РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КАБЕЛЕЙ, ПРОВОДОВ И ШНУРОВ
1-1. КЛАССИФИКАЦИЯ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Кабельные изделия в зависимости от конструкций делят на кабели, провода и шнуры.
Кабель — одна или несколько изолированных токопроводящих жил, заключенных в герметичную оболочку, поверх которых могут быть наложены защитные покровы.
Провод — одна или несколько изолированных токопроводящих жил, поверх которых могут быть наложены легкие защитные покровы. К этой группе также относят неизолированные провода для воздушных линий передач, антенн и контактных линий электрифицированного транспорта.
Шнур — две или несколько изолированных гибких или особо гибких токопроводящих жил, скрученных или уложенных параллельно, поверх которых могут быть наложены легкие защитные покровы.
Основными элементами всех типов кабелей, проводов и шнуров являются: токопроводящие жилы, изоляция, экраны, оболочка к наружные защитные покровы. В зависимости от назначения и условий эксплуатации кабелей и проводов отдельные элементы (экран и наружные защитные покровы) могут отсутствовать.
1-2. ТОКОПРОВОДЯЩИЕ ЖИЛЫ
Токопроводящие жилы кабелей, проводов и шнуров изготовляют из меди (марки М0 и M1 по ГОСТ 859-41) или алюминия (марок А0 и А1 по ГОСТ 3549-55), реже из биметалла (по ГОСТ 3922-61) и стали. Медную проволоку применяют отожженной (марки ММ) и неотожженной (марки МТ), а алюминиевую — отожженной марки АМ), полутвердой (марки АПТ) и неотожженной (марки АТ). В зависимости от назначения кабелей токопроводящие жилы нормируют по их сечению или диаметру. Жилы, предназначенные для передачи и распределения электрической энергии, нормируют по их сечению. Жилы, предназначенные для цепей связи (радиочастотные кабели и кабели дальней и городской связи) нормируют по их диаметру.
В зависимости от требований к кабелям и проводам в условиях монтажа и эксплуатации медные токопроводящие жилы изготовляют различной гибкости. Токопроводящие жилы могут быть однопроволочными или скрученными из нескольких проволок, круглыми или секторными и сегментными.
Таблица 1-1
Круглые токопроводящие жилы для одножильных кабелей
Примечание. Вес алюминия и меди для кабелей ОСБ и ОСК различных сечений необходимо умножить на 3,037 (три жилы с учетом укрутки).
По ГОСТ 340-69 все токопроводящие жилы сечением от 2,5 до 16 мм2 включительно изготовляют круглыми однопроволочными, а сечением 25 мм2 и выше — круглыми многопроволочными для одножильных, сегментными — для двухжильных и секторными — для трех- и четырехжильных кабелей. Допускают однопроволочные алюминиевые жилы сечением от 25 до 120 мм2 ,и медные — 25 и 35 мм2.
Рис. 1-1. Сечение круглой токопроводящей жилы
а — неуплотненной, б — уплотненной.
Конструкции круглых токопроводящих жил для одножильных кабелей приведены в табл. 1-1.
Многопроволочные токопроводящие жилы скручивают из отдельных проволок с шагом скрутки 18-20Д. Укрутка этих жил составляет 1,2—1,5%.
Применение круглых уплотненных токопроводящих жил (рис. 1-1) дает экономию материалов для изоляции, оболочек, брони и защитных покровов. В табл. 1-2 приведены конструктивные данные круглых уплотненных жил. Применение секторных и сегментных жил вместо круглых позволяет уменьшить диаметр кабеля на 20—25%, соответственно сократить расход материалов на изоляцию, оболочку и защитные покровы.
Таблица 1-2
Конструкции круглых уплотненных токопроводящих жил
Таблица 1-3
Круглые и сегментные уплотненные жилы для двухжильных кабелей
Таблица 1-4
Круглые и секторные уплотненные жилы трехжильных силовых кабелей
Конструктивные элементы кабелей, проводов (Разд. I)
Продолжение табл. 1-4
Таблица 1-5
Круглые и секторные уплотненные токопроводящие жилы для четырехжильных кабелей
Примечание. Нулевую жилу кабелей 3X120+1Х50 и 3х 185+1X70 изготовляют круглой неуплотненной.
Рис. 1-2. Конструкции токопроводящих жил сечением 25. 35, 50 и 70 мм* (до уплотнения). а — секторных; б — сегментных.
Конструкции круглых, сегментных и секторных уплотненных жил двух-, трех- и четырехжильных кабелей приведены в табл. 1-3, 1-4 и 1-5.
