Меню

История создания электрических проводов

История электрического кабеля

В 1812 г. П. Л. Шиллинг в Петербурге произвел взрыв мины с помощью провода, изолированного каучуковыми лентами и проложенного по дну Невы. Это был первый в мире подводный кабель.

В 1847 г. был построен пресс для наложения на кабели бесшовной гуттаперчевой изоляции. Гутгаперча — это затвердевший сок (смола) некоторых тропических деревьев. Она очень своеобразный материал. В воздухе гуттаперча легко окисляется и теряет свои свойства, в воде же оказывается весьма стойкой. Кабели с гуттаперчевой изоляцией хороши для подводных прокладок.

В 1851 г. по дну морского пролива Па де Кале между английским городом Дувром и французским Кале был проложен кабель с гуттаперчевой изоляцией. По этому кабелю была впервые осуществлена телеграфная связь между Англией и Францией. В 1856 г. была начата прокладка телеграфного кабеля через Атлантический океан между Европой и Америкой. Несколько раз кабель обрывался. Но в конце концов в 1866 г. первый трансатлантический кабель начал работать.

Первые подземные кабечи сильного тока появляются позже кабелей связи. В конце ’ прошлого века началось сооружение первых электрических станций общего пользования, и тогда выявилась необходимость подземного распределения электрической энергии в больших городех. А. Н. Лодыгин в Петербурге в своих первых опытах по электрическому освещению применял медные проводники, изолированные гуттаперчей. Несколько лет спустя в 1880 г. была проложена первая подземная силовая сеть в Берлине. Она состояла из семи медных проводников сечением в 4 мм 2 , изолированных гуттаперчей. Проводники были проложены в железных трубах. Нагрузка каждой из жил равнялась 7 а при напряжении 220 в постоянного тока.

В 1882 г. в Нью-Йорке преложили подземную сеть постоянного тока, состоявшую из медных штанг, изолированных проасфальтированным джутом и проложенных в железных трубках длиною около 6 м. Затем труоы заполнялись еще асфальтовым составом.

В период 1880—1890 гг. электротехники России и Центральной Европы сосредоточили свое внимание на налаживании массового производства освинцованных кабелей и усовершенствовании их конструкции. В Англии же и США проводились многочисленные попытки найти какой-либо удовлетворительный метод подземной передачи электрической энергии при напряжении порядка 2 000 в переменного тока, применяя голые проводники или проводники, обладающие одной только электрической изоляцией, без оболочки для защиты от сырости. Американцы и англичане пытались защитить свои проводники от соприкосновения с влагой при помощи разного рода подземных конструкций. Они хотели соорудить такую под^ земную канализацию, которая была бы совершенно влагонепроницаема и в которой можно было бы прокладывать проводники, изолированные только обмоткой из пряжи и джута.

Огромные средства были затрачены на эти опыты. Но в 1888 г. американские электрики вынуждены были признать: «Опыт, полученный в Вашингтоне, приводит к выводу, что нельзя найти изоляцию, которая бы работала 2 года при напряжении в 2 000 вольт. В Чикаго все установки вышли из строя, за исключением освинщ> ванных кабелей, которые дали более или менее удовлетворительные результаты. В Мильуоки были испробованы и забракованы три различные системы. В Детройте был забракован кабель, проложенный в канализации системы Дороетта».

Читайте также:  Чем лудить медные провода

С того времени во всех странах во всем мире для подземной прокладки как телефонных, так и сильноточных линий исключительное применение получил кабель со свинцовой защитной оболочкой.

Токонесущая жила скручивается из медных или алюминиевых проволок. Кабели на малую передаваемую мощность имеют сечение жилы 10—16 мм 2 . Больше 100 мм 2 сечение жилы избегают применять, кабель получается слишком толстым и неудобным в обращении.

Жилу кабеля обматывают бумагой. Бумага нарезана в виде узких полосок. Эти полоски наматываются во много слоев. Чем выше напряжение, на котором должен работать кабель, тем больше слоев бумаги наматывают на жилу.

