Globalne standardy dotyczące splatania przewodów: maksymalna rezystancja prądu stałego, minimalny przekrój poprzeczny i więcej

Globalne standardy dotyczące splatania przewodów: bezpośrednia odpowiedź

Jeśli czytasz to, ponieważ pytanie egzaminacyjne zadano: „Globalne standardy dotyczące splotów przewodów obejmują ___ rezystancję i ___ pole przekroju poprzecznego”, poprawna krótka odpowiedź brzmi maksymalna rezystancja DC i minimalna powierzchnia przekroju poprzecznego . Sformułowanie to pojawia się w materiałach szkoleniowych opartych na normie IEC 60228, ponieważ norma reguluje sploty, ustalając górną granicę rezystancji prądu stałego i dolną granicę przekroju poprzecznego dla każdego zadeklarowanego rozmiaru nominalnego.

Dla inżyniera zajmującego się kablami, który musi kupić, zbudować lub zakwalifikować przewodnik, ta dwuczęściowa odpowiedź jest koniecznym początkiem, ale nie kompletnym. Globalne standardy dotyczące skrętów przewodów obejmują wymagania konstrukcyjne, a także ograniczenia elektryczne. Pakiet splotek jest definiowany przez średnicę drutu, liczbę drutów, długość skrętu, współczynnik skrętu, kierunek skrętu, klasę przewodu, gatunek materiału, stan powierzchni, a w niektórych przypadkach poziom zagęszczenia. Granice rezystancji informują, czy przewodnik przewodzi; zasady konstrukcyjne mówią Ci, czy się wygnie, zakończy i przetrwa zastosowanie, dla którego został zbudowany.

Dlaczego istnieją standardy dotyczące splatania przewodów

Skręcanie istnieje, ponieważ lity drut o tym samym przekroju byłby zbyt sztywny, zbyt trudny do zakończenia i zbyt wrażliwy na wielokrotne zginanie. W przypadku przewodu klasy 2 o przekroju 50 mm² minimalna liczba drutów wynosząca 19 żył wymagana przez normę IEC 60228 zamienia sztywny element przypominający pręt w wiązkę, którą można zginać, zwijać i kończyć standardowymi końcówkami. To jest mechaniczna przyczyna stojąca za każdym standardem splotów.

Istnieje również przyczyna elektryczna. Przy wyższych częstotliwościach efekt naskórkowości wypycha prąd w kierunku zewnętrznej powierzchni przewodnika. Skrętka z wieloma mniejszymi żyłami lepiej dopasowuje się do konturu kabla i ogranicza szczeliny powietrzne, które pojawiają się, gdy lity przewodnik jest zmuszony do zgięcia. Jednakże skrętka nie może powodować wypychania rezystancji prądu stałego powyżej dopuszczalnego pułapu i właśnie dlatego norma IEC 60228 określa maksymalne wartości rezystancji dla każdej klasy i nominalnego przekroju.

Ignorowanie tych ograniczeń stwarza wymierne problemy. Jeśli rezystancja przekracza wartość maksymalną, kabel nagrzewa się bardziej, a spadek napięcia przekracza obliczoną wartość. Jeśli liczba przewodów jest mniejsza niż minimalna, przewód może nie przejść próby zginania lub otworzyć się w punkcie końcowym. Jeśli długość skrętu zmienia się, niedopasowanie wydłużenia może spowodować załamanie lub uwięzienie ptaków, gdy kabel jest wciągany do rury osłonowej. Awarie w terenie, odrzucone partie produkcyjne i opóźnione projekty to typowe konsekwencje.

Główne rodziny standardowe i ich porównanie

Żaden pojedynczy dokument nie zawiera tematu skrętu przewodów. Najpowszechniej stosowaną międzynarodową normą bazową jest IEC 60228, która została przyjęta w Europie jako norma BS EN 60228, odzwierciedlona w Niemczech jako VDE 0295 i dopasowana w Chinych przez GB/T 3956. W Ameryce Północnej praktycznymi odniesieniami są ASTM B8 dla koncentrycznych przewodów miedzianych skręconych, ASTM B787 dla 19-żyłowych kombinowanych przewodów jednowarstwowych, ASTM B496 dla kompaktowych okrągłych przewody miedziane typu linka oraz ASTM B172 dla przewodów typu linka z elementami skręconymi w wiązkach.

