Сердечник кабеля

Зачем нужен сердечник в кабеле?

Наличие продольного усиливающего элемента позволяет значительно увеличить допустимую растягивающую нагрузку на кабельное изделие, то есть сделать его более прочным на разрыв. Благодаря такому усовершенствованию кабель с сердечником приобретает универсальные эксплуатационные свойства, а срок его службы существенно возрастает.

Важно!
В усиленном варианте становится возможным воздушный монтаж кабельных линий между опорами, расположенными на значительном удалении друг от друга. Использовать для этих целей обычные кабельные изделия типа ВВГ недопустимо: под нагрузкой они начнут растягиваться, провисать и деформироваться.

• Воздушные линии электропередачи (ВЛ) и самонесущие изолированные провода (СИП);
• Лифтовые установки и подъёмное оборудование;
• Крановые и конвейерные системы;
• Оптоволоконные кабели с центральным силовым элементом (ЦСЭ); 
• Любые трассы, где кабель испытывает значительные продольные нагрузки.

Типы сердечников для усиления кабелей. Модификации

Провода с укрепляющим конструкцию элементом условно подразделяются на два типа: изделия с металлическим и композитным сердечниками.

Стальная проволока

Наиболее распространённый вид сердечника — стальная проволока с защитным цинковым покрытием. Производится в соответствии с ГОСТ 3282-74 (проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения) и ГОСТ 7372-79 (проволока стальная канатная). Применяется в проводах для воздушных линий: марок АС, СИП-2 и аналогичных.К преимуществам этого вида армирования относят:

• Высокие прочностные показатели.
• Низкий коэффициент расширения.
• Сравнительно низкая стоимость. 

К недостаткам сердечников этого типа относят:

• их подверженность коррозии, что объясняется эксплуатацией таких кабелей на открытом воздухе (при повышенной влажности).
• относительно высокая масса по сравнению с композитными аналогами.

Дополнительная информация
Для улучшения защиты от коррозии ряд производителей применяет технологию плакирования стали алюминием. Стальные сердечники, плакированные алюминием, устойчивы к коррозионному воздействию и выдерживают рабочие температуры до 230–250 °C (данные варьируются в зависимости от конструкции и производителя; уточняйте по паспорту изделия).

Сердечник из сплава инвар

Инвар — сплав железа с никелем (содержание никеля около 36%). Его ключевое свойство — минимальный коэффициент теплового расширения (около 1,2×10⁻⁶ К⁻¹), что делает его незаменимым в высоконагруженных воздушных линиях, где критична стабильность провеса при перепадах температур. Применяется в проводах типа АСКС (алюминиевый провод со сталеинваровым сердечником).

Сердечники на основе полимеров

 Вторая группа материалов для изготовления сердечников представлена композитами (специалисты называют их "полимерной матрицей"). Этот тип армирования кабельных линий отличается высокими прочностными показателями при сравнительно небольшой плотности (массе). Функцию наполнителя в них выполняют такие волоконные структуры, как:

• Стекловолокно — наиболее распространённый и доступный вариант;
• Углеродное волокно (карбон) — высокая прочность, минимальный вес; 
• Базальтовое волокно — хорошая химическая стойкость; 
• Арамидное волокно (кевлар) — высокая ударная вязкость.

Обратите внимание: В качестве матрицы или связующего в них используются обычные эпоксидные смолы.

Для изготовления композитных модулей применяется известный метод пултрузии. Его суть состоит в следующем:

1. Сначала подготовленный пучок волокон помещается в специальную ванну.
2. Затем туда же наливается жидкое связующее, пропитывающее исходный материал.
3. Далее приступают к формированию профиля протягиванием нитей через нагретую фильеру.
4. На выходе из ванны избытки связующего отжимаются, после чего начинается процесс полимеризации.

На завершающем этапе формирования модулей происходит окончательное их отверждение в печах непрерывного действия. Этот вид сердечников используется в основном в оптоволоконных кабеля, например марки ДПД-П-128М и в некоторых других модификациях.

