Мировые стандарты скрутки проводников: максимальное сопротивление постоянному току, минимальное сечение и многое другое

Глобальные стандарты скрутки проводников: прямой ответ

Если вы читаете это, потому что на экзамене был задан вопрос: «Глобальные стандарты скрутки проводников включают сопротивление ___ и площадь поперечного сечения ___», правильный краткий ответ: максимальное сопротивление постоянному току и минимальная площадь поперечного сечения . Эта формулировка появляется в учебных материалах, основанных на стандарте МЭК 60228, поскольку стандарт контролирует скрутку, устанавливая верхний предел сопротивления постоянному току и нижний предел поперечного сечения для каждого заявленного номинального размера.

Для инженера-кабельщика, которому необходимо купить, изготовить или квалифицировать проводник, этот ответ, состоящий из двух частей, является необходимым началом, но не полным. Мировые стандарты скрутки проводов включают требования к конструкции, а также электрические ограничения. Пакет прядей определяется диаметром проволоки, количеством проволок, длиной свивки, коэффициентом свивки, направлением свивки, классом проводника, маркой материала, состоянием поверхности и, в некоторых случаях, уровнем уплотнения. Пределы сопротивления говорят вам, проводит ли проводник; правила построения говорят вам, будет ли он изгибаться, завершаться и выживет ли в приложении, для которого он создан.

Почему существуют стандарты скрутки проводников

Скрутка возникает потому, что сплошной провод того же сечения будет слишком жестким, слишком трудным для заделки и слишком чувствительным к повторяющимся изгибам. В проводнике класса 2 сечением 50 мм² минимальное количество жил в 19 жил, требуемое стандартом IEC 60228, превращает жесткий стержнеобразный элемент в жгут, который можно сгибать, скручивать и заделывать стандартными наконечниками. Это механическая причина каждого стандарта скрутки.

Есть и электрическая причина. На более высоких частотах скин-эффект перемещает ток к внешней поверхности проводника. Многожильный проводник с несколькими проводами меньшего размера более четко повторяет контур кабеля и ограничивает воздушные зазоры, которые появляются, когда одножильный проводник вынужден изгибаться. Однако скрутка не должна повышать сопротивление постоянного тока выше допустимого потолка, и именно поэтому IEC 60228 устанавливает максимальные значения сопротивления для каждого класса и номинального сечения.

Игнорирование этих ограничений создает измеримые проблемы. Если сопротивление превышает максимальное, кабель нагревается сильнее, и падение напряжения выходит за пределы расчетного значения. Если количество проводов меньше минимального, проводник может не пройти испытание на изгиб или разорваться в точке подключения. Если длина свивки изменяется, несоответствие удлинения может привести к перекручиванию или застреванию кабеля при втягивании кабеля в кабелепровод. Обычными последствиями являются неудачи на местах, бракованные производственные партии и задержка проектов.

Основные стандартные семейства и их сравнение

Ни один документ не владеет темой скрутки проводников. Наиболее широко используемым международным базовым стандартом является IEC 60228, который принят в Европе как БС ЕН 60228, в Германии дублируется как ВДЭ 0295, а в Китае соответствует стандарту ГБ/Т 3956. В Северной Америке практическими стандартами являются АСТМ Б8 для медных проводов концентрической свивки, АСТМ Б787 для 19-проводных комбинированных одножильных проводников, АСТМ Б496 для компактных круглых проводов. многопроволочные медные проводники и АСТМ Б172 для многожильных проводов канатной свивки с элементами пучковой скрутки.

Хотя номера документов различаются, логика едина. Каждый стандарт назначает класс, устанавливает минимальное количество проводов, ограничивает изменение диаметра и ограничивает сопротивление постоянному току. В хорошо написанном заказе на поставку один из этих стандартов четко указан, поскольку «соответствие ASTM» и «соответствие IEC» не являются взаимозаменяемыми обозначениями.

Классы проводников IEC 60228 и что они говорят покупателю

IEC 60228 делит проводники на четыре класса. Класс 1 – твердый. Класс 2 — стандартный многожильный провод для стационарных установок. Класс 5 является гибким, а класс 6 — сверхгибким. Номер класса напрямую определяет количество используемых проводов и их толщину.

