Особенности конструкции ... кабельной продукции chainflex®
Полный ассортимент кабелей www.giga-tools.ru
С точки зрения клиента энергосистема должна просто надежно функционировать. Это предполагает безупречную работу всех ее компонентов, включая применяемые кабели. Как раз здесь и возникали в 80-е годы проблемы. Обусловленные постоянно – часто даже скачкообразно – растущими нагрузками вследствие растущей автоматизации, кабели все чаще и чаще выходили из строя, хотя сама энергетическая система функционировала безупречно. Скручивание кабеля и повреждение жил в крайних случаях приводили к остановке всего производства и вызывали высокие издержки.
Чтобы изменить это igus® выступил с инициативой. Компания igus® первой разработала комплексные системы энергоцепей, которые поставляются от одного поставщика, включая системную гарантию. Кабели chainflex® и энергоцепи испытываются вместе и затем оптимизируются. На основе накопленного с 1989 ноу-хау и серии тщательных и дорогостоящих экспериментов разработаны конструктивные принципы, которые на сегодняшний день помогают предотвращать выход из строя оборудования во всем мире.
Как можно предотвратить эффект скручивания кабеля „штопор“?
Понятие „штопор“ в данном случае не обозначает полезный инструмент для любителя вин, а обозначает длительную деформацию кабеля вследствие слишком высокого напряжения – что ведет в большинстве случаев к обрыву жил. Почему так происходит? Как можно пред-отвратить „штопоры“? Решающую роль играет здесь – наряду с разумной укладкой всех энергетических цепей - конструкция кабелей. Принципиальное отличие между послойным и пучковым сплетением жил см рис.1 и 2.
Качество послойной скрутки
Послойное скручивание существенно проще изготавливается, и поэтому на рынке предлагаются кабели по низким ценам как „пригодные для энергоцепей“. То, что привлекает на первый взгляд, может оказаться, тем не менее, дорогой ошибкой, если скручивание кабеля - „штопор“ парализует все работающее устройство. Как возникают эти проблемы? Для ответа поможет взгляд на конструкцию кабеля смотри рис.1
При послойном сплетении жилы кабеля располагаются в нескольких слоях около центра более или менее плотным сплетением в большинстве случаев относительно прямо и с экструдированной оболочкой. У экранированных кабелей применяется обвертка жил тканью или фольгой. Что происходит с таими конструкциями, к примеру, 12-жильным кабелем при работе?
В процессе сгибания цепь сжимает в движении во внутреннем радиусе жилы и растягивает их во внешнем радиусе. В большинстве случаев в начале это работает хорошо , так как эластичность материала еще достаточна. Уже скоро усталость материала вызывает постоянные деформации, жилы растягиваются и разрушают оболочку: „штопор“ возникает очень быстро и после этого, как правило, следует в большинстве случаев разрыв жил.
Специальная скрутка жил – надежна и проверена многие миллионы раз с 1989 года
Скутка жил устраняет эти проблемы, благодаря ее неоднократно проверенной надежной внутренней конструкции элементов. Вначале сплетаются с особым шагом скрутки отдельные проводники и далее изготовленные жилы снова сплетаются с особым шагом. При больших поперечных сечениях это происходит вокруг элемента, особо устойчивого к растяжению. Следующий шаг - это дополнительная скрутка этих жил вокруг устойчивого к растяжению внутреннего элемента, надежного центрального элемента смотри рис. 2.
В результате этих многоразовых скручиваний жилы неоднократно меняют на равном расстоянии внутренний и внешний радиус согнутого кабеля. Сжимание и растяжение выравниваются вокруг устойчивого к растяжению шпагата, который дает скрутке необходимую внутреннюю стабильность. Таким образом, скрутка остается также и при наивысшем напряжении при изгибах стабильной смотри рис.3.
Рис. 4: Защищенный, “пригодный для цепей“ кабель управления после 400.000 двойных подъемов при факторе изгиба от 10 x d
Что такое EMV проблемы и обрывы экрана кабеля?
2 задачи должны выполнять экранирования кабеля:
- Защита сигналов кабеля от внешних влияний
- Защита от передачи наружу каких-либо влияний
Обе задачи равно важны, так как недостаточные сигналы могут вести к значительным убыткам в применяемых устройствах также, как и у внешних устройств. Далее этот пункт особенно проблематичен, так как ошибочную защиту обычно не узнать снаружи и поиск ошибки вместе с тем исключительно труден. Как такие проблемы могут вообще возникнуть?
