Die Strukturkomponenten von Draht- und Kabelprodukten lassen sich im Allgemeinen in vier Hauptteile unterteilen:Dirigenten, Isolierschichten, Abschirm- und Schutzschichten sowie Füllkomponenten und Zugelemente. Je nach Nutzungsanforderungen und Anwendungsszenarien sind einige Produktstrukturen recht einfach und bestehen nur aus Leitern als Strukturbestandteil, wie z. B. blanke Freileitungen, Kontaktnetzdrähte, Kupfer-Aluminium-Sammelschienen (Sammelschienen) usw. Die äußere elektrische Isolierung dieser Produkte sind bei der Installation auf Isolatoren und räumliche Distanz (z. B. Luftisolierung) angewiesen, um die Sicherheit zu gewährleisten.
1. Dirigenten
Leiter sind die grundlegendsten und unverzichtbarsten Komponenten, die für die Übertragung von Informationen über elektrischen Strom oder elektromagnetische Wellen innerhalb eines Produkts verantwortlich sind. Leiter, oft auch als leitfähige Drahtkerne bezeichnet, bestehen aus hochleitfähigen Nichteisenmetallen wie Kupfer, Aluminium usw. Glasfaserkabel, die in den letzten dreißig Jahren in sich schnell entwickelnden optischen Kommunikationsnetzen verwendet wurden, verwenden optische Fasern als Leiter.
2. Isolationsschichten
Diese Komponenten umhüllen die Leiter und sorgen so für eine elektrische Isolierung. Sie sorgen dafür, dass sich der übertragene Strom bzw. elektromagnetische/optische Wellen nur entlang des Leiters und nicht nach außen ausbreitet. Isolationsschichten verhindern, dass das Potenzial (d. h. die Spannung) auf dem Leiter die umgebenden Objekte beeinflusst, und gewährleisten sowohl die normale Übertragungsfunktion des Leiters als auch die äußere Sicherheit für Objekte und Personen.
Leiter und Isolationsschichten sind die beiden grundlegenden Komponenten, die für Kabelprodukte erforderlich sind (mit Ausnahme von blanken Drähten).
Unter verschiedenen Umgebungsbedingungen während der Installation und im Betrieb müssen Draht- und Kabelprodukte über Komponenten verfügen, die Schutz bieten, insbesondere für die Isolationsschicht. Diese Komponenten werden als Schutzschichten bezeichnet.
Da Isoliermaterialien über hervorragende elektrische Isoliereigenschaften verfügen müssen, ist eine hohe Reinheit bei minimalem Verunreinigungsgehalt erforderlich. Allerdings können diese Materialien oft nicht gleichzeitig Schutz vor äußeren Faktoren bieten (z. B. mechanische Kräfte während der Installation und Verwendung, Beständigkeit gegenüber atmosphärischen Bedingungen, Chemikalien, Ölen, biologischen Bedrohungen und Brandgefahr). Diesen Anforderungen werden verschiedene Schutzschichtaufbauten gerecht.
Bei Kabeln, die speziell für günstige Außenumgebungen konzipiert sind (z. B. saubere, trockene Innenräume ohne äußere mechanische Kräfte) oder in Fällen, in denen das Isolierschichtmaterial selbst eine gewisse mechanische Festigkeit und Klimabeständigkeit aufweist, ist möglicherweise keine Schutzschicht erforderlich eine Komponente.
4. Abschirmung
Es handelt sich um eine Komponente in Kabelprodukten, die das elektromagnetische Feld innerhalb des Kabels von externen elektromagnetischen Feldern isoliert. Selbst zwischen verschiedenen Aderpaaren oder Gruppen innerhalb von Kabelprodukten ist eine gegenseitige Isolierung erforderlich. Die Abschirmschicht kann als „elektromagnetischer Isolationsschirm“ beschrieben werden.