Цифры делают компромисс видимым. Для отожженного медного проводника сечением 1,5 мм² стандарт IEC 60228 устанавливает максимальное сопротивление постоянному току 12,1 мОм/м для классов 1 и 2 и 13,3 мОм/м для классов 5 и 6 при 20 °C. Более высокий допуск для гибких классов существует, поскольку тонкие провода создают немного более длинный путь тока и большее контактное сопротивление между жилами. Для проводника класса 5 сечением 2,5 мм² минимальное количество проводов составляет 50 по сравнению с 7 проводами для проводника класса 2 того же номинального размера.

Гибкие классы постоянно появляются в кабелях передачи данных и автомобильных кабелях, и именно здесь скрутка встречается с парной скруткой. Проводник класса 5, питающий промышленный Ethernet или автомобильный кабель передачи данных, должен оставаться гибким, не создавая скручивающих напряжений во время сопряжения. Многие кабельные заводы используют Четырехжильный промышленный Ethernet-кабель без скручивания на этом этапе, поскольку четыре жилы скручиваются без вращения самих жил, сохраняя конструкцию проводника, определенную стандартом.

Машина для скручивания задней пары для четырехъядерного промышленного кабеля передачи данных Ethernet Gemwell Electrical Technology Co., Ltd — китайская машина для скрутки пар обратной скрутки для четырехъядерных промышленных кабелей передачи данных Ethernet. Посмотреть продукт →

Конфигурации скрутки: концентрическая, связка, веревка, уплотненная и секторная.

Класс проводника устанавливает цель гибкости; конфигурация задает геометрию. Каждая конфигурация меняет то, как проводник ведет себя при изгибе, как он занимает пространство и насколько легко его можно заделать.

Концентрическая скрутка

В конструкции с концентрической свивкой провода укладываются слоями вокруг центрального провода, причем последовательные слои укладываются в противоположных направлениях. Стандартное количество проводов соответствует схеме 1 6, 1 6 12 и 1 6 12 18. В результате получается стабильный круглый проводник, устойчивый к деформации, поэтому ASTM B8 и IEC 60228, класс 2, по умолчанию используют эту конфигурацию для силовых кабелей.

Скрутка пучка

При пучковой скрутке все провода скручиваются вместе в одном направлении без геометрического рисунка слоев. Это быстрее и дешевле, чем концентрическая скрутка, но готовый проводник имеет меньшую геометрическую стабильность. Свитые проводники часто используются в гибких шнурах, автомобильной проводке и других устройствах, где проводник быстро заделывается и регулярно сгибается.

Скрутка канатом

При скрутке канатом сначала образуются небольшие группы, а затем эти группы укладываются вокруг сердечника. Эта двухступенчатая конструкция является стандартным решением для обеспечения длительного срока службы при изгибе и механической прочности. ASTM B172 определяет это семейство и применяется в горнодобывающих кабелях, крановых кабелях и других устройствах, где кабель должен выдерживать постоянный изгиб и натяжение.

Уплотненная и секторная скрутка

Уплотненная прядь после скрутки пропускается через ролики или матрицу, чтобы уменьшить внешний диаметр, обычно на 3–8 процентов, сохраняя при этом то же поперечное сечение. Секторные жилы идут дальше и запрессовываются в секторный профиль, чтобы трехжильные кабели могли уместиться в меньший габаритный диаметр. Оба варианта позволяют снизить вес кабеля и стоимость материала, но требуют более строгого контроля процесса на этапе скрутки.

Концентрические и однослойные конструкции предъявляют самые высокие требования к устойчивости натяжения. Если натяжение меняется во время работы, внешний диаметр и длина свивки изменяются. Такое оборудование, как Мощная машина одинарной крутки с раздельным рукавом, внешней тягой и отбором мощности создан для того, чтобы удерживать это напряжение на протяжении всего цикла скручивания, а это именно то, что нужно этим конфигурациям в конце производственной линии.

Сверхмощная консольная одинарная крутильная машина разъемного типа (внешний шпиль и Т-образный Gemwell Electrical Technology Co., Ltd — это китайская сверхмощная консольная одинарная крутильная машина разъемного типа (внешний шпиль и крутящий момент ... Посмотреть продукт →

Для завода, производящего парные или многожильные конструкции после скрутки, выбор этапа геометрии – это половина дела. Многие производственные группы пересматривают Модельный ряд машин для скручивания пар проводов во время планирования, поскольку скрутка пары взаимодействует с собственной скруткой проводника и может усилить небольшую ошибку скрутки.