Chociaż numery dokumentów się różnią, logika jest spójna. Każdy standard przypisuje klasę, określa minimalną liczbę przewodów, ogranicza zmienność średnicy i ogranicza rezystancję prądu stałego. Dobrze napisane zamówienie zakupu wyraźnie wymienia jedną z tych norm, ponieważ określenia „zgodny z ASTM” i „zgodny z IEC” nie są etykietami wymiennymi.

Klasy przewodników IEC 60228 i co mówią kupującemu

IEC 60228 dzieli przewodniki na cztery klasy. Klasa 1 jest solidna. Klasa 2 to standardowy przewód linkowy do instalacji stacjonarnych. Klasa 5 jest elastyczna, a klasa 6 jest wyjątkowo elastyczna. Numer klasy bezpośrednio określa, ile przewodów jest używanych i jak cienkie są te przewody.

Liczby sprawiają, że kompromis jest widoczny. Dla wyżarzanego przewodu miedzianego o przekroju 1,5 mm² norma IEC 60228 ustala maksymalną rezystancję prądu stałego na 12,1 mΩ/m dla klasy 1 i klasy 2 oraz 13,3 mΩ/m dla klasy 5 i 6 w temperaturze 20 °C. Większy tolerancja dla klas elastycznych istnieje, ponieważ cienkie druty tworzą nieco dłuższą ścieżkę prądu i większą rezystancję styku między żyłami. W przypadku przewodu klasy 5 o przekroju 2,5 mm² minimalna liczba przewodów wynosi 50 w porównaniu z 7 przewodami w przypadku przewodu klasy 2 o tym samym nominalnym przekroju.

Klasy elastyczne stale pojawiają się w kablach do transmisji danych i kablach samochodowych, gdzie skręcanie łączy się ze skręcaniem par. Przewodnik klasy 5 zasilający przemysłowy kabel Ethernet lub samochodowy kabel do transmisji danych musi pozostać elastyczny i nie powodować naprężeń skrętnych podczas parowania. Wiele zakładów produkujących kable używa a czterożyłowa skręcarka przemysłowa Ethernet bez skręcania na tym etapie, ponieważ skręca cztery żyły bez obracania samych żył, zachowując konstrukcję przewodnika zdefiniowaną przez normę.

Maszyna do skręcania skrętką tylną do czterożyłowego kabla do transmisji danych w przemysłowej sieci Ethernet Gemwell Electrical Technology Co., Ltd to chińska maszyna do skręcania skrętką zwrotną do produkcji czterożyłowych przemysłowych kabli do transmisji danych Ethernet... Zobacz produkt →

Konfiguracje splotów: koncentryczne, pęczkowe, linowe, zagęszczone i sektorowe

Klasa przewodnika wyznacza docelowy poziom elastyczności; konfiguracja ustawia geometrię. Każda konfiguracja zmienia sposób, w jaki przewodnik zachowuje się podczas zginania, jak zajmuje on miejsce i jak łatwo można go zakończyć.

Splatanie koncentryczne

W konstrukcji o ułożeniu koncentrycznym druty są ułożone warstwami wokół drutu środkowego, a kolejne warstwy są ułożone w przeciwnych kierunkach. Standardowa liczba przewodów jest zgodna ze wzorem 1 6, 1 6 12 i 1 6 12 18. Rezultatem jest stabilny, okrągły przewodnik, który jest odporny na odkształcenia, dlatego też normy ASTM B8 i IEC 60228 klasa 2 domyślnie przyjmują tę konfigurację dla kabli zasilających.

Wiązka Stranding

Skręcenie pęczkowe skręca wszystkie druty razem w tym samym kierunku bez geometrycznego wzoru warstw. Jest szybszy i tańszy niż skrętka koncentryczna, ale gotowy przewodnik ma mniejszą stabilność geometryczną. Przewody wiązkowe są powszechne w elastycznych przewodach, okablowaniu samochodowym i innych zastosowaniach, w których przewód będzie szybko kończony i regularnie zginany.

