Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к конструкции электрических кабелей преимущественно для цепей управления, контроля и передачи данных в сооружениях промышленного, транспортного и энергетического назначения, в частности, в объектах атомной энергетики.

Уровень техники

Из уровня техники известно большое число конструкций электрических кабелей.

В качестве наиболее близкого аналога выбран известный электрический кабель содержащий сердечник, снаружи которого последовательно расположены поясная изоляция, экран и оболочка из термопластичного материала, упомянутый сердечник выполнен в виде скрученных пучков, каждый из которых образован скрученными в пары и снабжёнными изоляцией токопроводящими жилами (RU83875, опубликовано 03.02.2009). Недостатком данного известного кабеля является недостаточность стабильность функциональных и механических параметров в условиях высокой сейсмической активности.

Раскрытие сущности полезной модели

Техническая задача, решаемая настоящей полезной моделью, состоит в создании слаботочного электрического кабеля, обладающего высокой эксплуатационной надёжностью в условиях интенсивных динамических нагрузок.

Достигаемый технический результат состоит в улучшении работоспособности кабеля за счёт повышения стабильности электромеханических параметров, в частности переходного затухания, и пожаробезопасности кабеля в условиях продолжительных высокоинтенсивных динамических нагрузок, вызванных, например, сейсмической активностью.

Указанный технический результат достигается тем, что электрический кабель для цепей управления и контроля содержит две токопроводящие жилы, снабжённые изоляцией из термопластичного материала, упомянутые токопроводящие жилы скручены между собой с определённым шагом, поверх пары упомянутых токопроводящих жил последовательно расположены поясная изоляция из полимерного материала, экран и оболочка из термопластичного материала, при этом отношение диаметра упомянутых токопроводящих жил, снабжённых изоляцией, к шагу скрутки упомянутых токопроводящих жил в паре составляет величину от 0,0067 до 0,044.

Указанный технический результат достигается также тем, упомянутые токопроводящие жилы обмотаны по спирали скрепляющим элементом из синтетического материала с шагом не более 300 мм. Указанный технический результат достигается также тем, что изоляция каждой токопроводящей жилы имеет свой цвет.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх каждой токопроводящей жилы расположен термический барьер, выполненный из слюдосодержащей ленты или стекловолокна.

Указанный технический результат достигается также тем, что экран выполнен металлическим или металлополимерным.

Отличительной особенностью конструкции электрического кабеля в соответствии с настоящей полезной моделью является оптимальный подбор геометрических параметров элементов, образующих сердечник кабеля.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показано поперечное сечение кабеля.

Осуществление полезной модели

В современных условиях компьютеризированные средства управления, контроля и передачи данных получают широкое распространение в системах автоматики, телемеханики, измерительно-испытательных комплексах и системах управления в самых различных областях. Надёжность и безопасность таких систем определяется надёжностью и безопасностью электропроводящего оборудования. Одним из наиболее ответственных с точки зрения требований к безопасности является область атомной энергетики. Изделия, предназначенные для эксплуатации на атомных станциях, должны сохранять свою высокую функциональную и эксплуатационную надёжность при любых внешних воздействиях. Последние происшествия, связанные с объектами атомной энергетики, показывают, что одним из наиболее опасных внешних воздействий является сейсмическая активность. Требования к оборудованию в условиях сейсмоактивности устанавливаются различными регламентами, нормами и правилами в области использования атомной энергии (например, Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций НП-031-01).

Основной причиной потери электропроводящим оборудованием работоспособности или свойств пожаробезопасности является разрушение защитных покрытий, оболочек, изоляций и пр. Механика разрушения покрытий из полимерных материалов имеет свои закономерности. Разрушение начинается в местах наибольшей концентрации механических напряжений (в местах максимального трения поверхностей) и далее локальные разрушения охватывают соседние области, вызывая разрушение токопроводящих материалов, выход из строя кабеля или пожар.

