Các thành phần cấu tạo của sản phẩm dây và cáp nói chung có thể được chia thành bốn bộ phận cấu tạo chính: dây dẫn, lớp cách điện, lớp chắn và vỏ bọc, cũng như các phần tử lấp đầy và phần tử chịu kéo, v.v. Tùy theo yêu cầu sử dụng và kịch bản ứng dụng của sản phẩm, một số sản phẩm có cấu trúc cực kỳ đơn giản, chỉ có một thành phần cấu tạo duy nhất là dây dẫn, chẳng hạn như dây trần trên không, dây dẫn trên cao, thanh dẫn đồng-nhôm (thanh cái), v.v. Việc cách điện bên ngoài của các sản phẩm này được đảm bảo bằng cách sử dụng chất cách điện và khoảng cách không gian trong quá trình lắp đặt và đi dây (tức là bằng cách sử dụng cách điện bằng không khí).
Đa số các sản phẩm dây và cáp đều có hình dạng mặt cắt ngang giống hệt nhau (bỏ qua các sai sót trong quá trình sản xuất) và có dạng dải dài. Điều này được xác định bởi đặc điểm chúng được sử dụng để tạo thành mạch điện hoặc cuộn dây trong các hệ thống hoặc thiết bị. Do đó, khi nghiên cứu và phân tích cấu tạo của các sản phẩm cáp, chỉ cần quan sát và phân tích từ mặt cắt ngang của chúng.
Dưới đây là phân tích chi tiết về cấu tạo và vật liệu cáp:
1. Cấu tạo cáp: Dây dẫn
Dây dẫn là thành phần cơ bản và không thể thiếu nhất để các sản phẩm thực hiện chức năng truyền tải dòng điện hoặc thông tin sóng điện từ. Dây dẫn là viết tắt của lõi dẫn điện.
Dây dẫn cáp được làm từ những vật liệu gì? Vật liệu làm dây dẫn thường là các kim loại không chứa sắt có độ dẫn điện tuyệt vời như đồng và nhôm. Các loại cáp quang được sử dụng trong mạng truyền thông quang học, vốn đã phát triển nhanh chóng trong ba thập kỷ qua, sử dụng sợi quang làm dây dẫn.
2. Thành phần cấu tạo cáp: Lớp cách điện
Lớp cách điện là một thành phần bao phủ chu vi của dây dẫn và đóng vai trò là chất cách điện. Tức là, nó đảm bảo rằng dòng điện hoặc sóng điện từ, sóng ánh sáng chỉ truyền dọc theo dây dẫn và không lan ra ngoài. Điện thế trên dây dẫn (tức là hiệu điện thế so với các vật xung quanh, tức là điện áp) có thể được cách ly. Điều đó có nghĩa là, cần phải đảm bảo cả chức năng truyền dẫn bình thường của dây dẫn và sự an toàn của các vật thể và con người bên ngoài. Dây dẫn và lớp cách điện là hai thành phần cơ bản phải có để cấu thành sản phẩm cáp (ngoại trừ dây dẫn trần).
Vật liệu cách điện cáp là gì: Trong ngành sản xuất dây dẫn và cáp hiện nay, vật liệu cách điện cáp chủ yếu được phân loại thành hai loại: nhựa và cao su. Vật liệu polymer chiếm ưu thế, tạo ra nhiều loại sản phẩm dây dẫn và cáp phù hợp với các mục đích sử dụng và yêu cầu môi trường khác nhau. Các vật liệu cách điện phổ biến cho dây dẫn và cáp bao gồm polyvinyl clorua (PVC),polyetylen liên kết chéo (XLPE), nhựa flo, hợp chất cao su, hợp chất cao su ethylene propylene và vật liệu cách điện cao su silicon.
