Доклад на тему: "Изучение процессов производства силовых кабелей и проводов"

Провод – это кабельное соединение, содержащее одну или несколько изолированных жил, покрытых сверху неметаллической оболочкой, выполняющей функцию изоляции. По сути, это всегда один проводник, который просто может быть одножильным или многожильным.Кабель в отличие от провода представляет собой несколько изолированных проводников, которые для удобства монтажа и эксплуатации, а также для защиты от влияния окружающей среды и механических повреждений объединены в единую конструкцию. По сути, кабель – это группа проводов, обернутых дополнительным слоем изоляции.Технология, необходимая для того, чтобы электрический кабель служил без происшествий в течение многих лет, включает в себя сложные производственные процессы, для которых требуется высококвалифицированный персонал. Электрические кабели в основном изготавливаются из меди, поскольку она является лучшим проводником электричества, однако существуют также типы кабелей, в которых используется алюминий или другие типы материалов разного качества в зависимости от полезности и типа кабеля.Технология производства кабеля состоит из таких этапов:1. Первым этапом является первичная обработка медной катанки – сырья, из которого производится проводящая основа кабелей. Катанка представляет собой грубую заготовку, из которой изготавливается проволока. При помощи метода волочения токопроводящий материал – алюминий или медь – скручивают в жилу. Волочение проволоки – это процесс обработки металла давлением, характеризующийся постепенным однократным или многократным протягивания последнего через специальный волочильный инструмент, предназначенный для поэтапного уменьшения поперечного сечения исходной заготовки.Упрочнение металла, возникающее вследствие пластической деформации при волочении, называется наклепом, а структура волоченного металла в виде вытянутых по направлению волочения зерен - текстурой.Степень влияния деформации при волочении на физико-механические свойства протягиваемого металла во многом зависит от свойств металла, величины этой деформации и других причин, но можно выделить общие тенденции этого явления: повышаются прочностные характеристики (предел прочности, предел текучести, твердость); снижаются (неравномерно) пластические свойства (относительное сужение, относительное удлинение, число перегибов и скручиваний); плотность металла незначительно повышается (0,5-1,0 %); антикоррозионная стойкость несколько снижается; возрастает электрическое сопротивление (у аустенитной стали рост составляет до 30 %); изменяются магнитные свойства металла.В ходе пластической деформации при волочении структура металла претерпевает значительные изменения - зерна перлита вытягиваются по направлению волочения, возрастает число дефектов структуры (дислокаций, вакансий, межузельных атомов), что приводит к увеличению прочности, твердости и снижению пластичности. Эти явления называются наклепом при волочении. Дальнейшая деформация приводит к образованию микротрещин, которые растут и при превышении определенной степени обжатия приводят к обрывам проволоки.Виды волочения:Горячее волочение - волочение в условиях зарекристаллизационных температур (до 900 °С) применяется для тех металлов и сплавов, которые при обычных температурах из-за низкой пластичности не могут быть подвергнуты волочению: вольфрам, молибден, некоторые сплавы титана и алюминия. Нагрев проволоки непосредственно в технологическом потоке с волочением производится, как правило, электроконтактным или индукционным методами.Тепловое волочение - волочение в условиях температур до- или околорекристаллизованного порядка до 500 °С (быстрорежущая сталь).Низкотемпературное волочение - волочение в интервале температур от - 60 °С до - 180 °С представляет интерес для производства проволоки из высоколегированных сталей с аустенитовой и аустенитно-ферритной структурой, так как способствует повышению стабильности аустенита, повышению пластичности и улучшению механических свойств протянутого металла.Таким образом получается тонкая длинная проволока, диаметр которой многократно меньше диаметра катанки, а длина, соответственно, больше. Волочильная машина дает на выходе пасьму — тонкие проволоки, которые затем превратятся в многопроволочную структуру - стенгу;2. Термообработка. Чтобы снять наклеп металла и устранить его последствия, используется термообработка. Это может быть нормализация, отпуск, отжиг или патентирование. Каждый из этих процессов имеет свои особенности. При обработке медной проволоки используется отжиг. Для этого ее нагревают до 500–700 °С и охлаждают на воздухе. Более точная температура и время отжига устанавливаются в зависимости от сечения и свойств проволоки. Эта процедура выполняется в паровых или вакуумных печах, позволяющих избежать окисления меди. Как правило, для экономии времени отжиг выполняется «на проход», то есть проволока постоянно движется через печь с определенной скоростью.;3. Скрутка. Отдельные проволоки скручиваются в одну жилу. Она называется «стреньгой». Для этого проволока с разных барабанов подается в крутильную машину. Для создания гибкой многопроволочной жилы будущего провода, отдельные проволоки (пасьма) с нескольких катушек одновременно подаются в крутильную машину, где из них скручивается токопроводящая жила — стренга, служащая основой для будущего провода. Скрутка может быть разной: пучковой, шнуровой, правильной, а также может иметь то или иное направление (правое или левое).