В кабельном производстве применяются различные материалы, предназначенные для изолирования проводных элементов. Главное условие изоляции кабелей и проводов — она не должна проводить ток, поэтому в качестве материалов здесь традиционно применяют: резину, ПВХ, полиэтилен, фторопласт или бумагу. В некоторых случаях в качестве изоляционных материалов также применяют: окись магния, лак, шёлк или полистирол.
Тип изоляции кабелей выбирается на основании конструктивных особенностей кабеля и сетевого напряжения, при котором он будет эксплуатироваться:
- для оболочных кабельных изделий при показателях постоянного напряжения не более 700 Вольт, и номинального переменного тока не более 220 Вольт для однофазных сетей (380 Вольт в случае с трёхфазными);
- для безоболочных кабелей с показателями постоянного напряжения не выше 700 Вольт, и номинального переменного тока до 220 Вольт (380 вольт для трёхфазных сетей);
- для оболочных и безоболочных кабелей с показателями постоянного тока не более 700 — 1000 Вольт, и переменного от 220 до 400 Вольт (для трёхфазных сетей на 380 и однофазных на 220 Вольт);
- для кабелей с постоянным напряжением до 3600 Вольт и показателями переменного тока от 400 до 1800 Вольт;
- для кабелей, эксплуатируемых в условиях постоянного напряжения в 1000 — 6000 Вольт при показателях переменного тока в 400 — 1800 Вольт.
Изоляционные материалы на основе резины , использующиеся в кабельном производстве, могут быть как природного, так и синтетического происхождения. Немаловажным преимуществом резиновой изоляции проводки и кабелей является достаточно высокая гибкость, что даёт возможности для монтажа сетей в любых условиях. Но, со временем, резиновая изоляционная оплётка теряет свои защитные свойства и подвергается изменению химических свойств материала, что негативно сказывается на надёжности изоляционного слоя.
Кабель с резиновой изоляцией КГ (изоляция из резины на основе натурального и бутадиенового каучуков)
Изоляция из полиэтиленов высокой или низкой плотности отличается высокой стойкостью к воздействию химической или иной агрессивной среды. Вулканизированный полиэтилен не боится и перепадов температур, а вот обычные виды полиэтиленовой изоляции при нагревании нестабильны. Именно поэтому они не рекомендуются для использования в условиях повышенных температур.
Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена
Изоляционные материалы на основе ПВХ — это производные полимеров, со всеми их достоинствами и недостатками. ПВХ-изоляция обходится производителю дешевле любых других видов изоляционных материалов. Но, при добавлении пластификаторов, оплётка провода или кабеля немного теряет в своих защитных свойствах, да и химическая стойкость материала снижается. При этом изоляция на основе ПВХ отличается высокой эластичностью, а при подборе правильных добавок можно придать ей дополнительные свойства: термостойкость и сохранение эластичности в низкотемпературных условиях.
Силовые кабели с ПВХ изоляцией
Изоляция на бумажной основе , при обилии современных материалов, сегодня используется довольно ограниченно. Допустимое напряжение для такого типа проводки — не более 35 кВ. Если бумажная изоляция применяется при производстве силовых кабелей — необходимо использовать бумажную основу, пропитанную специальным составом, включающим в себя воск, масло и канифоль. В итоге бумага приобретает несвойственные ей характеристики. Высоковольтные сети изолируют материалом, созданным из многослойной целлюлозной основы. Среди явных минусов такой изоляции — нестойкость бумаги к любым внешним воздействиям.
Силовой кабель с бумажной изоляцией
Фторопластовая изоляционная прослойка проводов и кабелей — одна из самых надёжных. Однако, применение этого материала требует определённых усилий, ведь фторопласт в лентах наматывают на кабельные жилы, а затем подвергают запеканию под воздействием высоких температур. Полученное в итоге покрытие отличается высокой стойкостью к любым внешним воздействиям: его непросто повредить механическим, химическим или любым другим способом.
Хотя с каждым днем появляется все больше беспроводных устройств, основным средством передачи электрического тока по-прежнему остаются провода.
При производстве проводов и кабелей используются различные виды изоляции. Каждый вид изоляции проводов определяет область применения тех или иных кабельных изделий. 