Длина свивки, коэффициент свивки и направление свивки: важные допуски

Длина свивки — это осевое расстояние, которое проходит проводник, когда группа прядей совершает один полный поворот на 360 градусов. Коэффициент свивки — это длина свивки, деленная на средний диаметр проводника. Оба значения указаны в стандартах и чертежах, и оба часто неправильно понимаются в цехах.

При более короткой прокладке расходуется больше провода на метр проводника, что увеличивает вес и немного повышает сопротивление постоянному току. Более длинная скрутка снижает расход материала, но может сделать пучок менее устойчивым при изгибе и облегчить его раскрытие на концах. Для круглых концентрических конструкций типичные коэффициенты скрутки составляют от 8:1 до 16:1, а многие заводские стандарты определяют компромиссные значения от 10:1 до 14:1. Направление укладки пишется как правостороннее или левостороннее; внешний слой обычно правосторонний, если на чертеже явно не указано иное.

Производство сетевых кабелей — это сфера, где допуски к укладке становятся строгими, поскольку каждая пара должна сохранять свой собственный ритм скручивания для контроля перекрестных помех и перекосов задержки. А сетевой кабель, трехвитковая интегрированная машина тройной скрутки решает распространенную производственную проблему, применяя три этапа шага за один проход, что исключает этапы повторного натяжения, которые обычно вызывают отклонение длины свивки между операциями.

Машина для скручивания пар с тройным шагом интегрированного типа для производства сетевых кабелей Gemwell Electrical Technology Co., Ltd — китайская машина для скручивания пар с тройным шагом интегрированного типа для производителей сетевых кабелей и ... Посмотреть продукт →

Как проверяется соответствие требованиям по скрутке

Глобальные стандарты полагаются не только на визуальное суждение. Они устанавливают измеримые критерии приемки, и каждое проверочное испытание указывает на сопротивление или геометрию. Самой важной проверкой является измерение сопротивления постоянному току при температуре 20 °C, поскольку это самый быстрый и надежный индикатор правильности материала и поперечного сечения проводника.

Значения сопротивления в IEC 60228 являются максимальными значениями, а не номинальными целевыми значениями. Это означает, что проводник класса 2 сечением 1,5 мм² и сопротивлением 12,0 мОм/м является приемлемым, а сопротивление 12,3 мОм/м — неприемлемым, даже если разница на измерителе выглядит незначительной. Та же дисциплина применима и к подсчету проводов: отсутствующий провод может не изменить сопротивление настолько, чтобы это можно было заметить, но он может изменить срок службы гибкого кабеля и вызвать отказ поля спустя несколько месяцев.

Что должна содержать спецификация на закупку кабеля

Большинство дефектов попадает к покупателю, поскольку заказ на поставку был неопределенным. Четкая спецификация исключает догадки, и это самый дешевый качественный инструмент, который есть у покупателя кабеля. Приведенный ниже контрольный список применим как для силовых кабелей, кабелей управления, так и для гибких кабелей передачи данных.

1. Назовите стандарт и редакцию, например IEC 60228, третье издание.
2. Укажите материал проводника: отожженная медь, луженая медь или алюминий.
3. Укажите класс проводника и причину, если это не класс 2.
4. Укажите количество проводов и номинальный диаметр провода.
5. Укажите длину свивки или коэффициент свивки с допустимым допуском.
6. Укажите направление укладки внешнего слоя.
7. Определите допуск на общий диаметр и цель уплотнения.
8. Требуется отчет об испытаниях сопротивления постоянному току, измеренных при температуре 20 °C.
9. Укажите состояние поверхности: чистая, сухая, без окисления и заусенцев.
10. Для проводников классов 5 и 6 добавьте все требования к сроку службы гибкого кабеля из конечного применения.

Как только спецификация будет окончательной, следующим решением будет то, какое производственное оборудование сможет поддерживать эти цифры. Сравнивая Серия консольных одиночных крутильных машин соблюдение заявленного коэффициента накрутки и допусков на диаметр является первым практическим шагом. Также стоит прочитать полевой уровень эксплуатационные замечания по крутильным машинам чтобы понять, какие настройки машины с наибольшей вероятностью изменят длину свивки во время производственного цикла.

Часто задаваемые вопросы о стандартах скрутки проводников

Что именно включают в себя мировые стандарты скрутки проводов?

