Что такое тпж кабеля

Токопроводящие жилы кабелей и проводов

Для сокращения применяется аббревиатура ТПЖ – токопроводящая жила.

Токопроводящая жила для кабеля либо провода – это проволока (или скрутка проволок) изготовленная из материала с низким электрическим сопротивлением, способная свободно пропускать электрический ток и выдерживающая заданные механические нагрузки и температурные режимы.

Жёсткий проводник – это кабель либо провод выполненный на базе моножилы (одной проволоки), такие проводники применяются для стационарной (неподвижной) прокладки на долгосрочный период.

Гибкий проводник – это провод или кабель изготовленный на базе нескольких проволок, свитых в общий пучок, применяется для обеспечения подвижных присоединений различных энергопотребителей.

Кабель АПвБВ

Кабель АПвБВ может использоваться в районах с умеренным и холодным климатами. Изделие выдерживает различные механические нагрузки и воздействие коррозии. Товар нельзя подвергать сильному растягиванию. Может монтироваться в местах с наличием блуждающих токов. Устанавливается не только в любых помещениях, но и на улице.
Заказать

Требования к жилам:

• • низкое электрическое сопротивление;
• • умеренная цена и доступность добычи металла;
• • стойкость к коррозии и механическим нагрузкам (особенно к знакопеременным);
• • технологичность.

Понятно, что наиболее важными характеристиками являются низкая стоимость и высокая электропроводность. Чем меньше электрическое сопротивление, тем меньше нагревается жила при протекании номинального тока (именно нагрев имеет решающее значение для вычисления токовой нагрузки). Весь смысл в том, что диэлектрические свойства изоляции быстро теряются при высоких температурах. Например, изоляционный поливинилхлоридный пластикат выдерживает нагрев до +70°С; резиновая изоляция функциональная до +80°С; кремнийорганическая изоляция (специальный материал) работоспособна до +180°С. Неизолированные высоковольтные провода и электротехнические шины допускается нагревать до +90°С (изоляции нет, а ограничение присутствует). Для примера, поливинилхлоридный пластикат имеет электрическое сопротивление около 10 мОм / км при температуре +20°С и всего 5 кОм / км при нагреве до +70°С (не спутать мегаомы с килоомами). Теперь немного о цене: мировая цена 1 тонны меди более чем в 3.5 раза дороже 1 тонны алюминия. Электрическое сопротивление алюминия уступает меди в 1.64 раза, то есть именно на это значение возрастёт сечение алюминиевой жилы для проведения той же силы тока (экономический выигрыш налицо).

Механические свойства алюминия оставляют желать лучшего. Имеет низкую стойкость к постоянным изгибам (быстро ломается), поэтому проводники с такими жилами применяются только для стационарной прокладки. Алюминиевые жилы возможно изготовить с минимальным сечением 2.5 мм2 (технологическое оборудование развивает усилия, сравнимые с механической прочностью алюминиевой проволоки малого диаметра). При контакте с атмосферным кислородом или озоном на алюминии образуется оксидная плёнка, которая имеет высокое электрическое сопротивление.

Медь имеет самое низкое сопротивление (не учитывая серебро и другие дорогие материалы), довольно технологична (поддаётся волочению и прокатке).

Материалы для токопроводящих жил

Основными материалами для создания токопроводящих жил служат медь (Cu) и алюминий (Al). Такой выбор определяется низким электрическим сопротивлением, умеренной стоимостью (по сравнению с серебром) и достаточными прочностными характеристиками.

Медная токопроводящая жила

Жилы кабелей и проводов производятся из электролитической меди М0 и М1, которая отличается определённой чистотой – 99,95% и 99,9% доля меди соответственно. Различные добавки к меди могут снижать её проводящую способность, увеличивать прочность либо придавать определённый комплекс изменения свойств.

К кабелям с медной жилой относятся, например, кабель NYY или ВВГнг

Кислород (O) одна из вредных примесей в меди, который приводит к ухудшению механических характеристик и способности к обработке, вызывает затруднения при сваривании или пайке. Медь, не содержащая кислорода, имеет лучшую пластичность по сравнению с марками М1 и М0. Для борьбы с негативным влиянием кислорода добавляют мышьяк, но он снижает электрическую проводимость.

Водород (H) приводит к увеличению прочности, но при наличии кислорода делает металл хрупким.

Содержание сурьмы вызывает падение теплопроводности, электропроводимости и пластичности.

Серебро защищает медь от окисления, но отличается высокой стоимостью.

Для токопроводящих жил используется медная, алюминиевая и стальная проволока, а также проволока из сплавов низкого и высокого сопротивления.