Обмотанный провод варят в больших котлах, чтобы бумага пропиталась смолистыми составами. А затем прессом одевают поверх бумаги свинцовую оболочку (фиг. 2-6 и 2-7).

Если кабель предназначается для прокладки непосредственно в земле или через реку, то для предохранения его от повреждений поверх свинцовой оболочки одевается броня из стальных лент или проволок.

Фиг. 2-6. Трехфазный кабель с секторными жилами.

При такой форме жил получается лучшее использование сечения кабеля. Чтобы еще улучшить заполнение сечения токопроводящих жил, они выполнены из проволок неодинакового диаметра.

Фиг. 2-7. Однофазный высоковольтный кабель с полой жилой. Внутри жилы видна спиральная пружина.

Производство кабелей — важная отрасль электротехники. Стоимость продукции кабельных заводов составляет в разных странах 30—60% от общей стоимости продукции всех предприятий электротехнической промышленности. Стоимость кабельных сетей составляет до 75% от общей стоимости крупных городских электротехнических систем.

Фиг. 2-8. Вертикальная изолировочная машина. Изолируемый провод проходит по оси вращающегося „фонаря·. На каждом фонаре устанавливается 10—12 бумагообмотчиков. При обмотке круглой проволоки сечением до 6 мм* ширина бумажной ленты бывает в пределах от 5 до 10 мм. Скорость изолировки у этих машин составляет 20—40 м в минуту. Бумажные ролики помещаются между особыми тарелками, которые прижимаются пружинами. Этим создается тормозное усилие, пеобходимое для плотной укладки бумажной изоляции.

Покрытая изоляцией жила поступает на тяговую шайбу в верхней части машины, а оттуда идет на приемный барабан.

Неотъемлемая часть кабельной проводки — это муфты. Отдельные куски кабеля сращиваются между собой соединительными муфтами, конец кабеля завершается концевой муфтой.

Самый зычный голос, в наилучших условиях слышимости, не может преодолеть расстояния в несколько километров. А электрический ток, порожденный звуками речи, легко передается на десятки, а с применением промежуточного усиления — и на сотни километров. При телефонном разговоре звуковая волна в воздухе проходит лишь сантиметры, а порожденные ею электрические колебания могут обежать вокруг земного шара.

Читайте также:  Как оплавить медный провод

Фиг. 2-9. Вертикальный свинцовый пресс. Здесь на изолированный кабель накладывается влагонепроницаемая свинцовая оболочка.

Чем больше меди затратить в телефонных проводах и чем лучше сделать изоляцию вокруг них (самая лучшая изоляция это воздух), тем на более далекое расстояние можно передать телефонный разговор без промежуточного усиления. Но тем дороже будет стоить телефонная линия. А если сделать и проводники, и изоляцию линии тонкими, то она будет дешевой, но токи будут быстро затухать.

В результате многолетних теоретических исследований и практического опыта был выработан современный тип телефонного кабеля, который применяется теперь во всех наших городах.

Телефонные токи передаются по медным жилам диаметром 0,5 или 0,6 мм. Поверх жилки треугольничком складывают бумажную ленточку и обматывают ее ниткой, чтобы бумага не развернулась. Две такие жилки скручиваются, чтобы образовать пару. В этой конструкции бумага не плотно прилегает к меди. Бумага только обеспечивает требуемый зазор между медными жилами, а изоляция создается воздухом. Отдельные пары свиваются в кабель. В кабеле может быть 5, 10, 20 жил — это маленькие кабели. Их заводят в отдельные дома. Под улицами прокладываются большие магистральные кабели на несколько сотен пар. Иногда изготовляются телефонные кабели на 2 400 пар. И во всех таких кабелях изоляцией являются воздух и бумага.

Фиг. 2-10. Фонарная машина для наложения проволочной брони на электрический кабель.

Освинцованный кабель протягивается слева направо роликами А. Вокруг кабеля вращаются катушки, с которых сматывается стальная проволока.

Фиг. 2-11. Концевая муфта для трзхфазного кабеля.