Они включают максимальное сопротивление постоянному току и минимальную площадь поперечного сечения в качестве двух основных пределов приемки. Они также включают требования к конструкции: количество проводов, диаметр провода, длина свивки, коэффициент свивки, направление свивки, класс проводника, марка материала, состояние поверхности и уровень уплотнения для компактных конструкций.

В чем разница между скруткой класса 2 и класса 5?

Класс 2 использует меньше проводов большего диаметра и предназначен для стационарной установки. В классе 5 используется много тонких проводов, и он предназначен для гибкого использования. Для справки: для проводника класса 5 сечением 2,5 мм² требуется минимум 50 проводов, тогда как для того же номинального размера в классе 2 требуется только 7 проводов. Класс 5 также получает более высокий допуск на максимальное сопротивление постоянному току в соответствии со стандартом IEC 60228.

Почему важна длина свивки?

Длина свивки влияет на общую длину, вес, сопротивление постоянному току и гибкость проводника. При более короткой прокладке расходуется больше провода на метр и немного повышается сопротивление; более длинная прокладка более эффективна, но может снизить устойчивость к изгибу и раскрыться под нагрузкой. Оба эффекта объясняют, почему стандарты и чертежи рассматривают его как контролируемый размер.

Какой стандарт должен указать покупатель: IEC 60228 или ASTM B8?

Используйте IEC 60228 для большинства международных проектов, BS EN 60228 для контрактов в Великобритании и ЕС, GB/T 3956 для закупок в Китае и ASTM B8 для строительных проводов и медных проводников общего назначения в Северной Америке. Если кабель будет экспортироваться, назовите один основной стандарт и перечислите остальные как эквивалентные ссылки.

Изменяет ли уплотнение проводника его сопротивление постоянному току?

Уплотнение уменьшает внешний диаметр примерно на 3–8 процентов, сохраняя при этом площадь поперечного сечения стабильной, поэтому сопротивление постоянному току существенно не меняется, если процесс контролируется правильно. Больший риск заключается в том, что агрессивное уплотнение приводит к упрочнению жил и повышению сопротивления, поэтому компактные проводники по-прежнему должны проходить те же испытания на максимальное сопротивление, что и некомпактные конструкции.

Может ли одна крутильная машина одновременно соответствовать нескольким международным стандартам?

Да, если машина имеет регулируемую длину свивки, точный контроль натяжения и стабильную систему намотки. Стандарты различаются главным образом по классу, количеству проводов и значениям сопротивления, которые определяются конструкцией проводника, а не машиной. Машина должна сохранять геометрию: постоянное натяжение, правильный коэффициент скрутки и отсутствие повреждений прядей во время цикла скручивания.

От стандартного листа до цеха: выбор оборудования с соблюдением допусков

Стандарт на бумаге хорош настолько, насколько хороша производственная линия, на которой он должен поддерживаться. Самый распространенный отказ на реальных кабельных предприятиях — это не неизвестный стандарт; это машина, которая не может поддерживать стабильное натяжение на всей катушке, или процесс скручивания, который изменяет длину свивки между головкой и намоточным устройством. Вот почему выбор оборудования так же важен, как и составление спецификации.

Для стационарных силовых кабелей мощная машина одинарной скрутки с внешней натяжкой и отбором мощности удерживает жилу под постоянным натяжением на протяжении всего цикла скрутки. Для гибких кабелей передачи данных и автомобильных кабелей скручивание без скручивания предотвращает вращение сердечника во время формирования пар, что защищает геометрию проводника, соответствующую классам 5 и 6 IEC. Для сетевых кабелей трехшаговая интегрированная машина исключает этапы повторного натяжения, которые создают различия в прокладке между операциями.

Когда вы обсуждаете с поставщиком новую конструкцию кабеля, помните об исходном вопросе викторины. Глобальные стандарты скрутки проводов включают максимальное сопротивление постоянному току и минимальную площадь поперечного сечения, но полный инженерный ответ кроется в деталях: количество проводов, длина свивки, коэффициент свивки, направление свивки, класс проводника, материал, качество поверхности и производственное оборудование, которое удерживает все это в пределах допуска. Попросите измеренное сопротивление при 20 °C, укажите количество и длину проволоки в протоколе испытаний и убедитесь, что крутильная машина на вашем заводе обеспечивает ту же точность, которую требует стандарт.