В зависимости от требуемых гибкости, прочности на растяжение, и других характеристик будущего провода, выбирают тип скрутки. Объединенные скручиванием в стренгу, жилы наматываются опять же на катушку. Как вы уже поняли, стренга — это многопроволочный провод, готовый для наложения на него изоляции; 4. Дальше полиэтилен в гранулах или другой материал для изоляции нагревают до состояния жидкости. Жилы окунают в смесь в специальном экструдере. В процессе производства кабелей и проводов с пластмассовой и резиновой изоляцией широкое распространение получили экструдеры (червячные прессы), которые позволяют осуществлять непрерывный процесс наложения изоляции оболочки и выпускать кабельную продукцию практически неограниченной длины. Процесс такого непрерывного производства изоляции или оболочки называют экструзией или выдавливанием, а сами прессы — экструдерами.Наиболее широко путем экструзии перерабатываются такие термопластичные высокомолекулярные соединения, как полиэтилен, полипропилен, полиамиды, поливинилхлоридные пластикаты некоторые виды фторопластов, а также различные резиновые смеси.Одним из основных преимуществ переработки полимеров в экструдерах является непрерывность процесса, а это в свою очередь открывает широкие возможности для совмещения процесса изолирования (или наложения оболочки) с другими операциями при изготовлении кабелей и проводов (например, волочением и отжигом токопроводящей жилы, контролем изолированной жилы, скруткой изолированных жил в группы или кабель и т. п.). Кроме того, непрерывный процесс производства кабелей и проводов открывает широкие возможности для автоматизации производственных процессов, что способствует более эффективному и качественному их осуществлению;5. Проходит проверка – не пропускает ли изолятор ток, какая степень проводимости, толщина проводов и т.д. Замеры проводятся в следующем порядке:Электрики прибывают на место, перед началом работ проверяют состояние брони, кабельных воронок, заземлений.Один конец КЛ подключают к мобильному заземлителю, на втором — разводят жилы на дистанцию порядка 150–250 миллиметров. Если обеспечить безопасное расстояние невозможно, методы проверки кабельных линий допускают изоляцию концов колпачками-заглушками.Убеждаются, что КЛ полностью отключена от электротока.Очищают изолирующие обмотки от пыли, частичек грязи, прочих инородных предметов.При помощи генератора подают на токоведущие части ток с повышенными характеристиками: частотой, напряжением. Методы испытания кабеля могут включать нагрузку только переменным или переменным и постоянным током.Измерительный прибор подключается к жилам отдельно идущими проводами с сопротивлением диэлектрического слоя от 100 МОм. Измерения проводят, поочерёдно перенося омметр с одной жилы на другую. Прочие токоведущие части при этом изолируют мобильными заземлителями.Сверяют полученные рабочие значения с минимальными допустимыми.По завершении работы подготавливают техотчёт.Аналогичны методы проверки проводов и кабелей, лежащих под напряжением не более 1000 вольт, но в этом случае замеры выполняют попарно между двумя разведёнными жилами:«Фаза-фаза».«Фаза-ноль».«Фаза-защита».«Защита-ноль».Минимальное допустимое сопротивление изоляционного слоя КЛ до 1000 вольт — 0,5 МОм. Параметры для высоковольтных КЛ, как и способы проверки кабеля, должны быть рекомендованы производителем или установлены надзорным органом;6. Готовый провод скручивают при помощи специального оборудования в катушку;7. Дальше, в зависимости от того, какой именно кабель вам нужен, при помощи крутильной машины жилы скручивают между собой. Крутильный станок для производства кабеля объединяет отдельные элементы изготавливаемой продукции, такие как изолированные жилы, проволока, стренги, в устойчивую и четкую форму. Принято различать следующие виды крутильных станков: сигарные, клетьевые, вилочные, с жесткой структурой, арочные, одинарной и общей крутки. Отличие каждого вида заключается в применяемых катушках, в шаге скрутки, количестве используемых жил, в управлении натяжением;8. Последний этап – бронирование свинцом или сталью, и наматывание в катушки. Станок бронирования используется для обмотки кабеля различными материалами, предназначенными защищать его от разнообразных повреждений и воздействий окружающей среды. В качестве бронированного материала может выступать стальная или гофрированная оцинкованная лента, металлическая проволока либо другой материал.В процессе производства силового кабеля и провода толщина каждого экструдированного слоя постоянно контролируется с помощью рентгеновской измерительной головки, что обеспечивает как нормированную толщину, так и идеальную концентричность слоев.В настоящее время выпускаются кабели стойкие к химическим веществам, маслам, искробезопасные кабели для взрывоопасных сред, кабели для различных рабочих температур, кабели для атомной энергетики, которые сертифицированы для эксплуатации даже при максимальной аварии проекта АЭС. В повседневной практике обычно используются кабели с разной степенью огнестойкости, что постепенно вытесняет с рынка ПВХ-кабели. В случае горения кабелей ПВХ образуется удушливый дым и помещение быстро задымляется. Безгалогенные самозатухающие кабели отличаются низким дымообразованием и низкой коррозией паров, поэтому позволяют эвакуировать людей даже после проникновения огня в электроустановку. Огнестойкие кабели – это даже кабели, способные выполнять свою функцию при пожаре в течение нескольких часов. Тем не менее, даже этого часто недостаточно, и требования к безопасности кабелей, а следовательно, и к их материалу конструкции постоянно растут.