Основные требования к материалам токопроводящих жил: вы­сокие электропроводность, механические характеристики и кор­розионная стойкость, а также технологичность, экономичность и недефицитность. Высокая электропроводность и размер (площадь сечения) — это параметры, которые оказывают решающее влияние на допустимый ток нагрузки при передаче энергии или на затухание сигналов (потери) в информационных кабелях. Значение электропроводности определяет выбор сечений жил. Высокие механические характеристики провод­никовых материалов обеспечивают работоспособность кабельных изделий при растяжении, изгибе, кручении, вибрации. Высокая коррозионная стойкость обусловливает их сохранность при воз­действии климатических и химических факторов. Под технологи­чностью понимают возможность полу­чения проволок большой строительной длины, а также их надеж­ного соединения путем пайки или сварки. Ввиду того, что кабель­ная промышленность является одним из основных потребителей цветных металлов, экономичность и недефицитность проводнико­вых материалов также важны.

Медь имеет наибольшую электропроводность среди всех метал­лов (исключая серебро) – γCu=0,017 мкОм·м, а γAg= 0,015 мкОм·м. Она также обладает хорошей способно­стью к прокатке и волочению, что обеспечивает возможность по­лучения проволоки большой длины (практически любой).

Алюминий по электропроводности уступает лишь меди (и серебру), γAl=0,026 мкОм·м и по этой причине (а также из-за его сравнительной дешевизны, легкости и неограниченных запасов в природе) он является основ­ным материалом, заменяющим дефицитную медь.

Механические характеристики алюминия невысоки. Низкая по сравнению с медью стойкость алюминиевых проволок к много­кратным перегибам ограничивает область их применения условия­ми неподвижной (фиксированной) прокладки.

На воздухе алюминий покрыт (вследствие химической корро­зии) тончайшей оксидной пленкой, которая препятствует даль­нейшему окислению металла. Эта пленка является диэлектриком, что создает трудности при сращивании тонкой алюминиевой про­волоки и приводит к недостаточной надежности таких соединений.

Из-за низкой механической прочности алюминия в кабелях используется проволока с диаметром выше 0,67 мм, поскольку меньший диаметр не обеспечивает необходимой технологичности при изготовлении. Тонкая алюминиевая проволока используется только в эмалированных проводах.

Электропроводность алюминия в 1,65 раза меньше, чем у меди, однако и плотность его в 3,3 раза меньше плотности меди, что позволяет получить алюминиевые жилы с одинаковым электрическим сопротивлением в 2 раза легче медных. Поэтому изо­ляция и защитные покровы кабелей с алюминиевыми жилами выполняются из недефицитных и не­дорогих материалов. В настоящее время 85% силовых кабелей с пропитанной бумажной и пластмассовой изоляцией на напряжение 1 кВ и выше изготовляются с алюминиевыми жилами.

В некоторых случаях применяется сталь­ная проволока (в неизолированных проводах воздушных линий передачи или воздушных линий связи, полевых проводах связи, миниатюрных кабельных изде­лиях и др.). Чаще стальную проволоку применяют в сталемедных или сталеалюминиевых жилах, в которых медная или алюминиевая проволока несет электрическую нагрузку, а сталь­ная — обеспечивает повышенную механическую прочность.

Проволока из медных сплавов высокой проводимости применяет­ся для упрочнения токопроводящих жил малых сечений. При этом она имеет более низкую проводимость по сравнению с проволо­кой из меди.

Проволока из сплавов высокого сопротивления применяется в ка­честве проводников обмоточных проводов, предназначен­ных для намотки магазинов сопротивлений, электроизмеритель­ных приборов, реостатов, нагревательных приборов и нагреватель­ных кабелей. Это такие сплавы, как манганин (сплав марганца, никеля и меди), константан (сплав никеля и меди с присадкой марганца) и нихром.

При рассмотрении характеристик токопроводящей жилы необходимо отметить два электрических эффекта: поверхностный эффект и эффект близости.

Поверхностный эффект связан с вытеснением электрического тока к поверхности проводника, в результате чего плотность тока вблизи поверхности превышает плотность тока в центре. Этот эффект увеличивается с увеличением сечения.

Существует два типа жил кабеля: круглые и секторные.

1. Круглые состоят из нескольких слоев проволок, расположенных концентрически и винтообразно. Так как электрическое сопротивление между проволоками, из которых состоит жила, мало, то поверхностный эффект и эффект близости практически идентичны тем, которые имеют место в монолитном проводнике большого сечения.

2. Секторные собираются из нескольких элементов секторного сечения (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция сегментированной токопроводящей жилы Milliken (фирма Nexans)

Проводник большого сечения разделен на несколько отдельных секторной формы. Они изолированы друг от друга.

Спиральная конструкция исключает постоянное прохождение одних и тех же проводников рядом друг с другом, что способствует снижению эффекта близости.

Такие конструкции используются для жил большого сечения (не менее 1200 мм2 из алюминия и не менее 1000 мм2 из меди).

Конструкция типа «Milliken» позволяет значительно снизить поверхностный эффект и эффект близости.

Для медных жил с сечение более 1600 мм2 типа «Milliken» используются эмалированные диэлектрическим лаком проводники, приблизительно 2/3 общего количества (рис. 2).

Рис. 2. Схема токопроводящей эмалированной жилы (Nexans)

Эффект близости практически устраняется, потому что каждый проводник проходит как по наружным, так и по внутренним областям жилы. Поверхностный эффект уменьшается благодаря небольшому сечению используемых проволок, которые электрически изолированы друг от друга.

