I componenti strutturali dei prodotti in filo e cavo possono essere generalmente suddivisi in quattro parti principali:musicisti, strati isolanti, schermature e strati protettivi, insieme a componenti di riempimento ed elementi di trazione. A seconda dei requisiti di utilizzo e degli scenari applicativi, alcune strutture di prodotto sono piuttosto semplici, avendo solo conduttori come componente strutturale, come fili nudi aerei, fili di rete di contatto, sbarre collettrici in rame-alluminio, ecc. L'isolamento elettrico esterno di questi prodotti si basa su isolanti durante l'installazione e sulla distanza spaziale (ovvero, isolamento in aria) per garantire la sicurezza.
1. Direttori d'orchestra
I conduttori sono i componenti più fondamentali e indispensabili responsabili della trasmissione di corrente elettrica o di informazioni tramite onde elettromagnetiche all'interno di un prodotto. I conduttori, spesso chiamati anime di fili conduttivi, sono realizzati con metalli non ferrosi ad alta conduttività come rame, alluminio, ecc. I cavi in fibra ottica utilizzati nelle reti di comunicazione ottica in rapida evoluzione negli ultimi trent'anni impiegano fibre ottiche come conduttori.
2. Strati isolanti
Questi componenti avvolgono i conduttori, fornendo isolamento elettrico. Garantiscono che la corrente o le onde elettromagnetiche/ottiche trasmesse si propaghino solo lungo il conduttore e non verso l'esterno. Gli strati isolanti impediscono che il potenziale (ovvero la tensione) sul conduttore influenzi gli oggetti circostanti, garantendo sia la normale funzione di trasmissione del conduttore sia la sicurezza esterna di oggetti e persone.
I conduttori e gli strati isolanti sono i due componenti fondamentali necessari per i prodotti in cavo (ad eccezione dei fili nudi).
In diverse condizioni ambientali durante l'installazione e l'esercizio, i prodotti in filo e cavo devono essere dotati di componenti che offrano protezione, in particolare allo strato isolante. Questi componenti sono noti come strati protettivi.
Poiché i materiali isolanti devono possedere eccellenti proprietà di isolamento elettrico, richiedono un'elevata purezza con un contenuto minimo di impurità. Tuttavia, questi materiali spesso non sono in grado di fornire contemporaneamente protezione da fattori esterni (ad esempio, forze meccaniche durante l'installazione e l'uso, resistenza alle condizioni atmosferiche, agli agenti chimici, agli oli, alle minacce biologiche e ai rischi di incendio). Tali requisiti vengono soddisfatti mediante diverse strutture di strati protettivi.
Per i cavi progettati specificamente per ambienti esterni favorevoli (ad esempio, spazi interni puliti e asciutti, privi di forze meccaniche esterne), o nei casi in cui il materiale dello strato isolante stesso presenta una certa resistenza meccanica e climatica, potrebbe non essere necessario uno strato protettivo come componente.
4. Schermatura
Si tratta di un componente presente nei cavi che isola il campo elettromagnetico interno al cavo dai campi elettromagnetici esterni. L'isolamento reciproco è necessario anche tra diverse coppie o gruppi di fili all'interno di un cavo. Lo strato di schermatura può essere descritto come uno "schermo di isolamento elettromagnetico".
Per molti anni, l'industria ha considerato lo strato di schermatura come parte integrante della struttura protettiva del cavo. Tuttavia, si propone di considerarlo un componente separato. Questo perché la funzione dello strato di schermatura non è solo quella di isolare elettromagneticamente le informazioni trasmesse all'interno del cavo, impedendone la dispersione o causando interferenze a strumenti esterni o ad altre linee, ma anche di impedire alle onde elettromagnetiche esterne di penetrare nel cavo tramite accoppiamento elettromagnetico. Questi requisiti differiscono dalle tradizionali funzioni degli strati protettivi. Inoltre, lo strato di schermatura non è posizionato solo esternamente al prodotto, ma anche tra ciascuna coppia di fili o tra più coppie di fili all'interno di un cavo. Nell'ultimo decennio, a causa del rapido sviluppo dei sistemi di trasmissione dati tramite fili e cavi, unitamente al crescente numero di sorgenti di interferenza elettromagnetica nell'atmosfera, la varietà di strutture schermate si è moltiplicata. La consapevolezza che lo strato di schermatura sia un componente fondamentale dei cavi è ormai ampiamente accettata.
Molti cavi e fili sono multipolari, come ad esempio la maggior parte dei cavi di alimentazione a bassa tensione, che sono a quattro o cinque conduttori (adatti per sistemi trifase), e i cavi telefonici urbani, che possono avere da 800 a 3600 coppie. Dopo aver unito questi conduttori isolati o coppie di fili in un cavo (o averli raggruppati più volte), si creano forme irregolari e ampi spazi tra i conduttori o le coppie di fili isolati. Pertanto, durante l'assemblaggio del cavo è necessario incorporare una struttura di riempimento. Lo scopo di questa struttura è quello di mantenere un diametro esterno relativamente uniforme durante l'avvolgimento, facilitando l'avvolgimento e l'estrusione della guaina. Inoltre, garantisce la stabilità del cavo e l'integrità della struttura interna, distribuendo uniformemente le forze durante l'uso (allungamento, compressione e flessione durante la produzione e la posa) per prevenire danni alla struttura interna del cavo.
Pertanto, sebbene la struttura di riempimento sia ausiliaria, è necessaria. Esistono normative dettagliate riguardanti la scelta dei materiali e la progettazione di questa struttura.
I cavi e i fili tradizionali si affidano in genere allo strato di protezione corazzato per resistere alle forze di trazione esterne o alla tensione causata dal loro stesso peso. Le strutture tipiche includono armature in nastro d'acciaio e in filo d'acciaio (come ad esempio l'utilizzo di fili d'acciaio di 8 mm di spessore, attorcigliati a formare uno strato corazzato, per i cavi sottomarini). Tuttavia, nei cavi in fibra ottica, per proteggere la fibra da forze di trazione minime ed evitare qualsiasi leggera deformazione che potrebbe compromettere le prestazioni di trasmissione, vengono incorporati nella struttura del cavo rivestimenti primari e secondari e componenti di trazione specializzati. Ad esempio, nei cavi per auricolari di telefoni cellulari, un sottile filo di rame o un nastro di rame avvolto attorno a una fibra sintetica viene estruso con uno strato isolante, dove la fibra sintetica funge da componente di trazione. In generale, negli ultimi anni, nello sviluppo di prodotti speciali, piccoli e flessibili che richiedono molteplici piegature e torsioni, gli elementi di trazione rivestono un ruolo significativo.
Data di pubblicazione: 19 dicembre 2023