يمكن تقسيم المكونات الهيكلية لمنتجات الأسلاك والكابلات بشكل عام إلى أربعة أجزاء رئيسية:قادة الفرق الموسيقية, طبقات العزلتتضمن هذه المنتجات طبقات حماية وعزل، بالإضافة إلى مكونات حشو وعناصر شد. وبحسب متطلبات الاستخدام وسيناريوهات التطبيق، فإن بعض هياكل المنتجات بسيطة للغاية، إذ لا تحتوي إلا على موصلات كمكون هيكلي، مثل الأسلاك العلوية العارية، وأسلاك شبكة التلامس، وقضبان التوصيل النحاسية والألومنيوم، وما إلى ذلك. ويعتمد العزل الكهربائي الخارجي لهذه المنتجات على العوازل أثناء التركيب والمسافة المكانية (أي العزل الهوائي) لضمان السلامة.
1. الموصلات
تُعدّ الموصلات المكونات الأساسية التي لا غنى عنها لنقل التيار الكهربائي أو معلومات الموجات الكهرومغناطيسية داخل المنتج. وتُصنع هذه الموصلات، التي يُشار إليها غالبًا باسم أسلاك التوصيل، من معادن غير حديدية عالية التوصيل مثل النحاس والألومنيوم، وغيرها. وتستخدم كابلات الألياف الضوئية، المستخدمة في شبكات الاتصالات الضوئية سريعة التطور خلال الثلاثين عامًا الماضية، الألياف الضوئية كموصلات.
2. طبقات العزل
تُغلّف هذه المكونات الموصلات، موفرةً عزلاً كهربائياً. وهي تضمن أن التيار أو الموجات الكهرومغناطيسية/الضوئية المنقولة تنتقل فقط على طول الموصل وليس إلى الخارج. تحافظ طبقات العزل على الجهد (أي الفولتية) على الموصل من التأثير على الأجسام المحيطة، مما يضمن وظيفة النقل الطبيعية للموصل والسلامة الخارجية للأشياء والأشخاص.
تُعد الموصلات وطبقات العزل المكونين الأساسيين اللازمين لمنتجات الكابلات (باستثناء الأسلاك العارية).
3. طبقات واقية
في ظل الظروف البيئية المختلفة أثناء التركيب والتشغيل، يجب أن تحتوي منتجات الأسلاك والكابلات على مكونات توفر الحماية، وخاصة لطبقة العزل. تُعرف هذه المكونات بالطبقات الواقية.
نظراً لأن مواد العزل يجب أن تتمتع بخصائص عزل كهربائي ممتازة، فإنها تتطلب نقاءً عالياً ومحتوى شوائب ضئيلاً. مع ذلك، غالباً ما تعجز هذه المواد عن توفير الحماية من العوامل الخارجية في آن واحد (مثل القوى الميكانيكية أثناء التركيب والاستخدام، ومقاومة الظروف الجوية، والمواد الكيميائية، والزيوت، والمخاطر البيولوجية، ومخاطر الحريق). وتُلبى هذه المتطلبات من خلال هياكل طبقات واقية متنوعة.
بالنسبة للكابلات المصممة خصيصًا للبيئات الخارجية الملائمة (مثل الأماكن الداخلية النظيفة والجافة والخالية من القوى الميكانيكية الخارجية)، أو في الحالات التي تُظهر فيها مادة طبقة العزل نفسها قوة ميكانيكية معينة ومقاومة للمناخ، فقد لا يكون هناك حاجة إلى طبقة واقية كمكون.
4. الحماية
هو عنصر في منتجات الكابلات يعزل المجال الكهرومغناطيسي داخل الكابل عن المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية. حتى بين أزواج أو مجموعات الأسلاك المختلفة داخل منتجات الكابلات، يُعد العزل المتبادل ضروريًا. يمكن وصف طبقة الحماية بأنها "شاشة عزل كهرومغناطيسي".
لطالما اعتبرت الصناعة طبقة الحماية جزءًا من بنية الطبقة الواقية. إلا أنه يُقترح اعتبارها مكونًا منفصلاً. فوظيفة طبقة الحماية لا تقتصر على عزل المعلومات المنقولة داخل الكابل كهرومغناطيسيًا، ومنع تسربها أو تداخلها مع الأجهزة الخارجية أو الخطوط الأخرى، بل تشمل أيضًا منع الموجات الكهرومغناطيسية الخارجية من دخول الكابل عبر الاقتران الكهرومغناطيسي. وتختلف هذه المتطلبات عن وظائف الطبقة الواقية التقليدية. إضافةً إلى ذلك، لا تُركّب طبقة الحماية خارجيًا في الكابل فحسب، بل تُوضع أيضًا بين كل زوج من الأسلاك أو بين عدة أزواج في الكابل. وخلال العقد الماضي، ونظرًا للتطور السريع لأنظمة نقل المعلومات باستخدام الأسلاك والكابلات، وتزايد مصادر تداخل الموجات الكهرومغناطيسية في الغلاف الجوي، تنوعت هياكل الحماية بشكل كبير. وأصبح من المسلّم به أن طبقة الحماية عنصر أساسي في الكابلات.
5. هيكل التعبئة
تتكون العديد من منتجات الأسلاك والكابلات من عدة نوى، مثل معظم كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض التي تتكون من أربع أو خمس نوى (مناسبة للأنظمة ثلاثية الطور)، وكابلات الهاتف في المدن التي تتراوح بين 800 و3600 زوج. بعد تجميع هذه النوى المعزولة أو أزواج الأسلاك في كابل واحد (أو تجميعها عدة مرات)، تظهر أشكال غير منتظمة وفجوات كبيرة بينها. لذلك، يجب دمج هيكل حشو أثناء تجميع الكابل. يهدف هذا الهيكل إلى الحفاظ على قطر خارجي موحد نسبيًا أثناء اللف، مما يسهل عملية التغليف وبثق الغلاف. علاوة على ذلك، يضمن استقرار الكابل وسلامة بنيته الداخلية، حيث يوزع القوى بالتساوي أثناء الاستخدام (الشد والضغط والانحناء أثناء التصنيع والتركيب) لمنع تلف البنية الداخلية للكابل.
لذلك، على الرغم من أن هيكل الحشو يُعدّ مساعداً، إلا أنه ضروري. وتوجد لوائح تفصيلية بشأن اختيار المواد وتصميم هذا الهيكل.
تعتمد منتجات الأسلاك والكابلات التقليدية عادةً على الطبقة المدرعة للحماية لتحمل قوى الشد الخارجية أو الشد الناتج عن وزنها. تشمل الهياكل النموذجية التدريع بشريط فولاذي أو سلك فولاذي (مثل استخدام أسلاك فولاذية بسمك 8 مم، مجدولة في طبقة مدرعة، للكابلات البحرية). مع ذلك، في كابلات الألياف الضوئية، ولحماية الألياف من قوى الشد الطفيفة، وتجنب أي تشوه بسيط قد يؤثر على أداء الإرسال، تُدمج طبقات طلاء أولية وثانوية ومكونات شد متخصصة في بنية الكابل. على سبيل المثال، في كابلات سماعات الهواتف المحمولة، يُلف سلك نحاسي دقيق أو شريط نحاسي رقيق حول ألياف صناعية مع طبقة عازلة، حيث تعمل الألياف الصناعية كمكون شد. عمومًا، في السنوات الأخيرة، وفي تطوير منتجات صغيرة ومرنة خاصة تتطلب انحناءات والتواءات متعددة، تلعب عناصر الشد دورًا هامًا.
تاريخ النشر: 19 ديسمبر 2023