Использование конструкции с эмалированными проволоками позволяет уменьшить сечение жилы при той же пропускной способности. Например, медный кабель сечением 2000 мм2 такой конструкции позволяет заменить медный кабель сечением 2500 мм2, в котором используются проволоки без эмалевой изоляции. Формирование жилы с эмалированными проводниками выполняются с помощью специальной технологии, разработанной фирмой Nexans.

Вас также может заинтересовать:

• Общие сведения о проводниках
• Физические свойства проводников
• Электрический контакт
• Металлические контактные материалы
• Композиционные контактные материалы

Кабель NYY

Кабел NYY для подачи электропитания на устройства и распределения электрической энергии в цепях повсеместно задействуется кабель NYY, цена которого демократична, а эксплуатационные параметры высокие. Благодаря усовершенствованной конструкции сфера его использования существенно шире, чем у других кабелей.
Заказать

Медные токоведущие жилы могут быть мягкими и твёрдыми – отожжённые и неотожжённые соответственно. Маркируются согласно с аббревиатурой ММ и МТ.

Ввиду влияния коррозии медные жилы следует обязательно покрывать слоем олова толщиной 1,5 — 4 мкм. Олово защищает медь от окисления, а также улучшает пайку. Причём предпочтительней использовать методику горячего лужения, а не гальваническую. При горячем лужении образуется переходной сплав меди с оловом, который надёжно привязывает нанесённый слой олова. Во время пайки верхняя часть олова надёжно связывается с припоем. Для тропического исполнения лужение ещё более необходимо, так как влияние высоких температур и влажности сказывается на скорости окисления. Для получения более толстого и неравномерного защитного слоя используется свинцово-оловянистый сплав (ПОС) с различным содержанием свинца.

Для получения нагревостойкости 200⁰С применяют серебрение гальваническим путём с дальнейшим волочением и отжигом. Получаемая толщина слоя серебра 6 — 12 мкм скрывает медь от воздействия факторов приводящих к окислению при t ≤ 250⁰C.

Алюминиевая токопроводящая жила

Для электрических проводников применяют алюминий (Al) марок А1 и А2, в котором подмешаны десятые доли процента железа и кремния. Эти примеси ухудшают проводимость, к другим нежелательным элементам относят: титан, ванадий, марганец и магний. К кабелям с медной жилой относятся, например, Кабель АВВГ или АПвБВ

Если первым недостатком алюминия считают низкую электропроводность, то второй – это определённая хрупкость, которая усугубляется в температурных условиях свыше 150⁰C. При упрочнении алюминиевой проволоки (например, волочением) единовременно понижается её проводимость (всё взаимосвязано).

По механическим параметрам различают несколько видов проволоки:

• • АТ (алюминий твёрдый неотожжённый);
• • АПТ (алюминий полутвёрдый с частичным отжигом);
• • АМ (алюминий мягкий отожжённый).

Характеристики алюминия АПТ занимают промежуточное положение в сравнении с АТ и АМ. Если алюминиевый проводник сравнивать с медным, той же проводимости, то окажется, что его сечение выше на +60%, а масса меньше на -48%. Повышенным пределом прочности при разрыве обладает алюминиевый сплав алдрей. В алюминий добавляют менее половины процента магния, до 0,7% кремния и менее 0,3% железа. Соединение Mg2Si упрочняет материал, но растворяется в ограниченном количестве.

Описание параметра "Материал токопроводящих жил"

Токопроводящая жила (ТПЖ) – это проволока (или скрутка проволок) изготовленная из материала с низким электрическим сопротивлением, способная свободно пропускать электрический ток и выдерживающая заданные механические нагрузки и температурные режимы.

Токопроводящие жилы должны удовлетворять следующим условиям: низкое электрическое сопротивление, умеренная цена и доступность добычи металла, стойкость к коррозии и механическим нагрузкам (особенно к знакопеременным), технологичность.

Основными материалами для создания токопроводящих жил служат медь (Cu) и алюминий (Al). Такой выбор определяется низким электрическим сопротивлением, умеренной стоимостью (по сравнению с серебром) и достаточными прочностными характеристиками.

Медная токопроводящая жила

Жилы кабелей и проводов производятся из электролитической меди М0 и М1, которая отличается определённой чистотой – 99,95% и 99,9% доля меди соответственно.
Различные добавки к меди могут снижать её проводящую способность, увеличивать прочность либо придавать определённый комплекс изменения свойств.

Медные токоведущие жилы могут быть мягкими и твёрдыми – отожжённые и неотожжённые соответственно. Маркируются согласно с аббревиатурой ММ и МТ.

Алюминиевая токопроводящая жила

Для электрических проводников применяют алюминий (Al) марок А1 и А2, в котором подмешаны десятые доли процента железа и кремния. Эти примеси ухудшают проводимость, к другим нежелательным элементам относят: титан, ванадий, марганец и магний.

Если первым недостатком алюминия считают низкую электропроводность, то второй – это определённая хрупкость, которая усугубляется в температурных условиях свыше 150⁰C. При упрочнении алюминиевой проволоки (например, волочением) единовременно понижается её проводимость (всё взаимосвязано).

