I componenti strutturali dei prodotti di fili e cavi possono essere generalmente suddivisi in quattro parti principali:conduttori, strati isolanti, strati di schermatura e protezione, insieme a componenti di riempimento ed elementi di trazione. In base ai requisiti di utilizzo e agli scenari applicativi, alcune strutture di prodotto sono piuttosto semplici, con solo conduttori come componente strutturale, come fili aerei nudi, fili di rete di contatto, barre collettrici in rame-alluminio (barre collettrici), ecc. L'isolamento elettrico esterno di questi prodotti si basa su isolanti durante l'installazione e sulla distanza spaziale (ad esempio, isolamento in aria) per garantire la sicurezza.
1. Conduttori
I conduttori sono i componenti fondamentali e indispensabili responsabili della trasmissione di corrente elettrica o di informazioni sotto forma di onde elettromagnetiche all'interno di un prodotto. I conduttori, spesso chiamati nuclei di filo conduttore, sono realizzati in 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 le fibre ottiche come conduttori.
2. Strati isolanti
Questi componenti avvolgono i conduttori, garantendone l'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 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 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 diverse condizioni ambientali, durante l'installazione e il funzionamento, i prodotti in filo e cavo devono essere dotati 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 un'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, a sostanze chimiche, oli, minacce biologiche e rischi di incendio). Questi requisiti sono soddisfatti da diverse strutture di strati protettivi.
Per i cavi progettati specificamente per ambienti esterni favorevoli (ad esempio spazi interni puliti e 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 come componente.
4. Schermatura
È un componente presente nei cavi che isola il campo elettromagnetico all'interno del cavo dai campi elettromagnetici esterni. Anche tra diverse coppie o gruppi di fili all'interno dei cavi, è necessario un isolamento reciproco. 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 della struttura dello strato protettivo. 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 l'interferenza con strumenti esterni o altre linee, ma anche quella di impedire alle onde elettromagnetiche esterne di penetrare nel cavo attraverso l'accoppiamento elettromagnetico. Questi requisiti differiscono dalle funzioni tradizionali dello strato protettivo. Inoltre, lo strato di schermatura non è solo posizionato esternamente al prodotto, ma anche tra ciascuna coppia di fili o più coppie di fili in un cavo. Nell'ultimo decennio, a causa del rapido sviluppo dei sistemi di trasmissione delle informazioni che utilizzano fili e cavi, insieme al crescente numero di sorgenti di interferenza delle onde elettromagnetiche nell'atmosfera, la varietà di strutture schermate si è moltiplicata. L'idea che lo strato di schermatura sia un componente fondamentale dei cavi è diventata ampiamente accettata.
Molti prodotti di fili e cavi sono multipolari, come la maggior parte dei cavi di alimentazione a bassa tensione, che sono cavi a quattro o cinque conduttori (adatti per sistemi trifase), e i cavi telefonici urbani che vanno da 800 a 3600 coppie. Dopo aver combinato questi nuclei isolati o coppie di fili in un cavo (o dopo averli raggruppati più volte), si formano forme irregolari e ampi spazi tra i nuclei isolati o le coppie di fili. Pertanto, è necessario incorporare una struttura di riempimento durante l'assemblaggio del cavo. Lo scopo di questa struttura è 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 (stiramento, 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 sulla selezione dei materiali e sulla progettazione di questa struttura.
I prodotti tradizionali in fili e cavi si basano in genere sullo strato corazzato dello strato protettivo per resistere alle forze di trazione esterne o alla tensione causata dal loro stesso peso. Strutture tipiche includono armature in nastro d'acciaio e armature in filo d'acciaio (ad esempio, l'utilizzo di fili d'acciaio spessi 8 mm, intrecciati in uno strato corazzato, per i 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, rivestimenti primari e secondari e componenti di trazione specializzati vengono incorporati nella struttura del cavo. Ad esempio, nei cavi per cuffie per telefoni cellulari, un sottile filo di rame o un sottile nastro di rame avvolto attorno a 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.
Data di pubblicazione: 19-12-2023