Сравнение типов сердечников

Обзор существующих марок кабелей с сердечниками

Самонесущие изолированные провода (СИП)

Одна из наиболее массовых категорий кабельной продукции с сердечником. Провода СИП-2 и СИП-3 применяются для воздушных линий электропередачи напряжением до 35 кВ. Несущая жила (или отдельный несущий трос) выполнена из стальных оцинкованных проволок, что обеспечивает механическую прочность при пролётах до 60–80 м и более.

Кабель КПВЛ — для лифтовых установок

Кабели марки КПВЛ оснащены мощным стальным сердечником и оболочкой из ПВХ, не распространяющей горение. Применяются в лифтовых установках общего типа при питающих напряжениях до 380 В и частоте тока до 60 Гц.

Сердечник представляет собой несущий трос, скрученный из 49 стальных оцинкованных или луженых проволочек диаметром до 0,3 мм. Кабель выдерживает растягивающие усилия, в тысячи раз превышающие его собственную массу (кг/пог. м). Эксплуатационный ресурс — не менее 1 000 000 циклов «спуск–подъём».

Кабели для токоподвода к крану

Крановый кабель КПГ1У для подключения грузоподъемного оборудования любого типа

Кабели КПГ1У, КПГ2У, КПГН1У — для кранов и конвейеров

Кабельные изделия марок КПГ1У, КПГ2У и КПГН1У со полимерными сердечниками на основе синтетического полиамида применяются в производственных условиях в линиях управления подвижными агрегатами: тельферами, подъёмными и конвейерными механизмами различного назначения.

Кабели с сердечником: нормативная база

Производство и применение кабелей с сердечниками регулируется следующими основными стандартами:

• ГОСТ 3282-74 — Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения;
• ГОСТ 7372-79 — Проволока стальная канатная;
• ГОСТ 839-80 — Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи (в т.ч. АС);
• ГОСТ Р 52373-2005 — Провода самонесущие изолированные и защищённые для воздушных электрических линий (СИП);
• ГОСТ Р 55025-2012 — Кабели волоконно-оптические (в части конструкции с ЦСЭ);
• ТУ 16.К73.05-93 и аналогичные ТУ — на кабели типа КПВЛ, КПГ для подъёмных механизмов.

Как выбрать кабель с сердечником?

При выборе кабеля с сердечником необходимо учитывать следующие факторы:

Монтаж и ограничения кабелей с сердечником

При прокладке кабелей с сердечником необходимо соблюдать ряд требований:

• Минимальный радиус изгиба — как правило, не менее 10–15 диаметров кабеля (уточняется по паспорту изделия). Нарушение этого требования может привести к деформации сердечника и снижению несущей способности.
• Запрещается использовать кабели с жёстким стальным сердечником в условиях многократных изгибов — для этого предназначены специальные гибкие конструкции (КПГ, КПВЛ).
• Крепление и натяжение — при воздушной прокладке необходимо соблюдать расчётные значения тяжения, указанные в проектной документации. Перетяжение сокращает срок службы.
• Концевая заделка — при монтаже важно обеспечить надёжную фиксацию сердечника в анкерном зажиме, чтобы нагрузка воспринималась именно им, а не токопроводящими жилами.
• Хранение и транспортировка — кабели на барабанах следует хранить в вертикальном положении, избегая деформации витков.

Заключение

Применение кабелей с сердечником обусловлено технической необходимостью обеспечить механическую прочность на растяжение в условиях, где обычные кабели не справляются с нагрузкой. Выбор типа сердечника — стального, инварового или полимерного — определяется конкретными условиями эксплуатации: характером нагрузок, требованиями к массе, стойкостью к коррозии и температурным диапазоном.

С учётом более высокой стоимости таких изделий по сравнению с обычными кабелями, их применение оправдано только там, где это действительно необходимо по техническим условиям.