В процессе монтажа проводов или кабелей появляется необходимость в изоляции мест их соединения или подключения к электроприборам. Каким же образом это можно сделать?
Ранее для изоляции кабелей применяли бумагу, но сейчас, при огромном количестве современных материалов ее используют крайне редко. Бумагу наматывали несколькими слоями, пропитывая маслом и канифолью. Это помогало противостоять влиянию влаги.
В производственных условиях делают надежную изоляцию из фторопласта. Ленты фторопласта наматывают на провода и запекают. Образуется оболочка, которая не боится не только химического или температурного, но и механического воздействия.
ПВХ изоляция
ПВХ (поливинилхлорид) также называют виниловая изоляция. Поливинилхлорид устойчив к действию щелочей и кислот, не проводит ток, не растворяется в воде, поэтому находит широкое применение при изготовлении изоляционных материалов. Применяется для изготовления изоляции проводов и кабелей. Так же изготавливают ПВХ изоленту, для изоляции соединения проводов.
Одно из преимуществ ПВХ изоляции – ее дешевизна. Полимерная изоляция довольно эластична и устойчива к перепадам температур, не горит на воздухе. При производстве ПВХ материалов могут добавлять пластификаторы, они несколько ухудшают изоляционные свойства и стойкость к химикатам, но увеличивают эластичность и устойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей.
Если в соединительном кабеле используется виниловая изоляция, покрывающая провода, то кабель обозначается аббревиатурой ПВС. Он может состоять из 2-5 алюминиевых или медных жил. Оболочка бывает виниловая или резиновая.
Срок службы ПВС кабелей превышает 6 лет. В течение всего этого времени они не требуют замены. Они устойчивы к коррозии и плесени, выдерживают морозы до -40° и жару до +40°. Их рабочее сопротивление составляет на 1 км около 270 Ом.
Кабели с ПВХ оболочкой и алюминиевыми жилами применяют в городских электрических сетях, для подачи электричества на производстве и в жилых многоквартирных домах. ПВС кабели с медными жилами получили распространения при подключении к сети практически всех бытовых приборов и другой техники малой мощности, их используют для электропроводки в частных домах и квартирах.
Применение резиновой изоляции
В промышленных отраслях для изоляции кабелей часто применяется резиновая оболочка. К ее положительным качествам относят:
- Влагостойкость.
- Эластичность.
- Высокое сопротивление.
- Устойчивость к высоким температурам.
Резиновая изоляция производится на основе натуральных и синтетических материалов. Качественная синтетическая оплетка обладает лучшими показателями — дольше стареет, выдерживает воздействие агрессивных химических веществ и отрицательных температур. Резина легко гнется, поэтому провода можно уложить в любых условиях. Но с течением времени резиновая изоляция стареет, трескается и начинает пропускать ток. В условиях высоких температур для изоляции рекомендуется применять вулканизированную резину. Кабели с резиновой изоляцией чаще всего применяют там, где требуется гибкость кабеля. Это питающие кабели кранов, спуски на пульты управления кран-балок. Подключение сварочных трансформаторов, как со стороны питания, так и со стороны низкого напряжения на «держак» электрода и нулевой провод.
Способы изоляции проводов
Изоляция электрических проводов предназначена главным образом для того, чтобы не было утечки токов. По этой причине ее делают из непроводящих (изоляционных) материалов. В зависимости от условий эксплуатации и особенностей конструкции кабелей или проводов выбирают тип изоляции. При электромонтажных работах применяют следующие типы.
Изоляционная лента
Не утрачивает своей актуальности изоляция электропроводов изолентой. Изоляционная лента стоит недорого и продается в любом хозяйственном магазине в широком ассортименте.
Наматывать ее надо под углом, начиная от края родной изоляции провода. При параллельном соединении на конце скрутки делают пустую намотку-трубку, сгибают ее и продолжают движение в обратную сторону.
Распространенная ПВХ изоляционная лента при сильном нагревании плавится, но не пропускает влагу. Хлопчатобумажная изоляционная лента, наоборот, выдерживает высокие температуры, но со временем сохнет, а при намокании может отклеиться.
Из ПВХ делают и кембрики – трубки для изоляции проводов и кабелей. Чтобы трубка плотно седела, надо правильно подобрать диаметр трубки.