3. Cấu tạo cáp: Vỏ bọc
Khi các sản phẩm dây và cáp được lắp đặt và vận hành trong nhiều môi trường khác nhau, cần phải có các bộ phận bảo vệ toàn bộ sản phẩm, đặc biệt là lớp cách điện. Đó chính là lớp vỏ bọc. Vì vật liệu cách điện cần phải có đặc tính cách điện tuyệt vời, nên cần phải có độ tinh khiết cực cao và hàm lượng tạp chất cực thấp. Thông thường, không thể tính đến khả năng bảo vệ của nó trước các tác động từ bên ngoài. Do đó, các cấu trúc bảo vệ khác nhau phải chịu trách nhiệm chịu đựng hoặc chống lại các lực cơ học khác nhau từ bên ngoài (ví dụ: địa điểm lắp đặt, sử dụng và trong quá trình sử dụng), khả năng chống chịu môi trường khí quyển, chống chịu hóa chất hoặc dầu, ngăn ngừa hư hại sinh học và giảm nguy cơ cháy nổ. Chức năng chính của vỏ bọc cáp là chống thấm nước, chống cháy, chống bắt lửa và chống ăn mòn. Nhiều sản phẩm cáp được thiết kế đặc biệt cho môi trường bên ngoài tốt (như môi trường sạch sẽ, khô ráo và trong nhà không có tác động cơ học từ bên ngoài), hoặc những sản phẩm có vật liệu cách điện vốn đã có độ bền cơ học và khả năng chống chịu thời tiết nhất định, có thể không cần đến lớp bảo vệ này.
Có những loại vật liệu vỏ cáp nào? Các vật liệu vỏ cáp chính bao gồm cao su, nhựa, lớp phủ, silicon và các sản phẩm sợi khác nhau, v.v. Đặc điểm của lớp bảo vệ bằng cao su và nhựa là mềm và nhẹ, và được sử dụng rộng rãi trong cáp di động. Tuy nhiên, vì cả vật liệu cao su và nhựa đều có độ thấm nước nhất định, nên chúng chỉ có thể được sử dụng khi dùng vật liệu polymer cao cấp có khả năng chống ẩm cao làm lớp cách điện cho cáp. Vậy tại sao trên thị trường lại sử dụng nhựa làm lớp bảo vệ? So với đặc tính của vỏ nhựa, vỏ cao su có độ đàn hồi và dẻo dai cao hơn, khả năng chống lão hóa tốt hơn, nhưng quy trình sản xuất tương đối phức tạp hơn. Vỏ nhựa có tính chất cơ học và khả năng chống nước tốt hơn, nguồn tài nguyên dồi dào, giá thành thấp và dễ gia công. Do đó, chúng được sử dụng rộng rãi hơn trên thị trường. Các chuyên gia trong ngành cần lưu ý rằng còn có một loại vỏ kim loại khác. Vỏ kim loại không chỉ có chức năng bảo vệ cơ học mà còn có chức năng chắn sóng như đã đề cập bên dưới. Chúng cũng sở hữu các đặc tính như khả năng chống ăn mòn, độ bền nén và kéo, và khả năng chống nước, có thể ngăn hơi ẩm và các chất có hại khác xâm nhập vào bên trong lớp cách điện của cáp. Do đó, chúng được sử dụng rộng rãi làm vỏ bọc cho các loại cáp điện cách điện bằng giấy tẩm dầu có khả năng chống ẩm kém.
4. Thành phần cấu tạo cáp: Lớp chắn
Lớp chắn là một thành phần quan trọng trong các sản phẩm cáp để đạt được sự cách ly trường điện từ. Nó không chỉ ngăn chặn các tín hiệu điện từ bên trong rò rỉ ra ngoài và gây nhiễu cho các thiết bị, đồng hồ đo hoặc các đường dây khác bên ngoài, mà còn ngăn chặn sóng điện từ bên ngoài xâm nhập vào hệ thống cáp thông qua sự ghép nối. Về cấu trúc, lớp chắn không chỉ được đặt ở bên ngoài cáp mà còn tồn tại giữa các cặp hoặc nhóm dây trong cáp đa lõi, tạo thành “màn chắn cách ly điện từ” nhiều lớp. Trong những năm gần đây, với yêu cầu ngày càng cao đối với cáp truyền thông tần số cao và khả năng chống nhiễu, vật liệu chắn đã phát triển từ giấy mạ kim loại truyền thống và băng giấy bán dẫn sang các vật liệu composite tiên tiến hơn như...băng keo mylar lá nhômCác cấu trúc chắn sóng phổ biến bao gồm lớp chắn bên trong làm bằng polyme dẫn điện hoặc băng bán dẫn, cũng như các lớp chắn bên ngoài như băng đồng quấn dọc và lưới đồng bện. Trong đó, lớp bện chủ yếu sử dụng đồng mạ thiếc để tăng cường khả năng chống ăn mòn. Đối với các trường hợp ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như cáp biến tần sử dụng lớp chắn hỗn hợp băng đồng + dây đồng, cáp dữ liệu sử dụng màng nhôm quấn dọc + thiết kế dạng khí động học, và cáp y tế yêu cầu lớp bện đồng mạ bạc có độ phủ cao. Với sự ra đời của kỷ nguyên 5G, cấu trúc chắn lai giữa băng composite nhôm-nhựa và lưới đồng mạ thiếc đã trở thành giải pháp chủ đạo cho cáp tần số cao. Thực tiễn công nghiệp cho thấy lớp chắn đã phát triển từ một cấu trúc phụ trợ thành một thành phần cốt lõi độc lập của cáp. Việc lựa chọn vật liệu cho lớp chắn cần xem xét toàn diện các đặc tính tần số, hiệu suất uốn cong và yếu tố chi phí để đáp ứng các yêu cầu tương thích điện từ của các trường hợp ứng dụng khác nhau.
