يمكن تقسيم المكونات الهيكلية لمنتجات الأسلاك والكابلات بشكل عام إلى أربعة أجزاء رئيسية:الموصلات, طبقات العزلطبقات الحماية والدروع، بالإضافة إلى مكونات الحشو وعناصر الشد. وفقًا لمتطلبات الاستخدام وظروف التطبيق، تتميز بعض هياكل المنتجات بالبساطة، حيث لا تحتوي إلا على موصلات كمكون هيكلي، مثل الأسلاك الكهربائية العارية العلوية، وأسلاك شبكة التلامس، وقضبان التوصيل النحاسية والألومنيومية، وغيرها. يعتمد العزل الكهربائي الخارجي لهذه المنتجات على العوازل أثناء التركيب والمسافة المكانية (مثل عزل الهواء) لضمان السلامة.
1. الموصلات
الموصلات هي المكونات الأساسية والضرورية لنقل معلومات التيار الكهربائي أو الموجات الكهرومغناطيسية داخل المنتج. تُصنع الموصلات، التي تُعرف غالبًا باسم أنوية الأسلاك الموصلة، من معادن غير حديدية عالية التوصيل، مثل النحاس والألومنيوم، وغيرها. وتستخدم كابلات الألياف الضوئية، المستخدمة في شبكات الاتصالات الضوئية سريعة التطور على مدار الثلاثين عامًا الماضية، الألياف الضوئية كموصلات.
2. طبقات العزل
تُغلّف هذه المكونات الموصلات، مُوفّرةً عزلًا كهربائيًا. وتضمن انتقال التيار أو الموجات الكهرومغناطيسية/الضوئية المنقولة عبر الموصل فقط، وليس إلى الخارج. تحافظ طبقات العزل على الجهد (أي الجهد) على الموصل من التأثير على الأجسام المحيطة، وتضمن وظيفة النقل الطبيعية للموصل والسلامة الخارجية للأجسام والأشخاص.
تعتبر الموصلات وطبقات العزل المكونين الأساسيين الضروريين لمنتجات الكابلات (باستثناء الأسلاك العارية).
في مختلف الظروف البيئية أثناء التركيب والتشغيل، يجب أن تحتوي منتجات الأسلاك والكابلات على مكونات توفر الحماية، وخاصةً طبقة العزل. تُعرف هذه المكونات بالطبقات الواقية.
لأن مواد العزل يجب أن تتمتع بخصائص عزل كهربائي ممتازة، فإنها تتطلب نقاءً عاليًا مع الحد الأدنى من الشوائب. ومع ذلك، غالبًا ما لا توفر هذه المواد الحماية من العوامل الخارجية (مثل القوى الميكانيكية أثناء التركيب والاستخدام، ومقاومة الظروف الجوية، والمواد الكيميائية، والزيوت، والتهديدات البيولوجية، ومخاطر الحرائق) في آنٍ واحد. وتُلبى هذه المتطلبات من خلال هياكل طبقات واقية متنوعة.
بالنسبة للكابلات المصممة خصيصًا للبيئات الخارجية الملائمة (على سبيل المثال، المساحات الداخلية النظيفة والجافة بدون قوى ميكانيكية خارجية)، أو في الحالات التي تظهر فيها مادة طبقة العزل نفسها قوة ميكانيكية معينة ومقاومة للمناخ، فقد لا يكون هناك متطلب لطبقة واقية كمكون.
4. التدريع
إنه أحد مكونات منتجات الكابلات، يعزل المجال الكهرومغناطيسي داخل الكابل عن المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية. حتى بين أزواج أو مجموعات الأسلاك المختلفة داخل منتجات الكابلات، يُعدّ العزل المتبادل ضروريًا. يمكن وصف طبقة الحماية بأنها "شاشة عزل كهرومغناطيسي".
