Предимствата на плоските кабели

ЕлектроапаратурaСп. Инженеринг ревю - брой 4/2021 • 24.06.2021

  • При плоските кабели проводниците са подредени в една равнина, поради което радиусът им на огъване е много по-малък от този на традиционните кръгли кабели

  • Поради формата си те заемат близо наполовина по-малко пространство в сравнение с кръгъл кабел с аналогичен брой проводници

  • Подходящи са за подемно оборудване, използване с кабеловодещи вериги, контактни токопроводи, преносно оборудване, асансьори, кранове, телескопично оборудване, системи за управление, осветление и комуникация

Електроинженерите често залагат на кабелите с кръгъл профил, защото познават характеристиките им и са се превърнали в стандарт за индустрията. Разработването на плоски кабели започва в края на 1950-те години в отговор на по-взискателни приложения в областта на космическия сектор. Днес обаче плоските кабели навлизат и в отрасли като роботиката, производството на автоматизирано оборудване и медицинска техника, както и в системите за чисти помещения. В статията ще разгледаме кои са предимствата на плоските кабели, поради които някои специалисти ги предпочитат пред кръглите им аналози.

 

Гъвкавост и пестене на пространство

Гъвкавостта е ключов фактор за всяко приложение, включващо движещо се оборудване, например роботиката. При плоските кабели проводниците са подредени в една равнина, поради което радиусът им на огъване е много по-малък от този на традиционните кръгли кабели. Многократните цикли на огъване на кръглите кабели могат да доведат до пречупване или спираловидно навиване на проводниците, което е свързано с възникване на неизправности и съкращаване на експлоатационния живот. Проучвания показват, че плоските кабели могат да предоставят възможност за 15 млн. цикъла на огъване. За приложения с тежки цикли на огъване и изискване за малки радиуси на огъване плоските кабели са по-добрият избор.

Явно предимство на плоските кабели за производството на електронно оборудване например е възможността за спестяване на пространство. Поради формата си те заемат близо наполовина по-малко пространство в сравнение с кръгъл кабел с аналогичен брой проводници.
Освен че при композитната конструкция на плоските кабели са редуцирани ненужните изолация и пълнеж, тя се отличава с изключителна механична якост. Това позволява да се намали напречното сечение на медните проводници до необходимото за пренос на ток с определена величина или за задоволяване на изискванията за пад на напрежението.

 

Електрически характеристики

Тъй като разстоянието между проводниците е фиксирано и геометрията на плоските кабели е константна, електрическите характеристики, като импеданс, капацитивно съпротивление, индуктивност, времезакъснение и др., са постоянни величини. Плоските кабели се отличават с по-голямо съотношение между повърхността и обема в сравнение с кръглите кабели. Вследствие на това ефективността на разсейване на топлина е по-висока. Това дава възможност за пренос на ток с по-голяма величина при определено повишение на температурата и напречно сечение на проводника.

 

По-лесна организация

Благодарение на плоските кабели може да се редуцира броят на отделните проводници, които трябва да се управляват. Различни видове проводници, например тип усукана двойка, единични проводници, екранирани или неекранирани, за пренос на енергия или сигнали, могат да бъдат комбинирани в един-единствен плосък кабел. Това може да допринесе за улеснено проектиране, асемблиране и поддръжка. Тези ползи, характерни за плоските кабели, често остават неизвестни за инженерите. Използването им невинаги е целесъобразно, но те са много повече от кабели с различна форма и габарити, предлагайки набор от качества, които могат да спомогнат за справянето с редица предизвикателства при проектиране.

 

Приложения

Плоските кабели са подходящи за подемно оборудване, използване с кабеловодещи вериги, контактни токопроводи, преносно оборудване, асансьори, кранове, телескопично оборудване, системи за управление, осветление и комуникация. Все по-голяма популярност плоските кабели придобиват и в сферата на роботизираното оборудване и опаковъчните машини. Те могат да се използват също и при свързване и монтаж на подвижни механични части в работна среда на закрито.