Ответ лежит снова во внутренней конструкции самого кабеля: Сделана ли защита экрана для движения кабеля? Так просто сделать защиту для статичного кабеля, и настолько трудно гарантировать защиту кабеля для длительного движения.
К примеру, у так называемых „пригодных для цепей“ кабелей сложная скрутка фольгой или полотном. Она должна гарантировать разделение между жилами и сплетением экрана. То, что функционирует при статичном употреблении, часто не работает в движении. Так как фольга или полотно не производит соединение между скруткой, экраном и оболочкой и может размотаться при высоком требовании применения. В дальнейшем металлический экран касается изоляции жил – это гарантия короткого замыкания.
Словарь ошибок
Поломка жил
Поломка электрического кабеля из за сломанных медных проволок, вызванных механической пере-грузкой / нагрузкой отдельных жил при продол-жительном напряжении при изгибе. Причинами являются в большинстве случаев ошибочная скрутка и/или направления шага скрутки и длина.
Повреждение изоляции
Короткие замыкания на основании повреждения изоляции кабеля. Причиной может быть усталость материала при продолжительном напряжении при изгибе или истирании материала в пределах скрутки. Отдельные обрывы жил или сплетение экрана ведут к протыканию изоляции.
Штопор
Снаружи узнаваемая подобная винтам деформация всего кабеля, вызванная механической перегрузкой / нагрузкой при растяжении в изгибе кабеля. Причинами являются в большинстве случаев неблагоприятные конструктивные сооружения (Послойная скрутка, недостающее ядро, на „шланге“ плохо отлитая оболочка) и высокие напряжения при изгибе кабеля.
Истирание оболочки
Оболочка истирается вплоть до скрутки или общего экрана. Причинами является в большинстве случаев ошибочный выбор материала и/или неблагоприятные процессы экструзии, вследствие чего поверхность получается настолько плохой, что истирание неминуемо.
Вздутие и поломка оболочки
Оболочка становится мягкой и бесформенной, или ломается до скрутки/экрана. Причиной может быть ошибочный выбор материала относительно примененных масел или других химических материалов.
Потери экрана/EMV-Проблемы
Электромагнитные нарушения в пределах или за пределами электрического кабеля. Причина - это поломка плетения экрана из за механической нагрузки при ошибочном угле сплетения экрана. Следующими причинами являются свободные сплетения в фольге без опорных или очень открытых покрытий.
Также само изготовление экрана ведет к большим затратам времени и к большим денежным затратам, что в итоге ведет к тому, что применяются открытые экраны сплетения или совсем только простые обертки проволоки. Убытки очевидны: У открытых экранов в неподвижном состоянии есть только ограниченное действие экрана – движение и растяжение еще более сокращают эту защиту. Тип экрана - это очень важный пункт, который не представляется в некоторых каталогах.
Эти слабые стороны устраняет igus®, у которого примерно до 70% линейного и примерно 90% оптического покрытия кабеля с оптимизированной внутренней конструкцией. Таким образом, у почти всех экранированных кабелей chainflex® используется отлитая под давлением внутренняя оболочка кабеля. Эта „вторая оболочка“ выполняет 2 задачи:
- Она удерживает конструкцию сплетения и ведет отдельные жилы как бы по каналу.
- Она служит как твердая и круглая основа для очень тесно прилегаемого экрана.
Обрывы экрана кабеля – и как их избежать
Также при изготовлении экрана можно сделать многое правильно – или же многое ошибочно. Важный параметр здесь - угол плетения. Таким образом, нужно учитывать у так называемых „пригодных для цепей“ кабелей, как правило, нагрузку при растяжении экрана внешнего радиуса кабеля. Если еще и при этом неблагоприятный угол плетения, то нагрузка при растяжении увеличивается еще больше, и возможность обрыва экрана кабеля тоже увеличивается. Последствиями являются сокращенное действие экрана вплоть до коротких замыканий, если острые проволочные концы прокалывают полотно или фольгу в жилы кабеля. Важное указание: Если экран двигается внутри оболочки легко назад и вперед, то экран в большинстве случаев уже не подходит для энергетических систем! igus® подходит идеально:
Установленный в длительных опытах угол плетения экрана нейтрализует силы тяги и подходит оптимально для энергоцепей
Со стабильной внутренней оболочкой экран не может двигаться бесконтрольно.
Сам экран имеет защиту от скручивания в конструкции сплетения.