Секторные и сегментные жилы изготовляют трех основных конструкций:
- Параллельный пучок из 6 проволок и один повив из 12 проволок одного диаметра в секторных жилах (рис. 1-2). Параллельный пучок из 7 проволок и повив из 13 проволок одного диаметра в сегментных жилах (рис. 1-3). Эту конструкцию применяют для жил сечением 25, 50 и 70 мм2.
- Скрученная заготовка из 7 проволок, 2 продольных проволок одинакового диаметра и повива из 16 проволок меньшего диаметра или 15 проволок одинакового с сердечником диаметра (рис. 1-3).
Конструктивные элементы кабелей, проводов (Разд. 1)
Рис. 1-3. Конструкции токопроводящих жил сечением 70, 95 и 120 мм2 (до уплотнения)
а — секторных; б — сегментных.
Эту конструкцию применяют для жил сечением 70, 95 и 120 мм2.
- Скрученная заготовка из 7 проволок, 2 продольных проволок и 2 повивов из 15—21 проволоки одинакового диаметра (рис. 1-4). Эту конструкцию применяют для жил сечением 150, 185 и 240 мм2.
Рис. 1-4. Конструкция секторных токопроводящих жил сечением 150, 185 и 240 мм2 (до уплотнения).
Скрученные секторные и сегментные жилы уплотняют. Сечение сегментной и секторной уплотненных жил приведено на рис. 1-5, где h — высота сегментной жилы.
Секторные жилы для трехжильных кабелей имеют угол 120° (рис. 1-5,6), а четырехжильных кабелей рабочих жил—угол, равный 94,5—100°, нулевой жилы — 60° (рис. 1-5,в и г). Конструкции токопроводящих жил четырехжильных кабелей с центральным расположением четвертой жилы приведены в табл. 1-6.
Токопроводящие жилы не должны иметь заусенцев, выпучивания и обрывов отдельных проволок, повреждающих изоляцию. Края секторов и сегментов выполняют закругленными по радиусу не менее 1 мм.
Фактическая площадь сечения круглой однопроволочной токопроводящей жилы
где 0,97 — коэффициент, учитывающий допустимое уменьшение фактического сечения жилы в связи с увеличенной электропроводностью применяемой меди.
Диаметр однопроволочной круглой токопроводящей жилы равен: 
Вытяжку проволоки (уменьшение сечения) при наложении изоляции компенсируют увеличением сечения жилы на 1—2%,
Рис. 1-5. Сечение уплотненных токопроводящих жил.
а — секторной для двухжильных кабелей; б — секторной для трехжильных кабелей; в — секторной рабочей жилы четырехжильного кабеля; г — секторной нулевой жилы четырехжильных кабелей.
Диаметр проволок многопроволочной жилы, скрученной из одинаковых проволок, круглой и токопроводящей.
Диаметр отдельной проволоки секторной или сегментной уплотненной токопроводящей жилы (одинаковые диаметры проволок и уплотнение по верхнему повиву)
Радиус дуги сектора (приближенно)
где ∆ф — толщина изоляции жилы, мм;
1,01 — коэффициент, учитывающий вытяжку жилы при изолировании.
Таблица 1-6
Токопроводящие жилы четырехжильных кабелей с центральным расположением четвертой жилы
В кабелях и проводах с пластмассовой и резиновой изоляцией применяют круглые токопроводящие жилы по ГОСТ 1956-52 трех типов скрутки: Н — нормальные, Г — гибкие и ОГ — особо гибкие (табл. 1-7).
Таблица 1-7
Конструкции медных токопроводящих жил и кабелей, проводов и шнуров с резиновой и пластмассовой изоляцией (по ГОСТ 1956-52)
Номинальные сечения жил, приведенные в скобках применяют в отдельных технических условиях на кабели и провода.
Нормальные жилы (Н) применяют для кабелей и проводов, предназначенных для неподвижной прокладки. Жилы сечением от (1,2 до 6 мм2 этого типа скрутки изготовляют однопрополочными, от 10 до 35 мм2 — семипроволочными, а 50 мм2 и выше — многопроволочными.
Гибкие жилы (Г) применяют для кабелей и проводов, предназначенных для неподвижной прокладки, где требуется повышенная гибкость при монтаже, а также для переносных кабелей и проводов с сечением жилы 35 мм2 и выше. Гибкие жилы сечением от 0,35 до 1,5 мм2 изготовляют семипроволочными, а 2,5 мм2 и выше — многопроволочными.