Splatanie liny

Splatanie liny najpierw tworzy małe pęczki, a następnie układa te grupy wokół rdzenia. Ta dwustopniowa konstrukcja jest standardową odpowiedzią na wysoką trwałość przy zginaniu i wytrzymałość mechaniczną. ASTM B172 definiuje tę rodzinę i pojawia się w kablach górniczych, kablach dźwigowych i innych zastosowaniach, w których kabel musi wytrzymać ciągłe zginanie i napięcie.

Skrętka zwarta i sektorowa

Zagęszczone pasmo przepuszcza się po splocie przez rolki lub matrycę, aby zmniejszyć średnicę zewnętrzną, zwykle o 3 do 8 procent, przy zachowaniu tego samego przekroju poprzecznego. Przewody sektorowe idą dalej i są wciskane w profil sektorowy, dzięki czemu kable trójżyłowe mieszczą się w mniejszej średnicy całkowitej. Obie opcje zmniejszają wagę kabla i koszty materiałów, ale wymagają ściślejszej kontroli procesu na etapie skręcania.

Konstrukcje koncentryczne i jednowarstwowe stawiają największe wymagania w zakresie stabilności naprężenia. Jeśli naprężenie zmienia się podczas pracy, średnica zewnętrzna i długość skrętu ulegają zmianie. Sprzęt taki jak wytrzymała maszyna z oddzielnym ramieniem i pojedynczym skrętem, z zewnętrznym poborem mocy jest zbudowany tak, aby utrzymać to napięcie przez cały cykl skręcania, czego dokładnie potrzebują te konfiguracje na końcu linii produkcyjnej.

Pojedyncza skręcarka wspornikowa o dużej wytrzymałości typu dzielonego (zewnętrzny kabestan i T Gemwell Electrical Technology Co., Ltd jest chińską maszyną do skręcania wspornikowego o dużej wytrzymałości, typu dzielonego (zewnętrzny kabestan i... Zobacz produkt →

W przypadku fabryki produkującej konstrukcje parowe lub wielordzeniowe po skręceniu wybór etapu geometrii to połowa pracy. Wiele zespołów produkcyjnych dokonuje przeglądu Linia maszyn do skręcania par drutów podczas planowania, ponieważ skręt pary oddziałuje z własnym ułożeniem przewodu i może zwiększyć niewielki błąd skrętu.

Długość układania, współczynnik układania i kierunek układania: tolerancje, które mają znaczenie

Długość skrętu to odległość osiowa, jaką przebywa przewodnik, gdy grupa żył wykonuje jeden pełny skręt o 360 stopni. Współczynnik skrętu to długość skrętu podzielona przez średnią średnicę przewodu. Obie wartości pojawiają się w normach i rysunkach, ale obie są często błędnie rozumiane w hali produkcyjnej.

Krótszy skręt zużywa więcej drutu na metr przewodu, co zwiększa wagę i nieznacznie podnosi rezystancję prądu stałego. Dłuższy zwis zmniejsza zużycie materiału, ale może sprawić, że wiązka będzie mniej stabilna pod wpływem zginania i łatwiejsza do otwarcia na zakończeniach. W przypadku okrągłych konstrukcji koncentrycznych typowy współczynnik ułożenia mieści się w przedziale od 8:1 do 16:1, a wiele norm zakładowych określa jako kompromis od 10:1 do 14:1. Kierunek układania jest zapisywany jako prawostronny lub lewy; warstwa zewnętrzna jest zwykle prawa, chyba że rysunek wyraźnie mówi inaczej.

Produkcja kabli sieciowych ma miejsce tam, gdzie tolerancja skrętu staje się rygorystyczna, ponieważ każda para musi zachować swój własny rytm skrętu, aby kontrolować przesłuchy i zniekształcenia opóźnienia. A Zintegrowana potrójna skręcarka kabla sieciowego trójskokowa rozwiązuje powszechny problem produkcyjny poprzez zastosowanie trzech stopni podziałki w jednym przejściu, co eliminuje etapy ponownego naprężania, które zwykle powodują zmianę długości skrętu pomiędzy operacjami.

Zintegrowana skręcarka o potrójnym skoku do produkcji kabli sieciowych Gemwell Electrical Technology Co., Ltd jest chińską zintegrowaną skręcarką o potrójnym skoku dla producentów kabli sieciowych i ... Zobacz produkt →

Jak sprawdzana jest zgodność z Stranding

Globalne standardy nie opierają się wyłącznie na ocenie wizualnej. Ustalają mierzalne kryteria akceptacji, a każdy test weryfikacyjny wskazuje na rezystancję lub geometrię. Najważniejszym sprawdzeniem jest rezystancja prądu stałego mierzona w temperaturze 20°C, ponieważ jest to najszybszy i niezawodny wskaźnik prawidłowego materiału i przekroju przewodu.

