Электрический кабель представляет собой совокупность одного или нескольких проводов , идущих рядом или связанных в пучок, который используется в качестве электрического проводника , т. е. для передачи электрического тока . Один или несколько электрических кабелей и соответствующие им разъемы могут быть объединены в кабельную сборку , [1] которая не обязательно подходит для соединения двух устройств, но может представлять собой частичный продукт (например, припаиваемый к печатной плате с разъемом, установленным на жилье). Кабельные сборки также могут иметь форму кабельного дерева или жгута кабелей , используемых для соединения множества клемм вместе.
Первоначальное значение слова «кабель» в смысле электропроводки подразумевало подводные телеграфные кабели , армированные железными или стальными проволоками. Первые попытки проложить подводные кабели без брони потерпели неудачу, поскольку их слишком легко повредить. Бронирование в то время (середина 19 века) производилось на отдельных заводах, а не на заводах, производивших кабельные жилы. Эти компании были специалистами в производстве стальных канатов , используемых для морских кабелей . Отсюда и готовые бронежилы еще называли кабелями. Позже этот термин был распространен на любой пучок электрических проводников (или даже на один проводник), заключенный во внешнюю оболочку, независимо от того, была ли она бронирована или нет. Этот термин теперь также применяется к телекоммуникационным кабелям с оптоволоконными жилами внутри внешней оболочки, а не с медными проводниками.
Электрические кабели используются для соединения двух или более устройств, позволяя передавать электрические сигналы или мощность от одного устройства к другому. Связь на большие расстояния осуществляется по подводным кабелям связи . Кабели силовые применяются для массовой передачи мощности переменного и постоянного тока, особенно по высоковольтному кабелю . Электрические кабели широко используются в проводке зданий для освещения, силовых цепей и цепей управления, постоянно установленных в зданиях. Поскольку все необходимые проводники цепи могут быть установлены в кабеле одновременно, трудозатраты на установку экономятся по сравнению с некоторыми другими методами подключения.
Физически электрический кабель представляет собой сборку, состоящую из одного или нескольких проводников с собственной изоляцией и дополнительными экранами, индивидуальным покрытием(ями), защитой узла и защитным покрытием(ями). Электрические кабели можно сделать более гибкими, скрутив провода. В этом процессе отдельные провода меньшего размера скручиваются или сплетаются вместе, чтобы получить провода большего размера, которые более гибкие, чем сплошные провода аналогичного размера. Объединение небольших проводов в пучки перед концентрической скруткой обеспечивает максимальную гибкость. Медные провода в кабеле могут быть оголенными или покрыты тонким слоем другого металла, чаще всего олова , но иногда золота , серебра или другого материала. Олово, золото и серебро гораздо менее склонны к окислению , чем медь, что может продлить срок службы провода и облегчить пайку . Лужение также используется для смазки прядей. Лужение использовалось для облегчения удаления резиновой изоляции. Плотная скрутка при скрутке делает кабель растяжимым (CBA – как в шнурах телефонных трубок). [ нужны дальнейшие объяснения ]
В 19 и начале 20 веков электрический кабель часто изолировали тканью, резиной или бумагой. Сегодня в основном используются пластмассовые материалы, за исключением высоконадежных [ нужных разъяснений ] силовых кабелей. Первым использованным термопластом была гуттаперча (натуральный латекс ), который в 19 веке нашел применение для изготовления подводных кабелей. Первым и до сих пор очень распространенным искусственным пластиком, используемым для изоляции кабелей, был полиэтилен . Он был изобретен в 1930 году, но не использовался за пределами военных действий до окончания Второй мировой войны, во время которого через Ла-Манш был проложен телеграфный кабель для поддержки войск после Дня Д. [2]
Кабели можно надежно закрепить и организовать, например, с помощью коробов, кабельных лотков , кабельных стяжек или кабельных шнуровок . Непрерывно-гибкие или гибкие кабели , используемые при перемещении внутри кабельных держателей , можно закрепить с помощью устройств для снятия натяжения или кабельных стяжек.