По механическим параметрам различают несколько видов проволоки:

• АТ (алюминий твёрдый неотожжённый);
• АПТ (алюминий полутвёрдый с частичным отжигом);
• АМ (алюминий мягкий отожжённый).

Характеристики алюминия АПТ занимают промежуточное положение в сравнении с АТ и АМ.
Если алюминиевый проводник сравнивать с медным, той же проводимости, то окажется, что его сечение выше на +60%, а масса меньше на -48%.

Токопроводящие жилы из других материалов

В кабельно-проводниковой продукции могут применяться другие материалы, которые берут за основу из-за меньшей стоимости или соответствия другим необходимым свойствам. Для получения общего видения приведём таблицу, в которой электропроводность Cu (меди) принимается равной 100%, а остальные характеристики указаны в числовых значениях.

Характеристики проводов

Что собственно подразумевается под основными характеристиками проводов?

Основные характеристики любого электрического провода следующие:

• материал жилы
• сечение жилы
• количество проволок в жиле
• материал изоляции

Теперь рассмотрим максимально подробно каждую характеристику провода.

Материал жилы

В бытовых условиях чаще всего используются алюминий, медь и алюмомедь. С первыми двумя все понятно, но вот что такое алюмомедь? Это не сплав, как можно подумать сначала, поскольку тяжелый и легкий металлы соединяются крайне плохо, а композитный материал, состоящий из алюминиевого сердечника и покрытый сверху слоем меди. Зачем соединять эти два материала, станет понятно после рассмотрения их свойств.

Алюминий — прекрасный материал: легкий, дешевый, обладает вполне приличной электропроводимостью, хорошо отдает тепло, химически стоек. Однако есть несколько «но», существенно подмачивающих репутацию данного металла.

1. Алюминиевый провод не может быть гибким. Вспомните, как хорошо переламывается проволока из этого материала, если перегнуть ее несколько раз. Вывод простой — такие провода используют только в стационарных установках и там, где нет острых углов поворота кабеля при прокладке.

2. Алюминий окисляется на воздухе. Оксид алюминия — тугоплавкая пленка темного цвета, образующаяся на поверхности металла и являющаяся диэлектриком. В местах контакта может серьезно препятствовать течению электрического тока. Отсюда и излишний перегрев, и риск потерять контакт в местах соединения.

3. Алюминий — прекрасный проводник, но только в случае, если не содержит примесей, чего добиться очень трудно. По сравнению с медью этот металл обладает проводимостью, меньшей в полтора раза.

Медь наряду с многочисленными плюсами обладает не меньшим количеством минусов.

Достоинства: проводимость выше, чем у алюминия, гибкость, не образует оксидной пленки. От гибкости зависит толщина жилы. Алюминиевые проводники не могут быть тоньше 2,5 мм², а из меди можно изготавливать жилы толщиной 0,3 мм².

Недостатки: дороговизна, высокая плотность, а следовательно, и вес, невозможность прямого соединения с алюминиевыми жилами. При контакте эти два металла образуют гальваническую пару, и возникающие токи разрушают контакт. Именно поэтому при необходимости контакта используют специальные клеммы соединения.

Алюмомедь — механический композит, состоящий из алюминиевого сердечника и медной рубашки, которая занимает 10 % от объема жилы. Сочетает в себе положительные качества алюминия и меди. Минусы: по всем показателям уступает проводникам из отдельных металлов. Плюс: низкая стоимость.

Сечение жилы

Провода и кабели выпускаются с сечением жилы от 0,3 до 800 мм². В быту такие крайние значения не используются. Крайние показатели для дома — это проводники с сечением жил от 0,35 до 16 мм², редко — 25 мм². Прежде всего толщина жилы зависит от напряжения и силы тока. Зависимость здесь простая: чем больше сечение, тем выше проводимая нагрузка. Расчет необходимого сечения в зависимости от нагрузки производится по сложным формулам, поэтому все данные по этому вопросу показаны в таблице ниже.

Зависимость сечения ТПЖ от силы тока

В данной таблице представлены более подробные данные о зависимости нагрузки от сечения медных проводников.

Сечение проводов, сила тока, мощность и характеристики нагрузки

Количество проволок в жиле

От их числа зависит гибкость кабеля или провода. Чем больше количество проволок на единицу сечения, тем гибче проводник. Различают жилы гибкие и с повышенной гибкостью, использующиеся при изготовлении шнуров. Соответственно, если от проводника требуется держать форму, например, при монтаже распределительных щитов, применяются однопроволочные жилы.

Многопроволочный электрический кабель

Материал изоляции

Это важнейшая часть проводников. Именно изоляция придает кабелю или проводу те или иные качества. Проводники могут быть бронированными, термостойкими, водонепроницаемыми, защищенными от давления и другими — все это изоляция. Электрический ток может быть опасен для жизни, и изоляционные материалы необходимы для защиты человека. Однако это не единственная функция изоляции. Металлический проводник нуждается в защите. Особенно это касается многожильных кабелей.