Wartości rezystancji w normie IEC 60228 są wartościami maksymalnymi, a nie wartościami nominalnymi. Oznacza to, że przewód klasy 2 o przekroju 1,5 mm² i oporności 12,0 mΩ/m jest akceptowalny, natomiast przewód 12,3 mΩ/m nie spełnia wymagań, nawet jeśli różnica na mierniku wydaje się nieistotna. Ta sama zasada dotyczy liczby przewodów: brakujący przewód może nie zmienić rezystancji na tyle, aby można było to zauważyć, ale może zmienić trwałość przewodu i spowodować awarię pola kilka miesięcy później.

Co powinna zawierać specyfikacja zakupu kabla

Większość wad skrętki dociera do klienta, ponieważ zamówienie było niejasne. Jasna specyfikacja eliminuje zgadywanie i jest to najtańsze narzędzie jakości, jakie może mieć nabywca kabla. Poniższa lista kontrolna dotyczy zarówno kabli zasilających, sterujących, jak i elastycznych kabli do transmisji danych.

1. Nazwij normę i wydanie, np. IEC 60228 wydanie trzecie.
2. Podaj materiał przewodnika: miedź wyżarzana, miedź cynowana lub aluminium.
3. Podaj klasę przewodu, podając powód, jeśli nie jest to klasa 2.
4. Zadeklaruj liczbę drutów i nominalną średnicę drutu.
5. Zadeklaruj długość zwoju lub współczynnik zwinięcia, z dopuszczalną tolerancją.
6. Zadeklaruj kierunek ułożenia warstwy zewnętrznej.
7. Zdefiniuj ogólną tolerancję średnicy i dowolny cel zagęszczenia.
8. Wymagaj raportu z testu rezystancji prądu stałego mierzonego w temperaturze 20 °C.
9. Określ stan powierzchni: czysta, sucha, wolna od utleniania i zadziorów.
10. W przypadku przewodów klasy 5 i 6 należy dodać wszelkie wymagania dotyczące trwałości przy zginaniu z zastosowania końcowego.

Gdy specyfikacja będzie ostateczna, następną decyzją będzie to, który sprzęt produkcyjny może pomieścić te numery. Porównywanie gama pojedynczych skręcarek wspornikowych względem deklarowanego współczynnika układania i tolerancji średnicy jest praktycznym pierwszym krokiem. Warto zapoznać się także z poziomem terenowym notatki eksploatacyjne dotyczące maszyn skręcających aby zrozumieć, które regulacje maszyny najprawdopodobniej zmienią długość skrętu podczas cyklu produkcyjnego.

Często zadawane pytania dotyczące norm dotyczących splotów przewodów

Co dokładnie obejmują światowe standardy dotyczące skrętów przewodów?

Obejmują one maksymalną rezystancję prądu stałego i minimalne pole przekroju poprzecznego jako dwie podstawowe granice akceptacji. Obejmują one również wymagania konstrukcyjne: liczbę drutów, średnicę drutu, długość skrętu, współczynnik ułożenia, kierunek ułożenia, klasę przewodu, gatunek materiału, stan powierzchni i poziom zagęszczenia w przypadku konstrukcji kompaktowych.

Jaka jest różnica między skrętką klasy 2 i klasy 5?

Klasa 2 wykorzystuje mniej, większych przewodów i jest przeznaczona do instalacji stacjonarnych. Klasa 5 wykorzystuje wiele cienkich drutów i jest przeznaczona do elastycznego zastosowania. Dla porównania, przewód klasy 5 o przekroju 2,5 mm² wymaga co najmniej 50 przewodów, podczas gdy ten sam rozmiar nominalny w klasie 2 wymaga tylko 7 przewodów. Klasa 5 ma również wyższy maksymalny limit rezystancji prądu stałego zgodnie z normą IEC 60228.

Dlaczego długość nawinięcia jest ważna?