 

Дизайн и производство

Кръглите кабели са предназначени за приложения, при които се изисква минимално напречно сечение. Те са подходящи за отвори в табла и машини, където използването на плосък кабел с издължено напречно сечение би било проблем. Плоските кабели трябва да бъдат прецизно претеглени и балансирани, за да се гарантира равномерно разпределение при движение. При кръглите кабели това е необходимо само ако ще бъдат инсталирани в кабеловодеща верига. При тях използването на пълнеж се изисква само за гарантиране на концентричност. Теглото и гъвкавостта на кабела са важни фактори за оптимизиране на ергономичността особено когато става дума за преносимо оборудване.

Кабелите се подлагат на различни натоварвания, които с течение на времето могат да доведат до износването им, в случай че при производството не са използвани подходящи материали. Сред тези натоварвания са например експозицията на ултравиолетови лъчи, масла, радиация, абразия, прекомерно ниски или високи температури, триене и др. Предварителната информираност относно тези фактори силно повлиява на избора на материали (полиимид/разпенен полиетилен) за изолацията на проводниците и обшивката на кабелите (полиуретан).

Поливинил хлоридът и политетрафлуоретиленът, използвани за кръглите кабели, са устойчиви на редица от тези фактори на работната среда и същевременно осигуряват добри нива на гъвкавост. Екструдираните със силикон плоски кабели могат да издържат на високи температури. Силиконът обаче е по-мек материал и не предоставя висока устойчивост на абразия и триене, вследствие на което може да се стигне до оголване и повреда на проводниците.

 

Фактори при избор

Въпреки че плоските кабели принципно са много по-гъвкави от кръглите, е важно да се има предвид, че те все пак се предлагат с различна гъвкавост. При селекцията на плосък кабел трябва да се избере съответното ниво на гъвкавост, което оптимално да отговори на изискванията за конкретното приложение. Също така, ако гъвкавостта е от значение, трябва да се търсят кабели с възможно най-фино усуканите проводници.

Гъвкавостта на кабела зависи и от обшивката му. Кабелите с тефлонова обшивка може да са подходящи в някои случаи, но на пазара се предлагат и други опции, които могат да доведат до значително подобрение на гъвкавостта.

В много видове плоски кабели проводниците са разположени свободно във външна обшивка. Екструдирането на обшивката заедно с кабела предоставя по-добра цялост чрез плътно капсулиране на проводниците. Сред предимствата на тези решения е елиминирането на риска от движение и разместване на проводниците. Подредбата на проводниците и разстоянието между тях се запазват, което гарантира предсказуемост на експлоатационните характеристики на кабела, независимо дали той е предназначен за пренос на електроенергия или сигнал. Това удължава сервизния живот благодарение на ограничаване или елиминиране на усукването, слепването или триенето на проводниците. Друго преимущество на процеса на екструзия е възможността за комбиниране на всякакви видове електрически проводници, тръбопроводи за флуиди, оптични кабели и други елементи в един-единствен кабел.

Важно е да се гарантира, че материалите не само са подходящи за определен температурен диапазон, но и запазват гъвкавостта си при ниски температури. Някои материали за кабелната обшивка са способни да издържат на температури от -65°C до +260°, като остават гъвкави при стойности около -100°C.

Днес повечето потребители предпочитат безхалогенни кабели, но за някои среди наличието на съдържащи халогени съединения е необходимост. Трябва да се има предвид обаче, че в случай на пожар топящите се халогени, обикновено съдържащи се в материала за обшивката на кабела, могат да окажат негативно въздействие върху здравето на персонала.

Обикновено колкото по-твърд е материалът, толкова по-издръжлива е обшивката на кабела. Този показател може да варира за различните приложения, но изборът на материал, който не се износва, може да бъде от съществено значение, ако плоският кабел ще се използва за движещо се оборудване.

Устойчивостта на материала за обшивката на плоските кабели е индикатор за липсата на реакция при контакт с вода или химикали. Важно е при избора на плосък кабел да се отчете продължителността на периода, в който кабелът може да функционира при работни условия с наличие на вода, химикали, UV радиация, тъй като в противен случай той може преждевременно да се износи и стане ронлив, което да доведе до възникване на неизправност. Някои приложения също изискват плоските кабели да са устойчиви на удар или механично натоварване.

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top