I componenti strutturali dei prodotti in fili e cavi possono essere generalmente suddivisi in quattro parti principali:conduttori, strati isolanti, strati schermanti e 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 scoperti aerei, cavi di rete di contatti, sbarre di rame-alluminio (sbarre collettrici), ecc. L'isolamento elettrico esterno di questi i prodotti si affidano agli isolanti durante l'installazione e alla distanza spaziale (ad esempio, isolamento dell'aria) per garantire la sicurezza.
1. Conduttori
I conduttori sono i componenti fondamentali e indispensabili responsabili della trasmissione della corrente elettrica o delle informazioni sulle onde elettromagnetiche all'interno di un prodotto. I conduttori, spesso indicati come nuclei di filo conduttivo, 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 utilizzano 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 viaggino solo lungo il conduttore e non verso l'esterno. Gli strati isolanti mantengono il potenziale (cioè la tensione) sul conduttore impedendo che influenzi gli oggetti circostanti e garantendo sia la normale funzione di trasmissione del conduttore sia la sicurezza esterna per oggetti e persone.
Conduttori e strati isolanti sono i due componenti fondamentali necessari per i prodotti via cavo (ad eccezione dei fili nudi).
In varie condizioni ambientali durante l'installazione e il funzionamento, i prodotti in fili e cavi devono disporre di componenti che offrano protezione, in particolare per lo strato isolante. Questi componenti sono noti come strati protettivi.
Poiché i materiali isolanti devono possedere eccellenti proprietà di isolamento elettrico, richiedono elevata purezza con un contenuto minimo di impurità. Tuttavia, questi materiali spesso non possono fornire contemporaneamente protezione da fattori esterni (ad esempio, forze meccaniche durante l'installazione e l'uso, resistenza alle condizioni atmosferiche, sostanze chimiche, oli, minacce biologiche e rischi di incendio). Questi requisiti sono gestiti da varie strutture di strati protettivi.
Per i cavi progettati specificamente per ambienti esterni favorevoli (ad esempio, spazi interni puliti, asciutti senza 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 poiché un componente.
4. Schermatura
È un componente dei prodotti via cavo che isola il campo elettromagnetico all'interno del cavo dai campi elettromagnetici esterni. Anche tra diverse coppie o gruppi di cavi all'interno dei prodotti via cavo è necessario l'isolamento reciproco. Lo strato schermante può essere descritto come uno "schermo di isolamento elettromagnetico".
Per molti anni l'industria ha considerato lo strato schermante come parte della struttura dello strato protettivo. Si propone tuttavia di considerarlo come una componente separata. Questo perché la funzione dello strato schermante non è solo quella di isolare elettromagneticamente le informazioni trasmesse all'interno del prodotto via cavo, impedendo che si disperdano o causino interferenze a strumenti esterni o altre linee, ma anche a impedire che le onde elettromagnetiche esterne entrino nel prodotto via cavo attraverso accoppiamento elettromagnetico. Questi requisiti differiscono dalle tradizionali funzioni dello strato protettivo. Inoltre, lo strato di schermatura non è solo posizionato esternamente nel prodotto ma anche posizionato tra ciascuna coppia di fili o più coppie di cavi in un cavo. Negli ultimi dieci anni, a causa del rapido sviluppo dei sistemi di trasmissione delle informazioni che utilizzano fili e cavi, insieme a un numero crescente di fonti di interferenza di onde elettromagnetiche nell’atmosfera, la varietà delle strutture schermate si è moltiplicata. La consapevolezza che lo strato schermante è un componente fondamentale dei prodotti via cavo è stata ampiamente accettata.
Molti prodotti di fili e cavi sono multi-core, come la maggior parte dei cavi di alimentazione a bassa tensione che sono cavi a quattro o cinque core (adatti per sistemi trifase) e cavi telefonici urbani che vanno da 800 a 3600 coppie. Dopo aver combinato questi nuclei isolati o coppie di fili in un cavo (o raggruppamenti multipli), esistono forme irregolari e ampi spazi tra i nuclei isolati o le coppie di fili. Pertanto, durante l'assemblaggio del cavo deve essere incorporata una struttura di riempimento. Lo scopo di questa struttura è quello di mantenere un diametro esterno relativamente uniforme nell'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 norme dettagliate riguardanti la selezione dei materiali e la progettazione di questa struttura.
I prodotti tradizionali in fili e cavi si affidano generalmente allo strato armato dello strato protettivo per resistere alle forze di trazione esterne o alla tensione causata dal proprio peso. Le strutture tipiche includono armature in nastro di acciaio e armature in filo di acciaio (come l'utilizzo di fili di acciaio spessi 8 mm, intrecciati in uno strato armato, per cavi sottomarini). Tuttavia, nei cavi in fibra ottica, per proteggere la fibra da forze di trazione minori, evitando qualsiasi leggera deformazione che potrebbe influire sulle prestazioni di trasmissione, nella struttura del cavo sono incorporati rivestimenti primari e secondari e componenti di trazione specializzati. Ad esempio, nei cavi delle cuffie dei telefoni cellulari, un sottile filo di rame o un sottile nastro di rame avvolto attorno alla fibra sintetica viene estruso con uno strato isolante, dove la fibra sintetica funge da componente di trazione. Nel complesso, negli ultimi anni, nello sviluppo di prodotti speciali piccoli e flessibili che richiedono molteplici piegature e torsioni, gli elementi di trazione svolgono un ruolo significativo.
Orario di pubblicazione: 19 dicembre 2023