Класифікація та характеристики ізоляції

Тема: Класифікація та характеристики ізоляції

Мета уроку:

• навчити відрізняти один від одного електропроводи по маркуванню і зовнішньому вигляді, вільно володіти їх назвою та обирати для схем електромереж;
• розвивати в учнів пам’ять та візуалізацію основних електричних приладів по схемам проекту;
• виховувати культуру дотримання правил безпеки при поводженні з електроприладами в побуті.

Обладнання та матеріали для учнів:.  

Хід уроку

1. Вступна частина

1.1 Організаційний момент

Доброго дня діти. Тема сьогоднішнього уроку: «Класифікація та характеристики ізоляції» і сьогодні ми з вами вивчимо маркування електричних проводів.

1.2 Обговорення теми

В електротехніці застосовується велика кількість ізоляційних матеріалів – навіть просто перерахувати їх всі досить складно. Але на побутовому рівні достатньо знати ті з них, що використовуються найчастіше.

При підборі ізоляції враховуються її здатність витримувати:

• Напругу. У побутових умовах цьому питанню особлива увага не приділяється, так як переважна більшість матеріалів витримують до 660 або 1000 Вольт.
• Високу температуру. При проходженні струму через провідник, частина енергії розсіюється у вигляді тепла, яке з поверхні ізоляції розсіюється в навколишньому середовищі – повітрі, якщо це відкрита проводка або йде в стіни, якщо закрита. В певний момент настає рівновага, коли кількість тепла, що виділяється порівнюється з віддаваним. Температура, яка встановлюється в цей момент, повинна перебувати в діапазоні так званої робочої температури, яку ізоляція проводу повинна витримувати необмежений час. Для короткочасних перевантажень теж існує межа температури, яку ізоляція без наслідків повинна витримати протягом певного часу. Також вказується поведінка ізоляції при надмірному нагріванні – горіння, тління, виділення в повітря шкідливих для людини речовин та інші.
• Низьку температуру. Якщо кабель буде використовуватися поза приміщень, то треба додатково дивитися на показник морозостійкості – при певній мінусовій температурі ізоляція стає крихкою, що треба враховувати при монтажі та подальшій експлуатації.
• Опірність ультрафіолету. Частина ізоляційних матеріалів, при інших відмінних характеристиках, з часом починає псуватися, якщо знаходиться під впливом сонячних променів. Вони стають ламкими і зсихаються – це обов’язково треба враховувати, якщо планується, приміром, провести проводку на веранду або літній будиночок.
• Механічна міцність на розрив. Чим більше, тим краще, хоча, зрозуміло, брати надміцний кабель для ремонту проводу до лампочки немає сенсу.

2. Практична робота учнів

2.1 Пояснення нового матеріалу

В електротехніці застосовується велика кількість ізоляційних матеріалів – навіть просто перерахувати їх всі досить складно. Але на побутовому рівні достатньо знати ті з них, що використовуються найчастіше – для внутрішньої електропроводки та підведення електрики до будинку.

Полівінілхлорид (ПВХ)

Завдяки невисокій вартості і хорошим фізичним характеристикам – гнучкості і зносостійкості, найчастіше використовується для ізоляції проводів, що прокладаються всередині приміщення. Не горючий і досить стійкий до агресивних хімічних сполук. До недоліків відноситься нездатність витримувати морози нижче -20 °С, і виділення їдких речовин при надмірному нагріванні.

Гума

Природний матеріал, застосовуваний при необхідності отримати підвищену гнучкість дроту і стійкість до мінусових температур.

Поліетилен

Хороший діелектрик, стійкий до негативних температур та агресивних хімічних сполук, але гнучкість залишає бажати кращого.

Силіконова гума

Особливістю матеріалу є його властивість утворювати після згоряння плівку, яка не пропускає електричний струм. Це знижує ймовірність короткого замикання внаслідок перегрівання проводки.

Папір з просоченням

Хороший діелектрик, але наскільки він захищений від перегріву, вже повністю залежить від застосовуваної для просочення речовини.

Карболіт

Хороший ізолятор з високою термостійкістю – м’який і пластичний матеріал. Крім ізоляції застосовується при виготовленні корпусів розеток і подібних пристроїв. З недоліків матеріалу виділяється його крихкість.

Додаткові елементи зовнішньої ізоляції

Залежно від призначення кабелю, додатково до зовнішньої ізоляції додаються такі елементи:

Екранування

Найчастіше використовується в слабкострумових інформаційних кабелях і робиться з фольги або додаткового обплетення. Призначення – створення бар’єру від паразитних струмів, які можуть навестися від радіохвиль або випромінювань сусідніх електроприладів. Додатково вирівнюють електромагнітні поля всередині самого дроту.