Механические напряжения и деформации появляются прежде всего в местах контактирования токопроводов, которое в свою очередь определяется геометрическими параметрами кабеля и соотношением размеров его компонентов (диаметр жил, толщина изоляции, шаги скрутки и пр.). Настоящая полезная модель обеспечивает достижение технического результата оптимальным сочетанием диаметра изолированных токопроводящих жил и шага скрутки пары.

Как показано на Фиг.1 , электрический кабель содержит две токопроводящие жилы 1 , снабжёнными изоляцией 2 из термопластичного материала. Изолированные токопроводящие жилы 1 скручены в пару с определённым шагом скрутки.

Токопроводящие жилы 1 могут быть выполнены как однопроволочными, так и многопроворлочными, и могут быть обмотаны по спирали скрепляющим элементом из синтетического материала с шагом не более 300 мм. Это позволит повысить механические свойства кабеля.

Таким образом, настоящая полезная модель относится к однопарным электрическим кабелям, сердечник которых образован двумя скрученными токопроводящими жилами.

Поверх скрученных токопроводящих жил 1 , снабжённых изоляцией 2, последовательно расположены поясная изоляция 3 из полимерного материала, экран 4 и оболочка 5 из термопластичного материала. Токопроводящие жилы 1 могут быть скреплены скрепляющим элементом, в качестве которого могут использоваться синтетические нити или ленты.

Отношение диаметра упомянутых токопроводящих жил 1 , снабжённых изоляцией 2, к шагу скрутки упомянутых токопроводящих жил 1 в паре составляет величину от 0,0067 до 0,044. Экспериментально установлено, что стабильность электромеханических свойств кабеля при динамических нагрузках, особенно переходное затухание, зависит от расположения и размеров очагов концентрации механических напряжений. При указанном соотношении шагов скрутки достигается стабильность переходного затухания при динамических нагрузках на кабель. При значении указанного соотношения меньше 0,0067 переходное затухание возрастает вследствие большой кривизны изгиба токопроводящих жил 1. При значениях больше 0,044 диаметр сердечника становится непостоянным. В этом случае экран 4 и оболочка 5 оказывают неравномерное давление на различные участки токопроводящих жил 1 , что приводит к образованию концентраторов механических напряжений. Кроме этого, заявленный диапазон обеспечивает оптимальное соотношение погонной массы кабеля и его прочности на разрыв.

Изоляцию 2 каждой жилы целесообразно выполнить различным цветом для облегчения монтажа и тестирования целостности. Токопроводящие жилы 1 могут быть выполнены однопроволочными или многопроволочными. Изоляцию 2 и оболочку 5 целесообразно выполнить из безгалогеновой термопластичной полимерной композиции. Экран 4 целесообразно выполнить из металлической или металлополимерной ленты (например, алюмополимерной ленты) толщиной не менее 0,05мм. Под экраном 4 целесообразно проложить медную лужёную контактную проволоку (сечение которой показано позицией 6) диаметром от 0,3мм до 0,6мм.

Снаружи каждой токопроводящей жилы может быть расположен термический барьер, выполненный из слюдосодержащей ленты или стекловолокна.

Поясная изоляция 3 может быть выполнена из полимерного материала.

Кабель в соответствии с настоящей полезной моделью может быть изготовлен на известном промышленном оборудовании с использованием известных технологий.

Полезная модель работает следующим образом.

Осуществляют прокладку кабеля и его подключение к электрическим устройствам.

Указанное соотношение диаметра упомянутых токопроводящих жил 1, снабжённых изоляцией 2, к шагу скрутки упомянутых токопроводящих жил 1 в паре, позволяет обеспечить стабильность прежде всего переходного затухания, а также других конструктивных, электрических, механических, физико-механических параметров кабеля и сохранить его работоспособность при воздействии землетрясений, вибраций и дигнамических нагрузок любого иного происхождения.