Скрученные жилы обматываются сверху бумажной или миткалевой лентой, а затем на нее напрессовывается свинцовая оболочка. Она предохраняет кабель от влаги.

В городе такие кабели чаще всего прокладываются в специальной канализации: в устроенных под тротуарами бетонных или керамических каналах или в асбоцементных трубах. Для такой прокладки свинцовую оболочку ничем не защищают.

Бели же телефонный кабель должен быть уложен в землю или воду, то поверх свинца, как и в силовых кабелях, надевают стальную броню.

Фиг. 2-12. Телефонные кабели.

Вверху показан проводник кабеля, служащий для соединения абонента с телефонным узлом. Вокруг медной жилы диаметром 0,5 мм складывается треугольником бумажная лента и обматывается ниткой.

Посредине: слева — поперечное сечение, справа — подготовленный к разделке конец кабеля на 1 200 пар.

Внизу —проводник для соединительных линий между отдельными районными АТС. Этот проводник несет большую нагрузку, лучше используется, нежели абонентский, поэтому он имеет конструкцию, более дорогую, но зато с меньшим затуханием, нежели абонентский проводник.

Читайте также:  Класс пожарной опасности проводов

Соединительный проводник имеет медную жилу диаметром 0,6 мм.

Эта жила обмотана сначала бумажным жгутиком (кордэлем), а затем поверх жгутика бумажной лентой.

Благодаря тому, что жгутик намотан с большим шагом, жила окружена в основном воздухом. Это и уменьшает затухание.

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

Источник



История создания кабеля

Самым ранним использованием узнаваемого электрического кабеля, вероятно, были ранние коммерческие телеграфные линии, такие как линия, проложенная между Вашингтоном, округ Колумбия, и Балтимором, штат Мэриленд, в 1844 году.

Эти ранние кабели были сделаны из железа и их было трудно производить. Для улучшения производства за счет смазки железной поверхности проводов сульфат меди был использован для нанесения тонкого медного покрытия. Превосходные проводящие свойства меди вскоре были реализованы, и медь в конечном итоге заменила эти ранние железные проводники. К 1913 году Международная электротехническая комиссия учредила IACS (Международный медный стандарт) в качестве эталона для определения удельного сопротивления меди, равного 100-процентной проводимости.

В 1880-х годах первые изолированные кабели были изолированы гуттаперчой — натуральным латексным материалом, изготовленным из одноименного сока деревьев. Эту изоляцию необходимо поддерживать во влажном состоянии, иначе она высохнет и не сможет изолировать провода. Этот материал был в значительной степени заменен резиновым и вулканизированным битумом.

К 1890-ым годам на кабелях напряжением вплоть до 10 кВ массово стала использоваться пропитанная бумажная изоляция .

В 1906 году были введены бронированные кабели с гибкой оболочкой и двумя изолированными резиновыми проводниками, покрытыми тканью.

В 1930-х годах в Германии проводились первые испытания изоляционных материалов из ПВХ, а к концу второй мировой войны появились значительные сорта синтетических каучуков и полиэтилена.

К 1950-х годам ПВХ был коммерчески жизнеспособным и заменил резиновые кабели во многих областях, особенно в домашней проводке, алюминий также начал широко использоваться в качестве альтернативного проводника.

Изоляция из полиэтилена XLPE, появившаяся в 1970-х годах, заменила бумажную изоляцию кабелей в сетях среднего напряжения.

В 1980-х годах оптоволоконные кабели были внедрены в воздушных линиях для передачи данных и контроля состояния и дальнейшего использования XLPE в высоковольтных линиях электропередачи между 66 и 240 кВ. Также были обнаружены высокотемпературные сверхпроводящие материалы. Альтернативы ПВХ (кабели ЛЖХ), которые были более безопасными при пожарах, разрабатывались в ответ на ряд трагических общественных пожаров, которые продемонстрировали опасность дыма и токсичных газов из различных материалов, включая ПВХ.

К 1990-м годам полимеры стали широко применяться в электрогидроэлектрических сетях, сверхвысоком напряжении, а также в оптических волокнах в воздушных линиях электропередачи.

Источник