В кабеле обычно изолируется ТПЖ, которая помещается в оболочку

Основные задачи изоляции: защита от утечки и поражения электрическим током, механическая и термическая защита кабеля, индикация проводников. Видов изоляции, как и материалов, из которых она изготавливается, великое множество. Нет смысла рассматривать их все. Достаточно описать те виды, которые используются в домашних условиях, а их не слишком много. Изоляция подразделяется на ТПЖ (токопроводящую жилу) и оболочку, которая покрывает провод снаружи.

Основной характеристикой материала изоляции провода является электрическая прочность. Это такое значение силы тока, при котором заряд пробивает слой изоляционного материала толщиной в 1 мм. Все кабели, которые используются в быту, имеют многократную электрическую прочность. Пробой в такой изоляции возможен лишь в случае механического повреждения или в силу длительной службы провода.

Вторая характеристика изоляции — нагревостойкость. Это просто: чем выше показатель, тем большую температуру нагрева может выдержать изоляция без потери своих качеств. К данному показателю прибавляются морозостойкость и механическая прочность. Чем прочнее и устойчивее на разрыв и изгиб материал изолятора, тем лучше. С понятием механической прочности связан термин «опрессовка кабеля». При изготовлении, когда внешняя оболочка надевается на изоляцию ТПЖ, кабель затем опрессовывается, приобретая плотность и структуру — плоскую или круглую. Покупая кабель или провод, необходимо убедиться, что проводник опрессован с надлежащей тщательностью.

Поливинилхлорид (ПВХ) — наиболее распространенный изоляционный материал. Это полимер белого цвета, обладающий высокой устойчивостью к кислотам и щелочам. Практически негорюч. Достаточно мягкий и гибкий материал, тем не менее имеет несколько минусов, а именно: низкую морозоустойчивость (до –20 °C), хотя в последнее время созданы и холодоустойчивые модификации, при нагревании вместо горения начинает выделять хлороводород и диоксины (достаточно вредные вещества с едким запахом). Например, хлороводород при добавлении воды образует соляную кислоту, то есть при вдыхании дыма на слизистых оболочках образуется разъедающая кислота.

Изоляция из ПВХ

Резина — отличный изолятор, изготавливаемый из искусственных или природных каучуков. Применяется, когда необходимы повышенная гибкость кабеля и морозоустойчивость.

Резиновая внешняя оболочка провода

Полиэтилен — изолятор с хорошими показателями морозостойкости, весьма устойчивый к агрессивным веществам.

Провод с полиэтиленовой изолирующей пленкой

Силиконовая резина — весьма эластичный термостойкий изолятор, при сгорании образует диэлектрическую защитную пленку.

Пропитанная бумага имеет отличные токоизолирующие качества, но, к сожалению, хорошо горит и требует дополнительных материалов для термоизоляции.

Карболит — пластический материал, используемый для производства розеточных колодок и оболочек кабельных сжимов, термостойкий, но хрупкий.

Провод с карболитом

Экран обычно есть у информационных кабелей. Состоит из металлической фольги и выполняет функции отражателя для посторонних электромагнитных сигналов, а также выравнивания электрического поля внутри самого себя.

Информационный кабель с экраном

Защитный покров: в силовых кабелях высокого напряжения, закладывающихся в землю, используется металл для защиты от механического воздействия. Под броней и над ней стоят защитные подушки. Они предохраняют нижележащую изоляцию от металла брони и последнюю от внешнего воздействия.

Цветовая индикация изоляции проводов

Это важная функция изоляции. Все ТПЖ заключены в оболочку различных цветов, так что не приходится гадать, какая жила выходит с разных сторон кабеля. Кроме того, цветовая маркировка несет информационную нагрузку. В разных видах кабеля жилы имеют различную окраску. Однако, как правило, в трехжильном они белого, желтого и красного цветов.

Стандартная цветовая маркировка трехжильного провода

Белый принимается за фазу, красный — ноль, желтый или желто-зеленый — провод заземления. При другой гамме устойчивым цветом привязки считается желто-зеленая ТПЖ, а другие цвета, как правило, распределяются по вкусу монтирующего цепь. Главное при этом — запомнить или записать, какой цвет к чему относится, чтобы не ошибиться впоследствии.

Стандартная цветовая маркировка пятижильного кабеля

Внутри самого кабеля, под внешней оболочкой, изолированные жилы посыпаются мелом для улучшения их скольжения и предотвращения слипания ТПЖ.

Мифы о кабеле. Собрание заблуждений

Можно много говорить о новых электронных и электрических устройствах, которые регулярно входят в нашу жизнь. Но за этим не видно главной «детали» любого устройства, без которой не обходится ни одна вещь, в которой протекает электрический ток. Электрический проводник — первое, что придумали люди на заре электротехники. Но моя статья — не изложение исторических событий. Я расскажу про острые вопросы, которые, по моим наблюдениям, обросли наибольшим количеством мифов, ошибок и непониманий в электрическом сообществе.