Długość skrętu wpływa na całkowitą długość przewodu, wagę, rezystancję prądu stałego i elastyczność. Krótszy skręt zużywa więcej drutu na metr i nieznacznie zwiększa opór; dłuższe układanie jest bardziej wydajne, ale może zmniejszyć stabilność zginania i otworzyć się pod naprężeniem. Obydwa efekty powodują, że standardy i rysunki traktują to jako wymiar kontrolowany.

Jaką normę powinien określić kupujący: IEC 60228 czy ASTM B8?

W przypadku większości projektów międzynarodowych należy stosować normę IEC 60228, normę BS EN 60228 w przypadku kontraktów w Wielkiej Brytanii i UE, normę GB/T 3956 w przypadku zamówień związanych z Chinami oraz normę ASTM B8 w przypadku przewodów budowlanych w Ameryce Północnej i przewodów miedzianych ogólnego przeznaczenia. Jeśli kabel będzie eksportowany, podaj nazwę jednego z podstawowych standardów, a pozostałe podaj jako równoważne odniesienia.

Czy zagęszczenie przewodnika zmienia jego rezystancję prądu stałego?

Zagęszczanie zmniejsza średnicę zewnętrzną o około 3 do 8 procent, utrzymując jednocześnie pole przekroju poprzecznego na stałym poziomie, więc rezystancja prądu stałego nie zmienia się znacząco, jeśli proces jest prawidłowo kontrolowany. Większe ryzyko polega na tym, że agresywne zagęszczanie powoduje utwardzanie żył i zwiększa opór, dlatego też przewody kompaktowe nadal muszą przejść ten sam test maksymalnej rezystancji, co konstrukcje niekompaktowe.

Czy jedna skręcarka może spełniać jednocześnie kilka międzynarodowych standardów?

Tak, jeśli maszyna oferuje regulowaną długość nawinięcia, precyzyjną kontrolę naprężenia i stabilny system nawijania. Normy różnią się głównie klasą, liczbą przewodów i wartościami rezystancji, które są ustalane na podstawie projektu przewodnika, a nie maszyny. Maszyna musi utrzymywać geometrię: stałe napięcie, prawidłowy współczynnik zwinięcia i brak uszkodzeń pasma podczas cyklu skręcania.

Od arkusza standardowego do hali produkcyjnej: wybór sprzętu zachowującego tolerancję

Standard na papierze jest tak dobry, jak linia produkcyjna, która musi go utrzymać. Najczęstsza awaria w rzeczywistych zakładach kablowych nie jest nieznanym standardem; jest to maszyna, która nie jest w stanie utrzymać stabilnego napięcia na całej szpuli ani nie może wykonać procesu skręcania, który zmienia długość nawinięcia pomiędzy głowicą a nawijakiem. Dlatego wybór sprzętu jest tak samo ważny jak napisanie specyfikacji.

W przypadku kabli elektroenergetycznych do instalacji stacjonarnej, wytrzymała maszyna jednoskrętna z zewnętrznym naciągiem i poborem mocy utrzymuje przewód pod stałym napięciem przez cały cykl skrętu. W przypadku elastycznych kabli do transmisji danych i kabli samochodowych skręcenie bez skręcania zapobiega obracaniu się rdzenia podczas tworzenia par, co chroni geometrię przewodnika określoną w klasie 5 i 6 IEC. W przypadku kabli sieciowych zintegrowana maszyna o trzech skokach eliminuje etapy ponownego naprężania, które powodują różnice w układaniu między operacjami.

Kiedy siadasz z dostawcą, aby przejrzeć nowy projekt kabla, pamiętaj o pierwotnym pytaniu quizu. Globalne standardy dotyczące splotów przewodów obejmują maksymalną rezystancję prądu stałego i minimalne pole przekroju poprzecznego, ale pełna odpowiedź inżynieryjna kryje się w szczegółach: liczbie drutów, długości skrętu, współczynniku skrętu, kierunku skrętu, klasie przewodu, materiale, jakości powierzchni oraz sprzęcie produkcyjnym, który utrzymuje je wszystkie w granicach tolerancji. Zapytaj o zmierzoną rezystancję w temperaturze 20°C, poproś o liczbę drutów i długość skrętu w raporcie z testu i upewnij się, że skręcarka w Twojej fabryce jest w stanie zapewnić taką samą precyzję, jak wymaga tego standard.