Seit vielen Jahren betrachtet die Industrie die Abschirmschicht als Teil des Schutzschichtaufbaus. Es wird jedoch vorgeschlagen, es als separate Komponente zu betrachten. Dies liegt daran, dass die Funktion der Abschirmschicht nicht nur darin besteht, die innerhalb des Kabelprodukts übertragenen Informationen elektromagnetisch zu isolieren und zu verhindern, dass sie austreten oder externe Instrumente oder andere Leitungen stören, sondern auch zu verhindern, dass externe elektromagnetische Wellen in das Kabelprodukt eindringen elektromagnetische Kopplung. Diese Anforderungen unterscheiden sich von herkömmlichen Schutzschichtfunktionen. Darüber hinaus wird die Abschirmschicht nicht nur außen im Produkt angebracht, sondern auch zwischen jedem Aderpaar oder mehreren Adernpaaren in einem Kabel platziert. Im Laufe des letzten Jahrzehnts hat sich die Vielfalt abgeschirmter Strukturen aufgrund der rasanten Entwicklung von Informationsübertragungssystemen mithilfe von Drähten und Kabeln sowie der zunehmenden Anzahl von Störquellen elektromagnetischer Wellen in der Atmosphäre vervielfacht. Das Verständnis, dass die Abschirmschicht ein grundlegender Bestandteil von Kabelprodukten ist, hat sich weithin durchgesetzt.
5. Füllstruktur
Viele Draht- und Kabelprodukte sind mehradrig, beispielsweise sind die meisten Niederspannungsstromkabel vier- oder fünfadrige Kabel (geeignet für Dreiphasensysteme) und städtische Telefonkabel haben eine Länge von 800 bis 3600 Paaren. Nach der Kombination dieser isolierten Adern oder Aderpaare zu einem Kabel (oder mehrfacher Gruppierung) entstehen unregelmäßige Formen und große Lücken zwischen den isolierten Adern oder Aderpaaren. Daher muss bei der Kabelkonfektionierung eine Füllstruktur eingearbeitet werden. Der Zweck dieser Struktur besteht darin, beim Aufwickeln einen relativ gleichmäßigen Außendurchmesser aufrechtzuerhalten und so das Umwickeln und Extrudieren der Hülle zu erleichtern. Darüber hinaus gewährleistet es die Stabilität des Kabels und die Integrität der inneren Struktur, indem es die Kräfte während des Gebrauchs (Dehnung, Kompression und Biegung während der Herstellung und Verlegung) gleichmäßig verteilt, um Schäden an der inneren Struktur des Kabels zu verhindern.
Daher ist die Füllstruktur zwar hilfreich, aber notwendig. Für die Materialauswahl und Gestaltung dieser Struktur bestehen detaillierte Vorschriften.
Herkömmliche Draht- und Kabelprodukte sind in der Regel auf die gepanzerte Schutzschicht angewiesen, um äußeren Zugkräften oder der durch ihr Eigengewicht verursachten Spannung standzuhalten. Typische Strukturen umfassen Stahlbandpanzerungen und Stahldrahtpanzerungen (z. B. die Verwendung von 8 mm dicken Stahldrähten, die zu einer Panzerschicht verdrillt sind, für Unterseekabel). Um jedoch bei Glasfaserkabeln die Faser vor geringen Zugkräften zu schützen und geringfügige Verformungen zu vermeiden, die die Übertragungsleistung beeinträchtigen könnten, werden Primär- und Sekundärbeschichtungen sowie spezielle Zugkomponenten in die Kabelstruktur integriert. Beispielsweise wird bei Kopfhörerkabeln für Mobiltelefone ein feiner Kupferdraht oder ein dünnes Kupferband, das um eine synthetische Faser gewickelt ist, mit einer Isolierschicht extrudiert, wobei die synthetische Faser als Zugkomponente fungiert. Insgesamt spielen Zugelemente in den letzten Jahren bei der Entwicklung spezieller kleiner und flexibler Produkte, die mehrere Biegungen und Drehungen erfordern, eine bedeutende Rolle.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. Dezember 2023