Бронювання

Плетення з досить товстого металу. Максимальний захист кабелю від можливих механічних пошкоджень – застосовується при прокладках на рухливих грунтах або таких, на які чиниться постійне механічне напруження – під автомобільними трасами і т. п.

Бавовна

Додатковий захист зовнішньої ізоляції від механічних пошкоджень, плюс оберігання її від гниття, для чого просочується хімікатами.

Оцинкована сталь

Захист дроту від механічного розтягування – потрібна для тих кабелів, в яких є ризик різко смикнути під час роботи електрообладнання.

Види проводів

Підбір потрібного дроту багато в чому залежить від потужності електроприладів, які будуть через нього живитися. Далі розглянемо різні види проводів, які найчастіше використовуються для побутового застосування.

Плоскі

1. ПБПП (ПУНП)

Плоский захищений провід з мідними однодротяними жилами, перетином від 1,5 до 6 мм2, розташованими в одній площині. Матеріал зовнішньої і внутрішньої ізоляції ПВХ. Може використовуватися при температурах в діапазоні -15/+50, при монтажі дозволяється згинати по колу з радіусом не менше 10 діаметрів (так як провід плоский, то вимірюється ширина – велика сторона). Призначений для передачі струму напругою до 250 Вольт, частотою 50 Герц. Використовується переважно для підключення освітлення або розеток.

2. ПБППг (ПУГНП)

Буква «р» у назві вказує на відмітну рису дроту – гнучкість, яку надає використання багатодротяної жили. Це також зменшує радіус вигину при монтажі, який дорівнює 6 діаметрам. Всі інші характеристики такі ж, як у ПБПП (ПУНП).

3. АПУНП

Той же провід ПУНП, але з однодротовою алюмінієвою жилою, перетином від 2,5 до 6 мм2. Інші характеристики без змін.

Купуючи провід ПБПП, ПБППг і АПУНП треба пам’ятати, що ДСТУ визначає для них допуск по товщині жили і ізоляції в 30%. Це означає, що переріз проводу з маркуванням 1,5 мм2 за фактом цілком може виявитися ≈1 мм2. Крім того, провід АПУНП заборонений для використання і виготовляють його тільки через попит, викликаний низькою ціною.

Хоча ізоляція таких проводів повинна витримувати напругу до 250 Вольт, але з вищевказаних причин це не завжди так. Тому використовувати їх краще тільки на освітлення, а для розеток купувати кабелі NYM або ВВГ.

З перемичками

1.ППВ.

Провід легко впізнати завдяки характерним перемичкам між жилами, які зроблені з того ж матеріалу, що і їх ізоляція – ПВХ. Кількість самих жил 2-3, вони однодротові, перетином 0,75-6 мм2. Провід можна використовувати для передачі струму напругою 450 Вольт і частотою до 400 Гц. Ізоляція не горить, стійка до кислот і лугів – після монтажу провід може використовуватися при температурах -50/+70 °С і в умовах 100% вологості. При монтажі допускається вигин з радіусом 10 діаметрів.

2. АППВ.

Ті ж самі характеристики, як і у ППВ, але з урахуванням алюмінієвих жил – розтин починається з 2,5 мм2. Призначення – монтаж відкритої проводки – освітлювальної і силової.

Одножильні

1. АПВ.

Окремий алюмінієвий одножильний провід. Жила перетином 2,5-16 мм2 – однодротяна, а 25-95 мм2 – багатодротяна. Матеріал ізоляції: ПВХ, стійкий до хімічно агресивних сполук, дозволяє використовувати провід при вологості 100% (тести при 35 °С), у температурному режимі -50/+70 °С. При монтажі дотримуватися радіус вигину 10 діаметрів. Особливих обмежень використання немає.

2. ПВ1.

Той же АПВ, тільки з мідною однодротяною жилою, перетином 0,75-16 мм2 і багатодротяною 16-95 мм2.

3. ПВ3.

Цифра в назві проводу вказує на клас гнучкості – тут вона значно вища, так як при будь-якому перерізі жили вона багатодротяна. Застосовується для монтажу ліній, де потрібні часті переходи і вигини. Радіус останніх не повинен бути менше ніж 6 діаметрів.

Провід ПВ1, ПВ3 і АПВ виготовляються з багатобарвною ізоляцією, що підвищує зручність їх використання для монтажу щитків без застосування додаткового маркування.

Для виготовлення электрошнурів

1. ПВС.

Мідний багатожильний провід, з 2-5 багатодротовими жилами перерізом 0,75-16 мм2. Ізоляція всіх жил різного кольору, оболонка біла однотонна. Призначення проводу – передача струму напругою 380 Вольт, частотою 50 Герц. Завдяки високій гнучкості, застосовується найчастіше для підключення електроустаткування – розрахований мінімум на 3000 згинань. Для прокладки всередині стін не рекомендується – в таких умовах через 4-5 років почне руйнуватися зовнішня ізоляція. Може використовуватися при температурах -25/+40 °С, а в модифікації ПВСУ – від -40 до +40 °С.