На высоких частотах ток стремится течь по поверхности проводника. Это известно как скин-эффект .
Любой проводник с током , в том числе и кабель, излучает электромагнитное поле . Аналогичным образом, любой проводник или кабель будет поглощать энергию любого существующего вокруг него электромагнитного поля. Эти эффекты часто нежелательны, в первом случае они представляют собой нежелательную передачу энергии, которая может отрицательно повлиять на близлежащее оборудование или другие части того же оборудования; и во втором случае нежелательный шум , который может маскировать полезный сигнал, передаваемый по кабелю, или, если по кабелю проходит напряжение питания или управляющее напряжение, загрязнять их до такой степени, что это может привести к неисправности оборудования.
Первым решением этих проблем является сохранение короткой длины кабеля в зданиях, поскольку прием и передача по существу пропорциональны длине кабеля. Второе решение — проложить кабели подальше от проблем. Помимо этого, существуют особые конструкции кабелей, которые сводят к минимуму электромагнитные наводки и передачу. Три основных метода проектирования — это экранирование , коаксиальная геометрия и геометрия витой пары .
В экранировании используется электрический принцип клетки Фарадея . Кабель по всей длине заключен в фольгу или проволочную сетку. Все провода, проходящие внутри этого экранирующего слоя, будут в значительной степени развязаны от внешних электрических полей, особенно если экран подключен к точке постоянного напряжения, такой как земля или земля . Однако простое экранирование этого типа не очень эффективно против низкочастотных магнитных полей, таких как магнитный «гул» от ближайшего силового трансформатора . Заземленный экран кабелей, работающих с напряжением 2,5 кВ и выше, собирает ток утечки и емкостной ток, защищая людей от поражения электрическим током и выравнивая нагрузку на изоляцию кабеля.
Коаксиальная конструкция помогает еще больше снизить низкочастотную магнитную передачу и наводку. В этой конструкции экран из фольги или сетки имеет круглое поперечное сечение, а внутренний проводник находится точно в его центре. Это приводит к тому, что напряжения, индуцированные магнитным полем между экраном и жилой проводника, состоят из двух почти равных величин, которые компенсируют друг друга.
Витая пара состоит из двух жил кабеля, скрученных друг вокруг друга. Это можно продемонстрировать, поместив один конец пары проводов в ручную дрель и поворачивая, сохраняя при этом умеренное натяжение лески. Если длина волны мешающего сигнала превышает шаг витой пары, на проводах разной длины возникают противоположные напряжения, стремящиеся нейтрализовать эффект помех.
Материал оболочки электрического кабеля обычно изготавливается из гибкого пластика, который горит. Пожароопасность сгруппированных кабелей может быть значительной. [3] Материалы оболочек кабелей могут быть составлены таким образом, чтобы предотвратить распространение огня [4] . Альтернативно, распространение огня среди горючих кабелей можно предотвратить путем нанесения огнезащитных покрытий непосредственно на внешнюю поверхность кабеля [5] или изолировать угрозу пожара путем установки коробов, изготовленных из негорючих материалов, вокруг массивной кабельной установки.
CENELEC HD 361 — это утвержденный стандарт, опубликованный CENELEC и касающийся типов маркировки проводов и кабелей, целью которого является гармонизация кабелей. Немецкий институт нормирования (DIN, VDE) выпустил аналогичный стандарт (DIN VDE 0292).
Гибридные оптические и электрические кабели можно использовать в беспроводных наружных системах «волокно-антенна» (FTTA). В этих кабелях оптические волокна передают информацию, а электрические проводники используются для передачи энергии. Эти кабели можно размещать в различных средах для обслуживания антенн, установленных на опорах, башнях или других конструкциях. Могут действовать местные правила техники безопасности.