5. Thành phần cấu trúc cáp: Cấu trúc dạng hạt
Nhiều sản phẩm dây và cáp là loại đa lõi. Ví dụ, hầu hết các loại cáp điện hạ thế là cáp bốn lõi hoặc năm lõi (phù hợp với hệ thống ba pha), và cáp điện thoại đô thị có các loại 800 cặp, 1200 cặp, 2400 cặp đến 3600 cặp. Sau khi các lõi dây hoặc các cặp dây cách điện này được bện thành cáp (hoặc bện thành nhóm nhiều lần), sẽ phát sinh hai vấn đề: thứ nhất là hình dạng không tròn đều, và thứ hai là có những khoảng trống lớn giữa các lõi dây cách điện. Do đó, cần phải thêm cấu trúc lấp đầy trong quá trình bện cáp. Cấu trúc lấp đầy có tác dụng làm cho đường kính ngoài của cáp tương đối tròn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quấn và ép vỏ cáp, đồng thời giúp cấu trúc cáp ổn định và phần bên trong chắc chắn. Trong quá trình sử dụng (khi kéo giãn, nén và uốn cong trong quá trình sản xuất và lắp đặt), lực được phân bố đều mà không làm hỏng cấu trúc bên trong của cáp. Vì vậy, mặc dù cấu trúc lấp đầy là một cấu trúc phụ trợ, nhưng nó cũng rất cần thiết, và có những quy định chi tiết về việc lựa chọn vật liệu và thiết kế hình dạng của nó.
Vật liệu nhồi cáp: Nhìn chung, vật liệu nhồi cáp bao gồm băng polypropylene, dây PP không dệt, dây gai dầu, hoặc các vật liệu tương đối rẻ tiền làm từ cao su tái chế. Để được sử dụng làm vật liệu nhồi cáp, nó phải có các đặc tính không gây ảnh hưởng xấu đến lõi cáp cách điện, không hút ẩm, không dễ bị co ngót và không bị ăn mòn.
6. Thành phần cấu tạo của cáp: Các phần tử chịu kéo
Các sản phẩm dây và cáp truyền thống dựa vào lớp vỏ bọc bảo vệ để chịu được lực kéo từ bên ngoài hoặc lực kéo do trọng lượng của chính chúng gây ra. Cấu trúc điển hình là lớp bọc thép dạng băng và lớp bọc thép dạng dây (ví dụ, đối với cáp ngầm dưới biển, người ta sử dụng dây thép dày có đường kính 8mm và xoắn lại để tạo thành lớp bọc bảo vệ). Tuy nhiên, để bảo vệ các sợi quang khỏi các lực kéo nhỏ và ngăn ngừa sự biến dạng nhẹ của các sợi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất truyền dẫn, cấu trúc cáp quang được trang bị lớp vỏ bọc sơ cấp và thứ cấp cũng như các bộ phận chịu lực kéo chuyên dụng. Ngoài ra, nếu cáp tai nghe của điện thoại di động sử dụng cấu trúc trong đó dây đồng mảnh hoặc băng đồng mỏng được quấn quanh các sợi quang tổng hợp và một lớp cách điện được ép đùn ở bên ngoài, thì sợi quang tổng hợp này chính là phần tử chịu lực kéo. Tóm lại, trong các sản phẩm đặc biệt, nhỏ gọn và linh hoạt được phát triển trong những năm gần đây, đòi hỏi nhiều lần uốn cong và xoắn, các phần tử chịu lực kéo đóng vai trò rất quan trọng.
Các vật liệu được sử dụng cho các bộ phận chịu lực căng của cáp bao gồm: dải thép, dây thép và lá thép không gỉ.
Thời gian đăng bài: 25/04/2025