2. ШВВП.

Мідний багатожильний провід, з 2-3 багатодротовими жилами підвищеної гнучкості перетином 0,5-0,75 мм2. Застосовується для виготовлення шнурів живлення для світильників або малопотужних електропристроїв, яким потрібна напруга до 380 Вольт і частотою 50 Герц. Не підходить для прокладки всередині стін.

Види кабелів

Крім стандартних силових кабелів, призначених для передачі електричного струму, існує ряд додаткових модифікацій, які використовуються в інших цілях або мають окремі функції.

Силові кабелі

Основне призначення силових кабелів – прокладка внутрішньої або зовнішньої електропроводки для живлення приладів освітлення і розеток. Найчастіше для цього купуються такі види кабелів:

1. ВВГ.

Один з найпопулярніших і надійних силових кабелів. Застосовується для передачі електричного струму напругою до 1000 Вольт і частотою 50 Герц. Залежно від модифікації використовуються одно і багатодротяна жили перетином 1,5-240 мм2. Зовнішня і внутрішня ізоляція з ПВХ, захищає жили від високої вологості до 98% при температурі +40 °С. Популярні модифікації кабелю ВВГ:

АВВГ – той же ВВГ, але з алюмінієвими однодротяними жилами перетином 2,5-50 мм2.

ВВГнг – ізоляція не підтримує горіння.

ВВГп – плоский кабель, в якому струмопровідні жили розташовані в одній площині.

ВВГз – між зовнішньою і внутрішньою ізоляціями є заповнення у вигляді гумової стружки або додаткових ниток з ПВХ.

Всі різновиди ізоляції володіють хорошою механічною і хімічною стійкістю, радіус вигину від 10 діагоналей.

NYM

За будовою це аналог кабелю ВВГ, але зроблений за європейськими стандартами, розробленими німецькими інженерами. При рівних фізичних характеристиках кабель NYM вважається більш надійним, так як матеріали, що застосовуються при його виробництві, якісніші, а допуски жорсткіші.

За своїми характеристиками та призначенням NYM це побутовий кабель для монтажу розеток або освітлення – він складається з 2-5 струмопровідних багатодротяних мідних жил і розрахований на напругу 660 Вольт. Якість ізоляції дозволяє експлуатувати кабель при температурах -40/+70 °С, а радіус вигину при монтажі складає всього 4 діаметру.

Кабель NYM застосовується для прокладки зовнішньої і внутрішньої проводки. Обмежень тільки два – не допускати впливу прямих сонячних променів і не укладати кабель безпосередньо в свіжий бетон – у таких випадках треба використовувати гофротруби або кабель-канали.

В залежності від кількості жил, їх ізоляція забарвлюється в наступні кольори: чорний, блакитний, жовто-зелений, коричневий і ще один чорний з додатковою міткою.

3. КГ – кабель гнучкий

1-6 багатодротяних мідних жил розраховані на напругу змінного струму до 660 Вольт і частоту до 400 Герц. Матеріал внутрішньої і зовнішньої ізоляції – гума, що надає кабелю підвищену гнучкість і робить можливою експлуатацію при температурах -60/+50 °С.

Переважно застосовується для підключення до мережі потужного електрообладнання зварювальних апаратів, опалювальних пристроїв, генераторів і т. п. При необхідності можна використовувати його і для монтажу силової проводки, але це досить дороге задоволення – якщо є можливість, то простіше підібрати NYM або ВВГ.

4. ВББШв.

Мідний кабель з одно або багатодротовими жилами перерізом 1,52-240 мм2, у кількості 1-5 штук. Зовнішня і внутрішня ізоляція виготовляються з ПВХ – цим же матеріалом заповнюються всі порожнечі між жилами. Під зовнішньою оболонкою робиться броня з двох металевих стрічок, які намотуються внапуск. Ізоляція витримує напругу струму до 1000 Вольт і може експлуатуватися при температурах -50/+50 і вологості до 98% (при +35 °С).

Поширені наступні модифікації:

АВББШв – з алюмінієвими жилами.
Квббшвнг – ізоляція не горить.
Квббшвнг-LS – ізоляція при тлінні майже не виділяє дим і їдкий газ.
Радіус вигину при монтажі треба витримувати від 10 діаметрів.

5. Кабелі, котрі світяться

При включенні такого кабелю в мережу, поверхня його ізоляції починає світиться.