Как правильно изолировать скрутку проводов лучше посмотреть видеоролик:
Термоусадочные трубки
Термоусадочные трубки делают из полимеров (ПВДФ, ПЭТ, силикон и других). Их применяют преимущественно на низковольтном оборудовании, когда напряжение постоянного тока не превосходит 1 кВ.
Если вы хотите использовать термоусадку для проводов, то надо совершить ряд действий.
- Отрезать кусочек термоусадочной трубки, полностью перекрывающий оголенный участок провода (место соединения), с запасом около 2 см.
- Затем надо надеть на один из концов соединяемых проводов трубку.
- Сделать скрутку проводников.
- После этого трубку перемещают на скрутку и нагревают строительным феном.
В результате термоусадки изоляция плотно прижимается к проводам. Если фена нет, то можно использовать зажигалку, аккуратно держа ее на небольшом расстоянии.
Так делают при изоляции скрутки последовательно соединенных проводов. Если соединение проводов параллельное (так называемый пучек проводов), то вначале делают скрутку, а затем надевают трубку.
В большинстве случаев термоусадочную трубку удобнее использовать, чем изоленту. Трубку можно быстро надеть, она более плотно облегает соединение проводов и не разматывается. Но снять ее в случае необходимости уже трудней. Придется только счищать ее или срезать.
На трубках производители ставят маркировку, которая показывает, какую температуру она выдерживает, и для какого напряжения подходит. Выпускают трубки разных диаметров и расцветок, поэтому для различных марок и сечений кабелей всегда есть возможность подобрать соответствующую изоляцию, а цветом произвести маркировку.
Как правильно сделать изоляцию проводов с помощью термоусадочной трубки смотрите видеоролик:
Применение клемм
В качестве изоляции применяют клеммы в диэлектрической оболочке. Клеммы продаются в виде колпачков или колодок, зажимающих провода. Если вы хотите заизолировать провода в распределительной коробке, то выбор клемм – один из вариантов соединения.
Но многое зависит от нагрузки. При высокой нагрузке лучше применять для соединения пайку, а уже сверху надевать изолирующую трубку.
Затягивание алюминиевого провода клеммами с винтами не рекомендуется, поскольку под постоянным давлением алюминий начинает течь. В результате соединение ослабевает, увеличивается сопротивление и происходит короткое замыкание. Если уж вы решили соединить алюминиевые провода клеммами с винтами, то минимум раз в год надо делать ревизию.
Соединение медного и алюминиевого проводов методом скрутки недопустимо. При прохождении тока между металлами возникает электрический потенциал, провода нагреваются, что может вызвать короткое замыкании или того хуже – пожар.
Все же в одном случае скрутку можно сделать – если медный провод покрыть оловянно-свинцовым припоем (залудить). Но чаще для соединения и алюминия и меди применяют клеммные колодки или резьбовой метод (винт, гайка и шайба).
Сопротивление изоляции
Между жилами кабелей и внешней средой могут возникать утечки тока. Одна из задач изоляции – не допустить их появления. Величина, которая показывает, насколько хорошо провод изолирован, называется сопротивлением изоляции.
Чем выше сопротивление, тем надежнее защищены жилы, по которым протекает ток. Каждая марка кабелей имеет свое значение этого показателя. Сопротивление изоляции устанавливается ГОСТом или техническими условиями (ТУ).
Измеряется сопротивление при заданной температуре (около +20°) специальным прибором (мегаомметром). Если проводить измерения при отрицательных температурах, то его значение будет занижено, а в случае жарких условий – завышено. После снятия показаний их заносят в протокол «Измерение изоляции проводов», сравнивают с нормативными и делают выводы о том, пригодны или нет кабели к дальнейшему использованию. Электропроводка, не выдержавшая испытание подлежит ремонту или замене. Сроки периодичности проведения испытания изоляции проводов оговорен Правилами. Так же проверка изоляции проводов производится после окончании электромонтажных работ, ремонтных работ, после намокания или перегрева проводки.
Как правильно проверить сопротивление изоляции проводников с помощью мегаомметра смотрите видеофильм:
Определимся с понятиями: изоляция — это диэлектрик, которым покрывается каждая токоведущая жила. Оболочка — это дополнительная защита поверх изолированных жил для механической защиты кабеля. Оболочку рассмотрим отдельно, сейчас речь об изоляции.
