بافته شده بیشتر از مس قلع اندود شده برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌کند. برای سناریوهای کاربردی خاص، مانند کابل‌های فرکانس متغیر با استفاده از نوار مسی + محافظ کامپوزیت سیم مسی، کابل‌های داده با استفاده از پوشش طولی فویل آلومینیومی + طراحی ساده، و کابل‌های پزشکی که به لایه‌های بافته شده مسی با روکش نقره با پوشش بالا نیاز دارند. با ظهور دوران 5G، ساختار محافظ ترکیبی نوار کامپوزیت آلومینیوم-پلاستیک و بافت سیم مسی قلع اندود شده به راه حل اصلی برای کابل‌های فرکانس بالا تبدیل شده است. رویه صنعت نشان می‌دهد که لایه محافظ از یک ساختار جانبی به یک جزء اصلی مستقل کابل تبدیل شده است. انتخاب مواد برای آن نیاز به در نظر گرفتن جامع ویژگی‌های فرکانس، عملکرد خمشی و عوامل هزینه برای برآورده کردن الزامات سازگاری الکترومغناطیسی سناریوهای کاربردی مختلف دارد.
5. ترکیب ساختار کابل: ساختار پر شده
بسیاری از محصولات سیم و کابل چند رشته‌ای هستند. به عنوان مثال، اکثر کابل‌های برق ولتاژ پایین، کابل‌های چهار رشته‌ای یا پنج رشته‌ای (مناسب برای سیستم‌های سه فاز) هستند و کابل‌های تلفن شهری در 800 جفت، 1200 جفت، 2400 جفت تا 3600 جفت عرضه می‌شوند. پس از کابل‌کشی این هسته‌ها یا جفت‌های سیم عایق‌دار (یا کابل‌کشی گروهی چندین بار)، دو مشکل وجود دارد: یکی اینکه شکل آنها گرد نیست و دیگری اینکه شکاف‌های بزرگی بین هسته‌های سیم عایق‌دار وجود دارد. بنابراین، باید در حین کابل‌کشی یک ساختار پرکننده اضافه شود. ساختار پرکننده برای این است که قطر بیرونی کابل را نسبتاً گرد کند، که برای پیچیدن و اکستروژن غلاف مفید است و همچنین ساختار کابل را پایدار و قسمت داخلی را محکم می‌کند. در حین استفاده (هنگام کشش، فشرده‌سازی و خم شدن در حین ساخت و نصب)، نیرو به طور یکنواخت و بدون آسیب رساندن به ساختار داخلی کابل اعمال می‌شود. بنابراین، اگرچه ساختار پرکننده یک ساختار کمکی است، اما ضروری نیز هست و مقررات دقیقی در مورد انتخاب مواد و طراحی شکل آن وجود دارد.
مواد پرکننده کابل: به طور کلی، پرکننده‌های کابل‌ها شامل نوار پلی‌پروپیلن، طناب PP نبافته، طناب کنفی یا مواد نسبتاً ارزان ساخته شده از لاستیک بازیافتی هستند. برای استفاده به عنوان ماده پرکننده کابل، باید ویژگی‌های زیر را داشته باشد: عدم ایجاد اثرات نامطلوب بر هسته عایق کابل، عدم جذب رطوبت، عدم تمایل به انقباض و عدم خوردگی.
۶. ترکیب ساختار کابل: عناصر کششی
محصولات سیم و کابل سنتی برای مقاومت در برابر نیروهای کششی خارجی یا نیروهای کششی ناشی از وزن خود، به لایه زره غلاف متکی هستند. ساختارهای معمول، زره نوار فولادی و زره سیم فولادی هستند (به عنوان مثال، برای کابل‌های زیردریایی، سیم‌های فولادی ضخیم با قطر 8 میلی‌متر استفاده می‌شوند و برای تشکیل لایه زره پیچانده می‌شوند). با این حال، برای محافظت از فیبرهای نوری در برابر نیروهای کششی جزئی و جلوگیری از تغییر شکل جزئی فیبرها که می‌تواند بر عملکرد انتقال تأثیر بگذارد، ساختار کابل فیبر نوری به روکش اولیه و ثانویه و همچنین اجزای نیروی کششی اختصاصی مجهز شده است. علاوه بر این، اگر کابل هدفون یک تلفن همراه ساختاری داشته باشد که در آن سیم مسی ظریف یا نوار مسی نازک به دور رشته‌های فیبر مصنوعی پیچیده شده و یک لایه عایق در قسمت بیرونی اکسترود شده باشد، این رشته فیبر مصنوعی عنصر کششی است. در نتیجه، در محصولات ویژه، کوچک و انعطاف‌پذیر توسعه یافته در سال‌های اخیر که نیاز به استفاده‌های خمشی و پیچشی متعدد دارند، عناصر کششی نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند.
چه موادی برای اجزای کششی کابل در نظر گرفته شده است: نوارهای فولادی، سیم‌های فولادی و فویل‌های فولادی ضد زنگ
زمان ارسال: ۲۵ آوریل ۲۰۲۵