Викликається цей ефект двома способами:

Світлодіоди. Зовнішня ізоляція виконана в два шари один стандартний, а другий прозорий. Між ними на відстані 2 см послідовно один до одного розташовані світлодіоди. Така конструкція дуже зручна в плані пошуку обриву жили – в цьому місці світлодіоди перестануть світитися. Найчастіше вони застосовуються для сценічної апаратури, але є лінійка  комп’ютерних кабелів.

Люмінесцентне покриття. При включенні в мережу випромінює рівномірне світіння всією площею, чим нагадує неонові трубки. Переваги такого рішення в порівняно низькій вартості і відсутності обмежень по довжині кабелю.

Кабелі для передачі інформації

Найперші з них використовувалися для підключення телефонів та телевізійних антен, але з розвитком комп’ютерної техніки з’явились нові типи кабелів для передачі інформації.

RG-6, RG-59, RG-58, РК75

RG 6

RG 58

RG 59

РК75

Неспеціалісту такі кабелі більше відомі як «антенні», які складаються з одно-або багатодротяної мідної жили перетином близько 1 мм2, товстої внутрішньої ізоляції із щільного або спіненого поліетилену, екрану і зовнішнього ізоляційного шару – кембрика.

Не вдаючись у технічні подробиці, досить знати, що така будова кабелю ідеально підходить для передачі слабкострумових сигналів високої частоти. Спеціаліст, при купівлі такого кабелю, поцікавиться такими характеристиками як частота струму, опір, різновид екранування, час загасання сигналу і т. п.

Комп’ютерна вита пара

Якщо на далекі відстані застосовується спеціальний оптоволоконний кабель, то для підключення комп’ютерів в локальні мережі використовується так звана вита пара. Найчастіше це 4 або 8 проводів, перевитих між собою попарно – така конструкція покращує характеристики прийому-передачі сигналу.

Так як проводи витої пари зазвичай тонкі і їх легко можна пошкодити, поруч з ними йде розривна нитка, якою можна легко пропороти і розрізати зсередини зовнішню захисну ізоляцію.

Є кілька різновидів таких кабелів, що відрізняються один від одного наявністю або відсутністю додаткового екранування для стабілізації сигналу:

UTP – з звичайною зовнішньою захисною ПВХ ізоляцією.
FTP – під зовнішньою ізоляцією намотаний екран з фольги.
STP – екран виконаний у вигляді обплетення з мідного дроту. Крім загального екранування, кожна вита пара захищена окремо.
S/FTP – фольгований екран під загальною ізоляцією і на кожній парі.
За кількістю витих пар кабелі поділяються на категорії CAT1, CAT2 і CAT5e – остання з них 4 пари проводів, що дозволяє передавати дані зі швидкістю до 1 Гб/сек.

2.2 Визначення електропроводів за маркуванням

А тепер, давайте перевіримо, як ви засвоїли матеріал. Зараз кожний отримає частину електропроводу, і за маркуванням, вам потрібно розповісти що це за провід. Щоб вам було легше, я роздам вам шпаргалку (додаток 1)

3. Заключна частина

3.1 Заключні питання

1. Що таке електропроводи?
2. Що потрібно враховувати при підборі електропроводів
3. Яке маркування використовується частіше?

Додаток 1

Маркування кабельної продукції

Цифробуквенні позначення, з яких складається назва кабелю, відображають в собі всю найбільш важливу інформацію про його характеристики: з чого зроблені жила і ізоляція, призначення та конструктивні відмінності, кількість та переріз жил, додаткові особливості. Частина букв може бути відсутня, позначаючи тим самим який-небудь загальний параметр.

Буква 1. Може бути тільки «А» – позначає алюмінієву жилу. Якщо маркування починається з будь-якої іншої літери, значить перша відсутня і кабель мідний.

Буква 2. Показує, для яких цілей призначений кабель:

М – монтажний
МГ – гнучкий монтажний
П (У) або Ш – інсталяційний
К – контрольний

Відсутність другої літери говорить про те, що це силовий кабель.

Літера 3. Матеріал і тип внутрішньої ізоляції. Найпоширеніші позначення:

П – поліетилен
Або ВР – полівінілхлорид
Р – гума
Н або НР – негорюча резина
З – скловолокно
К – капрон
Д – подвійна обмотка
Ш – шовк поліамідний
Е – екранований

Буква 4. Конструктивні особливості:

Г – гнучкий
К – броньований, обплетений дротом
Б – броньований стрічками
Про – в обплетенні
Т – прокладається в трубах

Допоміжні літери – рядкові кирилицею або великі латинські літери, що вказують на особливості підвидів кабелів:

з – заповнений
нг – негорючий
HF – при горінні виділяє мало диму
LS – при горінні виділяє мало газу

Цифра 1. Кількість жил.

Цифра 2. Переріз жил.

Цифра 3. Номінальна напруга, на яку розрахований провід.