Возможно, после прочтения статьи вы обнаружите, что в некоторых вопросах заблуждались, чему-то не придавали значения, а в чем-то захочется и поспорить. Но предупреждаю — несмотря на то, что в споре рождается истина, многие вопросы сейчас строго зарегулированы, и в споре побеждает тот, кто силен в ГОСТах и прочей нормативно-технической документации (НТД).

ГОСТы, по которым делают кабели и провода в России

Это может показаться скучным занятием. Но без изучения ГОСТов понять тему не получится. Начинаем с самого главного ГОСТа.

«Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров». Тут — вся информация по токопроводящим жилам, которые являются основным элементом любой кабельно-проводниковой продукции. В частности — о сечении, сопротивлении и классах гибкости. Хотите изучить тему глубже — начните с этого ГОСТа.
«Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ». По этому ГОСТу у нас в стране про-изводится большинство силовых кабелей, предназначенных для передачи электроэнергии в стационарных электроустановках (жилых и нежилых зданиях). В частности, речь идет о кабелях ВВГ и ППГ с разными индексами, которые используются в стационарной прокладке.
«Кабели силовые для нестационарной прокладки». Тут речь идет про кабели для присоединения передвижных машин, механизмов и оборудования к электрическим сетям. Самое известное изделие, которое производят российские заводы по этому ГОСТу, — КГ (кабель гибкий).
«Провода и шнуры на номинальное напряжение до 450/750 В». По этому ГОСТу производят уже не кабели, а провода, самые ходовые из которых — ШВВП и ПВС.

Есть и другие ГОСТы по этой теме, но не будем раздувать статью.

Все ГОСТы, о которых идет речь в статье, на момент выхода в печать являются действующими

Как правильно — «провод» или «кабель»?

В хитросплетении «гибких кабелей» и «многопроволочных проводов» тяжело разобраться, как и что правильно называется. Разноголосица в терминологии не всегда бывает от незнания или разгильдяйства. Продавцы, с одной стороны, делают перевод иностранных каталогов не дословно, а по смыслу. А ведь, как известно, у одного слова может быть несколько разных аналогов на русском. С другой стороны, названия стараются адаптировать под устоявшуюся терминологию, история которой тянется со времен СССР. Типичный пример — путаница и вечные разногласия с пускателями и контакторами. На сайтах лучше писать все возможные названия устройства, чтобы расширить охват статьи и увеличить посещаемость — ведь люди приходят из поиска по всем этим названиям.

Напишу коротко основное, что нужно знать, какие часто встречаются ошибки и как правильно.

Токопроводящая жила (ТПЖ, или просто жила) — это то, на основе чего сделан любой кабель или провод. Когда речь идет о сечении, сопротивлении или гибкости кабеля, речь идет о ТПЖ. «Сечение кабеля», «толщина сердечника» и так далее — это неправильно. Нужно говорить только «сечение жилы»!

К сожалению, многие используют выражение «многожильный провод», но это не всегда означает, что речь идет о ПВС 3×1,5. Многие его используют и для названия кабелей, и для названия гибких одножильных проводов. Но «гибкий» и «многожильный» — отнюдь не синонимы! Слово «многожильный» означает лишь то, что в данном кабеле или проводе присутствует несколько токопроводящих жил, но никак не говорит об их гибкости.

Существуют шесть классов гибкости, которые, в основном, отличаются количеством проволок в жилах одинакового сечения. То, что в интернете называют «жестким» или даже «твердым» кабелем, — это кабель с однопроволочной жилой 1-го класса гибкости, которую также можно назвать моножилой. Примеры использования в своей конструкции моножилы — кабель ВВГ, кабель NUM, провод ПВ-1. «Гибкой» принято называть жилу с классом гибкости выше 3. Яркие примеры — провод ПВС и шнур ШВВП, имеющие класс гибкости 5.

«Провод» или «кабель»? Здесь особенно много мифов. Некоторые говорят, что кабель — это когда несколько изолированных проводов под общей изоляцией, а провод — это одна жила в изоляции. Но, согласно ГОСТу 31996 (п. 4.5), кабели могут иметь от одной до пяти жил. Та же ситуация с проводами — по ГОСТ 7399 у них так же может быть от одной до пяти жил.

Как же правильно называть то или иное кабельно-проводниковое изделие? Все просто. Название зависит только от ГОСТа, по которому оно производится. Например, провода ПВС, независимо от производителя, не являются кабелями.

Другими словами, если изделие проходит испытание как кабель и выдерживает его, то получает гордое наименование «Кабель». Если испытывается как провод и проходит испытания, то получает название «Провод»

Общие определения кабеля, провода и шнура даны в ГОСТ 15845-80.

ГОСТ против ТУ. Что лучше?

В интернете бытует устойчивое мнение, что кабель по ГОСТу — это хорошо, кабель по ТУ — это плохо. Но стоит зайти на сайт любого нормального производителя, можно обнаружить любопытную вещь — все кабели изготавливаются и по ГОСТу, и по ТУ (техническим условиям).

