Стойкость изоляции к продавливающим нагрузкам

При прочих равных условиях весьма важным требованием при выборе материала изоляции кабелей управления является стойкость такой изоляции к продавливающим нагрузкам. Продавливающие нагрузки, действующие на изоляцию жил, органически присущи многожильным кабелям, в том числе и кабелям управления в силу особенностей их конструкции (скрученный сердечник). Поэтому в отличие от монтажных или установочных проводов, для которых значительные продавливающие нагрузки могут возникнуть только при условии жесткого монтажа, для кабелей управления такие нагрузки являются постоянными и различные монтажные и эксплуатационные воздействия могут их только усилить. В связи с этим была разработана методика оценки стойкости изоляции многожильных кабелей к продавливающим нагрузкам и проведены исследования этой характеристики для изолированных жил разных типов. Испытания проводились на установке, показанной на рис. 3-5. Два отрезка 6 (изолированной жилы длиной 0,5 м) располагались на металлической подставке 5 крест-накрест под углом друг к другу, примерно соответствующим углу скрутки изолированных жил в кабель. Все это устройство помешалось в термостат 2, в котором устанавливалась температура, соответствующая максимальной рабочей температуре кабеля. Затем на изолированные жилы в месте их пересечения устанавливалась плита 4 с 2 начальным грузом /. После получасовой выдержки при заданной температуре к жилам прикладывалось испытательное напряжение 1500 В. Если образцы выдерживали испытательное напряжение, к начальному грузу добавлялся дополнительный груз 3, и вся процедура повторялась до пробоя образцов. Критерием стойкости изолированных жил к продавливанию являлся суммарный груз, при котором образцы не выдерживали испытания. Результаты испытаний на стойкость к продавливанию изолированных жил кабелей управления разных типов приведены в таблице.
Анализ данных табл. 3-6 показывает, что наибольшей стойкостью к продавливанию обладают кабели с комбинированной изоляцией из полиэтилена и капрона и фторопласта-40111. Учитывая высокие электрические характеристики полиэтилена и его малую плотность, а также то обстоятельство, что в настоящее время имеется отечественное высокопроизводительное оборудование для одновременного наложения полиэтилена и капрона, для кабелей управления нормальной нагревостойкости наиболее перспективным видом изоляции следует считать комбинированную изоляцию из полиэтилена и капрона. Что касается фторопласта-40Ш, то его применение в качестве изоляции кабелей управления нормальной нагревостойкости, как отмечалось выше, является вынужденным и экономически неоправданным.
Изоляцию из поливинилхлоридного пластиката и незащищенного полиэтилена следует считать малоперспективной ввиду более низкой надежности такой изоляции по сравнению с комбинированной изоляцией из полиэтилена и капрона.
Принципиально толщина изоляции жил кабелей управления выбирается так же, как и толщина изоляции низковольтных монтажных проводов. В основу этого выбора положен метод оценки уровня коэффициентов вариации значений пробивных напряжений отрезков изолированных жил с разной толщиной изоляции. В результате строится зависимость, показанная на рисунке, и по ней выбираются оптимальные для данного материала толщины изоляции, соответствующие минимальным значениям коэффициентов вариации.
Особенностью выбора толщины изоляции жил кабелей управления является то, что проводов толщина изоляции в отличие от монтажных для экранированных жил выбирается, как правило, большей, чем для неэкранированных. Это объясняется тем, что экраны изолированных жил, выполненные в виде оплеток из медных проволок, в конструкции кабельного сердечника являются источниками возможного механического повреждения и последующего электрического пробоя изоляции. Во-первых, сама технология изготовления таких экранов неизбежно вызывает обрывы отдельных проволок в оплетке. Коротко подстриженные концы этих проволок при приложении напряжения вызывают местные увеличения напряженности электрического поля, что сказывается на пробивном напряжении, и, главное, при определенных условиях могут прокалывать изоляцию. Опасность таких проколов особенно велика в период монтажа и эксплуатации при изгибах кабеля или при воздействии на него продавливающих нагрузок. Во-вторых, наличие различных технологических нагревов кабеля при изготовлении оболочек (особенно при вулканизации оболочек из резины) приводит к тому, что оплетка врезается в изоляцию, оставляя на ее поверхности рифленые отпечатки. В результате среднее пробивное напряжение экранированных жил кабелей управления при одной и той же толщине изоляции всегда меньше, чем неэкранированных, а разброс значений этого параметра, как правило, больше, причем существенно увеличивается после воздействия на кабели различных механических нагрузок.
В таблице приведены сравнительные данные по статистическим параметрам распределений значений пробивных напряжений для изолированных жил кабелей управления разных типов в экране и без экрана в исходном состоянии, после скрутки их в кабель и после многократных изгибов кабеля. Оценка указанных статистических параметров проводилась по результатам испытаний 25-метровых отрезков изолированных жил каждого типа по формулам, где U, а и С — соответственно среднее значение пробивного напряжения, стандартное отклонение и коэффициент вариации, а  N — общее количество образцов для каждой серии испытаний.
Только в кабелях с комбинированной изоляцией из полиэтилена и капрона наличие поверх изоляции электрического экрана в виде оплетки из медных проволок практически не приводит к снижению электрической прочности, что лишний раз говорит о перспективности этой конструкции. Для всех остальных видов изоляции наличие экрана заметно снижает пробивное напряжение, что вынуждает выбирать большую толщину изоляции для экранированных жил. Рекомендуемые толщины изоляции для экранированных и неэкранированных токопроводящих жил кабелей управления приведены в таблице.
Электрические экраны изолированных жил кабелей управления выполняются в виде оплетки из медной проволоки. Подробные исследования по выбору оптимальных параметров оплеток для электрических экранов проведены инженером В. П. Иноземцевым и изложены в [Л. 1]. В. П. Иноземцев показал, что для частот помехо-несущего поля до 10 МГц оптимальная плотность оплетки лежит в пределах 70— 75%. Увеличение плотности оплетки выше этого значения влечет за собой необоснованный перерасход цветных металлов и увеличение массы цепей управления.
Угол оплетки рекомендуется выбирать в диапазоне 55—70°. Рекомендуемый диаметр проволоки для оплетки в зависимости от диаметра изолированной жилы приведен в табл. 3-9.

Яндекс.Метрика