لسنوات عديدة، اعتبرت الصناعة طبقة التدريع جزءًا من بنية طبقة الحماية. ومع ذلك، يُقترح اعتبارها مكونًا منفصلًا. وذلك لأن وظيفة طبقة التدريع لا تقتصر على عزل المعلومات المنقولة داخل منتج الكابل كهرومغناطيسيًا، ومنع تسربها أو التسبب في تداخلها مع الأجهزة الخارجية أو الخطوط الأخرى، بل تشمل أيضًا منع الموجات الكهرومغناطيسية الخارجية من دخول منتج الكابل من خلال الاقتران الكهرومغناطيسي. تختلف هذه المتطلبات عن وظائف طبقة الحماية التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، لا تُوضع طبقة التدريع خارجيًا داخل المنتج فحسب، بل توضع أيضًا بين كل زوج أو أزواج متعددة من الأسلاك في الكابل. على مدار العقد الماضي، ونتيجة للتطور السريع في أنظمة نقل المعلومات باستخدام الأسلاك والكابلات، إلى جانب تزايد عدد مصادر تداخل الموجات الكهرومغناطيسية في الغلاف الجوي، تضاعفت أنواع الهياكل المحمية. وقد أصبح مفهوم أن طبقة التدريع مكون أساسي في منتجات الكابلات مقبولًا على نطاق واسع.
5. هيكل التعبئة
العديد من منتجات الأسلاك والكابلات متعددة الأنوية، مثل معظم كابلات الطاقة منخفضة الجهد رباعية أو خماسية الأنوية (مناسبة للأنظمة ثلاثية الطور)، وكابلات الهاتف الحضرية التي تتراوح أطوالها بين 800 و3600 زوج. بعد تجميع هذه الأنوية المعزولة أو أزواج الأسلاك في كابل واحد (أو تجميعها عدة مرات)، تظهر أشكال غير منتظمة وفجوات كبيرة بين الأنوية المعزولة أو أزواج الأسلاك. لذلك، يجب استخدام هيكل حشو أثناء تجميع الكابل. الغرض من هذا الهيكل هو الحفاظ على قطر خارجي موحد نسبيًا أثناء اللف، مما يُسهّل عملية التغليف وبثق الغلاف. علاوة على ذلك، يضمن هذا الهيكل استقرار الكابل وسلامة هيكله الداخلي، حيث يوزع القوى بالتساوي أثناء الاستخدام (الشد والضغط والانحناء أثناء التصنيع والتركيب) لمنع تلف هيكله الداخلي.
لذلك، مع أن هيكل الحشوة مساعد، إلا أنه ضروري. توجد لوائح مفصلة لاختيار مواد هذا الهيكل وتصميمه.
6. مكونات الشد
تعتمد منتجات الأسلاك والكابلات التقليدية عادةً على الطبقة المدرعة للطبقة الواقية لتحمل قوى الشد الخارجية أو الشد الناتج عن وزنها. تشمل الهياكل النموذجية دروعًا بشريط فولاذي وأسلاك فولاذية (مثل استخدام أسلاك فولاذية بسمك 8 مم، ملتوية في طبقة مدرعة، للكابلات البحرية). ومع ذلك، في كابلات الألياف الضوئية، لحماية الألياف من قوى الشد الطفيفة، وتجنب أي تشوه طفيف قد يؤثر على أداء النقل، تُدمج الطلاءات الأولية والثانوية ومكونات الشد المتخصصة في هيكل الكابل. على سبيل المثال، في كابلات سماعات الهاتف المحمول، يُبث سلك نحاسي رفيع أو شريط نحاسي رفيع ملفوف حول ألياف صناعية مع طبقة عازلة، حيث تعمل الألياف الصناعية كمكون شد. بشكل عام، في السنوات الأخيرة، وفي تطوير منتجات خاصة صغيرة ومرنة تتطلب ثنيات ولفات متعددة، تلعب عناصر الشد دورًا مهمًا.
وقت النشر: ١٩ ديسمبر ٢٠٢٣