Все силовые кабели с моножилой, предназначенные для передачи электроэнергии в стационарных электроустановках (жилых и нежилых зданиях), производятся у нас в стране по ГОСТ 31996-2012. А ТУ у каждого производителя могут быть разными, но они должны соответствовать ГОСТу.

Технические условия — это интеллектуальная собственность и коммерческая тайна производителя, где подробно указано, как именно изготавливается тот или иной кабель. Принципиальный момент в том, что ТУ не могут противоречить ГОСТу, они лишь дополняют и уточняют его. Кабелей, которые изготавливаются не по ТУ либо которые производятся по ТУ, не соответствующим ГОСТу, не существует. По крайней мере, в официальном поле.

В любом случае если кабель продается на территории России, на него должен быть сертификат технического регламента Таможенного союза (ТР ТС). Орган сертификации выдает документ на основании проведенных испытаний и отвечает за качество кабеля головой. Точнее, своим авторитетом и репутацией.

Таким образом, даже если на кабеле не указан ГОСТ, но есть ТУ и сертификат соответствия, можно надеяться, что кабель имеет нормальные характеристики и может безопасно применяться на территории Таможенного союза, в который входят Россия, Беларусь, Казахстан и несколько других стран.

Если есть сомнения в подлинности сертификата на кабель — обратитесь в орган, который его выдал!

На кабельном рынке встречается и контрафакт, когда по поддельным сертификатам продают кабель с заниженными характеристиками — например, с недостаточной толщиной изоляции или с заниженным сечением. Как раз о сечении и о его допусках поговорим ниже.

Сечение жилы — не самое главное!

Как известно, выбор сечения ТПЖ в первую очередь зависит от тока нагрузки. Сечение можно выбрать из ряда номинальных. Для примера, кабели по ГОСТ 31996 (п. 4.6) могут иметь ТПЖ с номиналом из ряда 1,5, 2,5, 4, 6 мм 2 и т. д., вплоть до 1000 мм 2 .

Но с какой точностью можно выбирать сечение? И насколько допускается его уменьшение по отношению к номиналу? Ведь не секрет, что многие производители грешат тем, что экономят медь.

Парадоксально, но ни в одной НТД на этот вопрос нет ответа! Если рассмотреть главный ГОСТ, по которому производятся электрические кабели, то мы там не увидим допуска по сечению. Как же проверить качество ТПЖ кабеля?

Существование уплотненных и многопроволочных жил, а также медных и алюминиевых сплавов с различной проводимостью делает бессмысленным нормирование диаметра. Кроме того, физику не обмануть — для электрического тока все равно, какое сечение имеет проводник. Главное — какое он имеет сопротивление. Только сопротивление является единственным параметром проводника, который входит и в закон Ома, и в закон Джоуля-Ленца.

Для проверки качества жилы нужно использовать не штангенциркуль, а миллиомметр.

От сопротивления жил кабеля, и только от него (если нагрузка неизменна), зависит нагрев проводника, его температура и падение напряжения на нем. Сопротивление ТПЖ и переходное сопротивление в местах их подключения напрямую влияют на пожароопасность любой электроустановки.

В ГОСТ 22483 сказано (п. 2.2), что номинальное сечение лишь идентифицирует размер жилы, но не подлежит проверке непосредственным измерением. Критерием соответствия номинального сечения токопроводящей жилы (и, соответственно, ее минимального диаметра) является её электрическое сопротивление.

Для каждого номинального сечения сопротивление жилы не может быть больше указанного в Табл. 3 ГОСТ 22483. А чем же ограничено минимальное сопротивление? Минимальным оно будет тогда, когда жила сделана из чистейшей меди, получить которую дорого и проблематично. Следовательно, реальное сопротивление ТПЖ должно укладываться в пределы от минимально возможного (против учебника физики не пойдешь) до максимально допустимого (против ГОСТа тоже идти нельзя).

Привожу Таблицу 1, которую я сделал для медных жил самых ходовых номиналов на основе ГОСТ 22483 и на основе формулы для чистой меди R=(ρ l)/S, где ρ — удельное сопротивление провода из чистой меди (0,0172 Ом·мм 2 /м).

Получается, что производитель может производить кабель или провод с любым отклонением от заявленного номинала сечения жилы, но при одном условии — сопротивление не может превышать указанного в ГОСТе.

Таблица 1 Таблица 2

Фактическое сечение может отличаться от номинала при условии соблюдения требований к электрическому сопротивлению.

Понятно, что чем сопротивление жилы меньше, тем лучшими проводящими свойствами она обладает. Например, токопроводящая жила из серебряного сплава будет лучше проводить электрический ток, чем жила из меди. Интересно, почему жилы кабеля ВВГ не делают серебряными?

С другой стороны, если технолог на кабельном заводе определил, что медный сплав не обладает нужными электрическими свойствами (например, из-за большого количества примесей в сырье), может быть принято решение об увеличении сечения жилы. На радость тем, кто считает, что чем она толще, тем лучше.

Люфт сечения жилы вполне допустим и может быть обоснован разными причинами (технологическими или экономическими), главное — не нарушать ГОСТ по сопротивлению.