Истирание и поломка оболочки
В то время как внутренние ошибки кабеля едва ли можно обнаружить внешне, то проблемы оболочки сразу же бросаются в глаза. Оболочка - это первая защита для сложного внутреннего мира. Поэтому сломанные, стертые и разбухшие оболочки - это серьезный недостаток. Чтобы этого избежать, клиенты igus® могут выбрать из 7 различных материалов оболочки кабеля для соответствующих воздействий окружающей среды.
Экструдированная под давлением оболочка
Все же, не только материал, но и изготовление играет здесь важную роль. Таким образом, оболочка у так называемых „пригодных для цепей“ кабелей в большинстве случаев делается под простым давлением, и не дает таким образом нужную прочность для конструкции скрутки, которая необходима при постоянных изгибах. Конструкция скрутки может расплестись.
igus® является первым производителем систем энергоцепей, изготавливающим „экструдированную под высоким давлением“ оболочку.
Здесь материал оболочки экструдируется под высоким давлением между наполненным тальком сплетением жил и обеспечивает тем самым, чтобы сплетение не раскрывалось, а жилы были проложены как в канале. Особенный признак при этом типе производства состоит в том, что промежутки, которые возникают при скрутке между жилами, заполняются под высоким давлением экструзии полностью с материалом оболочки. Вместе с тем, материал оболочки образует канал, и жилы могут находиться в определенном движении. Оболочка представляет вследствие этого дополнительно опорную функцию для скрутки. смотри рис. 2.
Высококачественное плетение igus® кабелей chainflex®
- Устойчивый к растяжению внутренний элемент
- Плетение жил
- Экструдированная под высоким давлением внутренняя оболочка у экранированных кабелей
- Закрытое сплетение экрана
- Оптимизированный угол сплетения экрана
- Экструдированная под давлением оболочка
7 основных правил для хорошего кабеля
1. Устойчивый к растяжению центральный элемент
В зависимости от числа жил и поперечного сечения, свободное пространство образуется в середине кабеля. Оно должно быть заполнено прочным центральным элементом (не из отходов, как это часто бывает). Тем самым, конструкция плетения остается всегда защищенной, и предотвращается движение жил в середину кабеля.
2. Структура проводника
При выборе структуры проводника наивысшая гибкость не оказалась наилучшим решением. С очень тонкими отдельными проводничками можно реализовать очень гибкие проводники, однако, они способствуют образованию узлов и петель. В долгих сериях опытов согласованная комбинация из диаметра проволоки, шага и направления скрутки дала наилучшее решение для устойчивых к изгибанию кабелей.
3. Изоляция жил
Изолирующие материалы должны быть изготовлены таким образом, чтобы они не склеивались в кабеле. Кроме того, у изоляции есть еще и задача защищать скрутку проводников. C этой целью применяются только самые высококачественные, под высоким давлением экструдированные ПВХ - или TPE материалы, которые зарекомендовали себя миллионы раз в применяемых системах энергоцепей.
4. Скрутка
Конструкция скрутки должна быть изготовлена с оптимальным коротким шагом скрутки вокруг стабильного, устойчивого к растяжению центрального элемента. Который, тем не менее, на основании использованных материалов изоляции, должен быть определенно подвижен, в пределах скрутки. С 12 жилами необходимо начинать скрутку жил в связку.
5. Внутренняя оболочка
Вместо недорогих тканей или наполнителей нужно при-менять экструдированную под высоким давлением внутреннюю оболочку. Таким образом, конструкция сплетения остается всегда в продольном направлении. Кроме того, конструкция плетения не может расплестись или сдвинуться в сторону.
6. Экранирование
Общий экран должен быть изготовлен надежно с оптимальным углом плетения экрана вокруг экструдированной под давлением оболочки. Ослабленные открытые сплетения или совсем недостаточные плетения значительно уменьшают EMV защиту, и могут быстро выходить из строя из-за обрывов экрана. Весь экран выполняет дополнительную защиту конструкции сплетения от скручивания.
7. Внешняя оболочка
Оптимизированная со стороны материала внешняя оболочка может выполнять самые различные требования: от устойчивости к ультрафиолету до гибкости при низких температурах, устойчивости к маслам, до оптимизации к затратам. Но должно быть одно общее: материал оболочки должен быть высокоизносостойким, однако, не должен клеиться, должен быть гибким, но должен также и защищать. В любом случае, оболочка должна быть экструдирована под высоким давлением.