Кабельная промышленность является одной из важных отраслей, обеспечивающих жизненно-важные объекты народного хозяйства своей продукцией, а также возможность доступа населения к современным достижениям цивилизации.
Широкий ассортимент кабелей основан на большом количестве сфер его использования, каждой из которых необходим свой материал с различными эксплуатационными характеристиками. Применяется в: электрооборудовании для судо- и авиастроении, высоковольтных линиях электропередач, линиях снабжения электроэнергией заводов, предприятий и транспорта, магистральных линиях связи.
Следует отметить, что в России производится примерно 20000 разновидностей проводов и кабелей.
Производство кабеля
Кабель представляет собой изолированный проводник, используемый для передачи электрического тока. Назначение и условия эксплуатации определяют его конструктивные особенности. Основными элементами кабеля являются: один или несколько изолированных между собой и помещенных в оболочку проводников, а также изоляция, экран, заполнитель, сердечник, металлическая и внешняя броня. В готовое изделие могут входить все или только часть перечисленных составляющих.
Сырье для производства кабеля
В качестве проводникового металла в большинстве случаев используется обладающая хорошей электропроводностью катанка. Это медная толстая заготовка диаметром 10 мм. Также может использоваться сплав меди и кадмия, алюминий или оптоволокно. Для изоляции используют пластикат поливинилхлоридный, полиэтилен, синтетические и натуральные волокносодержащие материалы, фторопласт, лаки, каучук, пропитанную специальным составом кабельную бумагу.
Процесс производства кабеля
Технологический процесс производства осуществляется в несколько этапов на автоматизированной линии. Здесь все этапы изготовления выполняются в определенном порядке на специальном оборудовании.
Волочение катанки
Первый этап производства кабельно-проводниковой продукции начинается с первичной обработки медной катанки, из которой будет сделана токопроводящая основа кабелей. Ее изготавливают из медных катодов посредством непрерывного литья и прокатки.
В цехе грубого волочения, полученная от поставщика медная катанка, под давлением протягивается через волочильный механизм (волока). Диаметр его канала значительно меньше диаметра катанки, поэтому на выходе получается тонкая и длинная проволока – пасьма, которая впоследствии превратится в стенгу – многопроволочную структуру. Для смазки во время волочения используют эмульсию.
Отжиг
Процесс волочения катанки снижает пластичность и проводимость меди. Чтобы проводник восстановил первоначальные свойства и для предотвращения окисления, проволоку нагревают в вакуумных или паровых печах до определенной температуры, а затем охлаждают до комнатной. Эту процедуру называют отжигом. Температурный режим и время выдержки пасьмы в печи зависит от диаметра проволоки, ее требуемых и исходных характеристик.
Скрутка пасьмы в стренгу
По окончании отжига, подготовленная пасьма наматывается на катушки. Одновременно с нескольких из них пасьма подается в крутильную машину. Здесь происходит ее скрутка в стренгу – токопроводящую жилу, являющейся основой для будущего провода. Тип скрутки выбирают в соответствии с требуемой прочностью на растяжение, гибкостью и электротехническими характеристиками будущего кабеля. Существует несколько видов скрутки: шнуровая, пучковая, правое или левое направление.
Жилы, объединенные скручиванием в стренгу, вновь равномерно при постоянном натяжении и скорости наматываются на катушку.
Нанесение изоляции
Готовый для нанесения изоляции многопроволочный провод поступает в приемный бункер экструдера, где проходя по роликам, нагревается до 1500С. Это улучшает адгезию с будущим изоляционным слоем и предотвращает образование на поверхности изделия воздушных включений.
В экструдере гранулированный ПВХ пластикат под воздействием температуры расплавляется до однородной массы, которая под давлением поступает в головку экструдера. Здесь она проходит через зазор между матрицей и дорном, и в виде изоляционной оболочки наносится на медную проволоку.
По окончании этой операции изоляция кабеля еще горячая и не затвердевшая. За головкой экструдера расположена ванна с холодной водой, в которую погружается изолированная жила и охлаждается до заданной температуры, что предотвращает деформацию защитной оболочки. После ванны провод подается в устройство для обдувки воздухом и сушки, а затем наматывается на бобины.
Скрутка изолированных жил
В процессе производства кабеля изолированные жилы скручиваются. Скрутка необходима для повышения гибкости жил, их уплотнения и снижения потерь электроэнергии в броне и оболочках. Для этого используются дисковые крутильные машины, оборудованные крутильными устройствами, где отдельные провода соединяются в токопроводящие жилы и неизолированные провода, которые после фиксируется прочной нитью.
Экранирование/бронирование
Чтобы защитить кабель от помех, создаваемых близлежащими кабелями, высокочастотными устройствами и от воздействия электромагнитных полей, образуемых токами, проходящими по кабелю, необходимо проводить его экранирование. Оно выполняется с использованием металлических экранов, посредством напыления на внутреннюю поверхность корпусов проводящего материала и экранированием проводов. Экран кабеля может изготавливаться из специальной электропроводящей бумаги, фольги или тонких металлических лент.
Токоведущие жилы бронированного кабеля надежно защищены от механических повреждений дополнительной оболочкой из прочного материала. Такой кабель используется для прокладки подземных линий электропередач и монтажа на открытом пространстве. К его достоинствам относятся: высокая прочность, влагостойкость, антикоррозийные свойства, долговечность, значительный температурный диапазон эксплуатации.
Нанесение изоляции
На заключительном этапе производства кабеля скрученные жилы направляются на экструзионную линию, где на них наносится общая изоляция. Существует несколько видов изоляционных материалов:
- Полимерный пластикат – имеют высокую механическую прочность и водостойкость, хорошие изоляционные характеристики, теплостойкость к низким температурам, инертность к агрессивным веществам.
- Металл – гарантирует долговременную защиту от механических воздействий и препятствует проникновению влаги внутрь.
- Резина – обладает гибкостью даже при отрицательных температурах.
После нанесения изоляции кабель поступает в емкость с охлажденной водой, где изоляция должна охладиться до 60-700С. При недостаточном охлаждении может произойти смятие изоляции или смещение жилы. Затем кабель поступает в аппарат, наносящий заданную маркировку через определенное расстояние.
Намотка на бобины
Готовый кабель сматывается на бобину, конструкция которой защищает изделие от возможной деформации.
Испытание кабеля
Завершающая процедура – это испытание кабеля повышенным напряжением. Она дает возможность оценить состояние изделия, определить сопротивление проводников и возможные недостатки изоляции, возникшие в процессе изготовления. Для этого концы кабеля подсоединяют к блоку высоковольтных испытаний, подключенному в свою очередь к компьютеру. По окончании испытаний распечатывается документ с подробными данными проверки, на него ставится печать ОТК и роспись ответственного лица.
После этого новый кабель упаковывается и поступает на склад готовой продукции предприятия.