Пример. Если вы измерили сопротивление жилы с номинальным сечением 2,5 мм 2 и получили значение 7,55 Ом/км, это может означать, что кабель не соответствует ГОСТу, поскольку сопротивление его жилы не может быть больше 7,41 Ом/км. Если же при измерении оказалось, что сопротивление равно 7,3 Ом/км, это может означать лишь то, что завод вдруг расщедрился и выпустил кабель с жилой завышенного сечения или добавил в сплав изрядную долю серебра (если только в параллельной вселенной).

Правильно измерить сопротивление жилы значительно сложнее, чем измерить ее диаметр и рассчитать сечение. Для измерения сопротивления любительский омметр не поможет, поскольку измерять придется отрезки длиной значительно меньше 1 км и «ловить» сотые доли ома. Нужно использовать специально предназначенный для этой цели миллиомметр, включая его по четырёхпроводной схеме.

Вывод из этого раздела: сечение ТПЖ — лишь косвенный признак, говорящий о качестве кабеля. Примерно так можно судить о проходимости автомобиля, ориентируясь лишь на диаметр колес, но не учитывая другие факторы — мощность двигателя, класс подвески и мастерство водителя.

Минимальное сечение не зависит от нагрузки!

Сейчас может показаться, что я иду против законов физики и кошельков клиентов, играя за команду продавцов кабельно-проводниковых изделий. Но я лишь выступаю на стороне закона. Вопрос касается минимального сечения ТПЖ в стационарной электропроводке.

Казалось бы, тут все просто — сечение зависит от нагрузки. Если вы кроме телефонной зарядки и новогодней гирлянды ничего не планируете подключать в розетку и защищаете ее автоматическим выключателем номиналом в 1 А, то какой жилы будет достаточно? Пользуясь таблицами, можно выбрать жилу менее 0,5 мм 2 .

Свод правил СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» в третьем изменении, которое вступило в силу пару лет назад, имеет на этот счет любопытную Таблицу 15.3 (Таблица 2).

Изображение: Freepik. com

Какой простой вывод мы можем сделать из этого правила, обязательного к исполнению во всех новых и реконструируемых жилых и общественных зданиях? Минимальное сечение ТПЖ никак не зависит от нагрузки. Не зависит оно и от номинала защитного автомата. Даже если вы поставите на розеточную группу, состоящую из одной розетки, автомат с номиналом 6 А — вы не имеете права использовать кабель с сечением 1,5 мм 2 . Только 2,5 мм 2 и точка.

Само собой, если по расчетному току сечение должно быть больше 2,5 мм 2 — тут никаких ограничений нет. Главное — надежно защитить кабель правильно выполненной прокладкой и правильно выбранным автоматическим выключателем.

Да, часто выходит, что новые правила бьют по карману покупателей. Однако правило минимального сечения призвано не только обеспечить прибыль производителям, но и повысить пожарную безопасность электроустановок. Чем большее сечение ТПЖ кабеля используется — тем больше вероятность, что корректно отработает защита, а кабель не будет перегреваться из-за ошибки проектировщика или монтажника.

Кроме того, в жизненных реалиях кабель эксплуатируется отнюдь не профессионалами, которые регулярно читают ПУЭ, ГОСТы и СП. Любому домохозяину может прийти «гениальная» мысль поменять автомат на больший номинал, увеличивая вероятность перегрузки электросети и пожара. Если минимальное сечение будет ограничено значением 2,5 мм 2 — число аварийных случаев с электропроводкой будет сокращаться.

Негорючего кабеля не бывает!

До этого мы говорили только про токопроводящую жилу. Давайте напоследок поговорим об изоляции. Самая большая опасность, которая исходит от любого кабеля или провода, — опасность, связанная с огнем. Поэтому вся кабельно-проводниковая продукция, получающая сертификат, в обязательном порядке проходит испытания по требованиям пожарной безопасности, согласно ГОСТ 31565-2012. «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности».

Большинство кабелей, прошедших испытания по этому ГОСТу, получают индекс «нг». Некоторые заблуждаются, называя такие кабели «негорючими». Сгореть может что угодно — это зависит лишь от затраченного времени и энергии. Индекс «нг» означает, что кабель не поддерживает горение при групповой прокладке, поскольку прошел тест на воздействие открытого пламени горелки.

Но если кабель является «нг», это не означает, что его можно использовать для прокладки в жилых помещениях. В ГОСТ 31565 имеется Таблица 2, которая определяет классы пожарной опасности. Согласно этой таблице, внутренние электрические сети зданий должны выполняться кабелем с индексами «нг» и «LS», что означает пониженное дымо- и газовыделение. Еще точнее «противопожарное» исполнение кабелей и области их применения указаны в ГОСТ 31996 (Таблица 12).

Тема кабельно-проводниковой продукции неиссякаема, и в рамки одной статьи ее не вместить. Главное, помнить, что кабель — это самый главный, самый протяженный и самый незаметный элемент любой электроустановки, от атомной электростанции до комнаты в общежитии. И от правильного выбора и эксплуатации кабеля зависит наше здоровье и наши жизни.