В России используются два основных типа изоляции кабелей: бумажная маслопропитанная и пластмассовая. Первый тип устарел и постепенно заменяется на второй. Считается, что бумажная изоляция лучше подходит для прокладки кабеля в агрессивных условиях среды.
Бумажная маслопропитанная изоляция
Чтобы провод сгибался без повреждения изоляции, бумажную ленту наматывают на жилу с перекрытием 20—30%, чтобы она прилегала к жиле и предыдущему слою с зазором. Зазоры между витками в соседних лентах не должны совпадать, иначе ухудшатся электрические характеристики. Бумага для изоляции делается из сульфатной целлюлозы и пропитывается жидким диэлектриком — маслоканифольным составом.
Бывают кабели для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах. Их бумажную изоляцию пропитывают нетекучим составом с добавлением церезина. Церезин — воскообразное вещество, образующее с кабельным маслом однородную смесь.
Пластмассовая изоляция
Жилы покрываются пластмассовой изоляцией с помощью экструзии. Это более технологично, чем мотать бумагу, а потом пропитывать и сушить. Пластмассовая изоляция лучше бумажной маслопропитанной по всем параметрам:
— большая пропускная способность кабеля за счет увеличения длительно допустимой температуры жилы,
— высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании,
— меньше вес и диаметр,
— можно прокладывать кабель на морозе без предварительного подогрева,
— нет ограничений по разнице уровней на трассе (ничего никуда не стечет),
— монтаж проще из-за отсутствия жидких компонентов.
Есть четыре вида пластмассовой изоляции.
ПВХ пластикат
Смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами и стабилизаторами. Пластификаторы с добавлением антиоксидантов делают изоляцию гибкой и замедляют деградацию удельного электрического сопротивления.
ПВХ не лучший изолятор, зато устойчив к агрессивным средам. Не поддерживает горения, но горит. Начинает разлагаться при 140° C и выделяет токсичный газ хлороводород. Свойства ПВХ ухудшаются от света, и пигментные добавки не вполне спасают.
ПВХ пластикат — самый популярный вид пластмассовой изоляции кабелей.
Сшитый полиэтилен (СПЭ)
По свойствам примерно то же, что ПВХ пластикат. Изоляция из сшитого полиэтилена применяется только на одножильных и трехжильных кабелях. Преимущество СПЭ перед ПВХ: меньшая толщина диэлектрика при равном рабочем напряжении на линии.
При использовании СПЭ в конструкцию кабеля включаются два полупроводниковых слоя: по жиле и по изоляции. Это нужно для выравнивания напряженности электрического поля и электромагнитной совместимости кабеля с внешними электрическими цепями.
Сшитый полиэтилен СПЭ отличается от обычного термопластичного ПЭ сохранением механических и электрических свойств при приближении к температуре плавления. Причина: сшивка полимерных нитей на молекулярном уровне с помощью реактивов или радиации. Это как производство термоусадочной трубки, но без раздувки.
Резина
Отличается повышенной гибкостью, влагозащитой и стоимостью, делается из каучуков. Силовые кабели в резиновой изоляции соединяют подвижные элементы с электросетью.
Кабель в резиновой изоляции имеет избыточный диаметр из-за округлой формы. Резина боится света и со временем теряет эластичность.
Помимо каучуковой, есть кремнийорганическая резина: кроме гибкости, она обладает повышенной термостойкостью.
Фторопласт
Максимально сильный диэлектрик, стойкий к высоким температурам и агрессивным средам. Фторопластовая изоляция очень дорогая, поэтому используется либо в жестких условиях эксплуатации, либо для высоковольтных греющих кабелей.
При равных габаритах кабели во фторопластовой изоляции передают большую мощность, чем кабели в СПЭ изоляции, не говоря уж о ПВХ.
Выводы
Кабели с бумажной маслопропитанной изоляцией используются ради совместимости со старыми кабельными линиями и постепенно уступают место более технологичным кабелям с пластмассовой изоляцией.
Самые популярные виды пластмассовой изоляции — поливинилхлорид и сшитый полиэтилен. Резиновая и фторопластовая изоляция используется для специфических условий эксплуатации.