Особо гибкие жилы (ОГ) применяют для шнуров и переносных кабелей и проводов сечением жилы от 0,14 до 25 мм2. Все жилы этого типа скрутки изготовляют многопроволочными.
Техническими условиями на монтажные провода предусмотрен выпуск проводов с токопроводящими жилами четырех систем гибкости: однопроволочные, 7-проволочные, 19-проволочные и 37-проволочные (табл. 1-8).
Таблица 1-8
Конструкции токопроводящих жил монтажных проводов по степени гибкости
Токопроводящие жилы для микротелефонных и особо гибких шнуров и проводов изготовляют из мишурных нитей. Хлопчатобумажные или шелковые нити в качестве основы обматывают прямоугольной медной проволокой, получаемой путем плющения круглой медной проволоки диаметром 0,08 яя. 12—18 мишурных нитей вместе с холостыми нитями скручивают в жилу. Механическая прочность этих жил на перегибы выше, чем из медных проволок минимального диаметра, и выдерживает более 200 тыс. циклов перегибов.
Для облегчения пайки при монтаже различных приборов, аппаратов и устройств, а также улучшения контакта в местах подключения токопроводящие жилы лудят чистым оловом (ГОСТ 860-60) или свинцово-оловянистым сплавом (ПОС-30 и ПОС-40 по ГОСТ 1499-54) толщиной от 2 до 6 мк. Для снижения электрического сопротивления медных жил на радиочастотах поверхность их серебрят. Электрическое сопротивление биметаллических токопроводящих жил отличается от электрического сопротивления однородных жил за счет удельного электрического сопротивления покрытия и толщины его слоя.
В зависимости от рабочей температуры проводов по классам теплостойкости изоляции для токопроводящих жил и экранов применяют материалы, приведенные в табл. 1-9.
Благодаря малому удельному весу алюминия кабели и провода с алюминиевыми токопроводящими жилами получают новые положительные свойства по сравнению с медными — более легкий вес. Благодаря большим природным запасам алюминия и его меньшей стоимости по сравнению с медью применение кабелей и проводов с алюминиевыми жилами будет непрерывно возрастать.
Алюминиевые жилы кабелей и проводов имеют такие же сечения, как и медные. Конструкции алюминиевых жил нормального типа скрутки принимают теми же, как и для меди, по ГОСТ 1956-52, начиная с сечения 2,5 мм2 (табл. 1-7).
Таблица 1-9
Классы теплостойкости кабелей и проводов и материалы для токопроводящих жил и экранов
Электрическое сопротивление твердотянутой (неотожженной) и мягкой (отожженной) алюминиевой проволоки одинаково, и поэтому требование применения отожженной алюминиевой проволоки обусловливаются не электрическими, а механическими свойствами алюминия.
Наряду с однородными токопроводящими жилами, скрученными из медных или алюминиевых проволок, применяют комбинированные жилы, состоящие из медных или алюминиевых ,и стальных приволок, причем стальные проволоки применяют лужеными или оцинкованными для предохранения поверхности проволоки от коррозии. Сталемедные жилы применяют для повышения механической прочности кабелей и проводов на разрыв.
Для комбинированных сталемедных жил применяют стальную луженую кабельную проволоку высокой прочности от 470 до 250 кг/мм2 по ГОСТ 3920-47 и стальную оцинкованную проволоку с временным сопротивлением разрыву от 190 до 220 кг/мм2 диаметром 0,20; 0,25; 0,30; 0,40 и 0,50 мм по ГОСТ 360-41.
Для целей радиофикации и взрывных работ (для сравнительно коротких длин) применяют мягкую луженую или оцинкованную стальную проволоку диаметром 0,6; 0,8 и 1,2 мм.
Механическая прочность токопроводящих жил зависит от предела прочности металла, из которого они изготовлены, и их сеченая. Предел прочности многопроволочных жил ниже, чем однопроволочных, из-за неравномерности натяжения отдельных проволок и жиле. Механическая прочность комбинированных токопроводящих жил определяется металлом с наименьшим удлинением, так как при приложении механических усилий металл с большим удлинением растягивается с малым добавлением величины усилия. Разрыв жил начинается с проволок с меньшим удлинением, при этом происходит быстрое наращение предела прочности в зависимости от удлинения. Затем предел прочности жилы падает до значений предела прочности второго компонента. Допустимая механическая нагрузка на жилу не должна превышать предела пропорциональности металла, из которого она изготовлена.
