Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Výběr kabelů s jistotou – vsaďte na kvalitního a spolehlivého partnera

číslo 8-9/2002

Výběr kabelů s jistotou – vsaďte na kvalitního a spolehlivého partnera

Celé měsíce s velkou pečlivostí, důrazem na kvalitu a poslední vývojové trendy a v neposlední řadě se zapojením celých řešitelských týmů vybíráte aktivní či pasivní prvky pro automatizaci, rozvody nebo pohony. Určitě jste už byli do podobného scénáře někdy vtaženi a stali jste se jeho součástí. Vytvořit kvalitní a úspěšné dílo vyžaduje vžít se do projektu a mít smysl pro detail. Přeneseno do reality průmyslového prostředí, jedním z předpokladů pro bezporuchovou funkci automatizované výroby je i použití vysoce kvalitních kabelových rozvodů s měděnými či optickými vlákny.

Tento článek seznamuje projektanty i uživatele s některými kritérii pro kabely a vodiče, která mají pro bezpečnost a funkčnost systému základní význam. V zásadě se rozlišuje mezi vlastnostmi vyžadovanými konstrukcí systému, mechanickými a elektrotechnickými vlastnostmi.

Obr. 1.

Vlastnosti vyžadované konstrukcí systému
Pro fungování systému a jeho konformitu s příslušnými normami a předpisy je nutné, aby kabely a vodiče splňovaly určené parametry: především aby měly vhodnou proudovou zatížitelnost, impedanci a umožňovaly přenášet dostatečný provozní výkon nebo objem dat. Cílem je zabezpečit dostatečnou funkčnost systému a snížit riziko poruch na přijatelnou mez. Zda se zvolí měděné, nebo optické kabelové rozvody, nezávisí jen na tom, které řešení je projektantovi nebo uživateli milejší. Optické kabely (POF, HCS/PCF, sklo) získávají stále větší význam, především pro svou necitlivost k elektromagnetickému rušení a velkou kapacitu přenosu dat.

Mechanické vlastnosti
Volba konstrukce kabelů je podmíněna typem uložení a způsobem jejich použití. Rozlišuje se mezi pevným uložením (vnitřní i venkovní uložení, uložení do země), pohyblivým a vysoce pohyblivým uložením, popř. uložením s výskytem torzního namáhání. U některých aplikací spočívá problém v kombinaci různých požadavků, které se musejí odrazit i v konstrukci kabelu. Při konstrukci kabelu je nutné začít již u samotného jádra měděného vodiče, nemalou pozornost si však zasluhují i zvolené izolační materiály a velmi důležitá je i skladba kabelu a použití přídavných mechanických prvků, jako jsou různé fólie, omotávky, pomocné výztuže apod.

U pevného uložení se zpravidla volí masivní vodič, ale někdy také např. sedmivodičový kabel – třeba tam, kde lze očekávat vibrace. Pro venkovní uložení či uložení do země jsou typické masivní vodiče, větší tloušťka stěny vnějšího pláště, převážně černá barva pláště a odolnost vůči ultrafialovému záření.

U pohyblivého uložení se doporučuje vodič složený z jemných drátků, protože masivní vodiče nemají požadovanou ohebnost.

Ještě větší požadavky jsou kladeny na kabely pro vysoce pohyblivé uložení. Uplatnění najdou např. u vlečných řetězů dopravníků a často se pohybujících strojních dílů. Zde se volí pramencové vodiče z velmi jemných drátků a konstrukce kabelu určená pro střídavý ohyb. Konstrukčně nejsložitější jsou kabely, které musejí snášet torzní namáhání, jaké se vyskytuje např. u robotů nejrůznějšího druhu. Zde je nutné použít řešení, které odolá i extrémnímu namáhání střídavým ohybem a krutem. Takové kabely jsou samozřejmě i nejdražší a je proto nutné vždy zvážit, zda je jejich použití v dané aplikaci namístě.

Izolace a materiál pláště
Jaký význam má volba materiálu pro izolaci žil a plášť kabelu? Materiál pro izolaci žil podstatně určuje elektrotechnické parametry, jako jsou proudová zatížitelnost, impedance atd., a v případě pohyblivých kabelů, kde se vyskytuje střídavý pohyb, torze nebo kombinace obou druhů namáhání, je také významný součinitel tření materiálu. Výběr materiálu pláště závisí na daných mechanických, chemických nebo teplotních nárocích. Vysoce mechanicky namáhané kabely, např. ve vlečných řetězech nebo robotech, často mají plášť z polyuretanu. U kabelů, které mohou přijít do styku s přírodními nebo syntetickými oleji, chemikáliemi, řeznou kapalinou u obráběcích strojů apod., musí materiál pláště vykazovat odpovídající chemickou stálost. Složení kabelů a použité materiály jsou podmíněny také požadovaným stupněm ohnivzdornosti. To se zvláštní měrou týká kabelů a vodičů podléhajících aprobaci UL/CSA pro americký, popř. kanadský trh. U teplot nad 100 °C přicházejí v úvahu už jen teplotně odolné speciální směsi z PVC, TPE, směsi na bázi polyolefinových kopolymerů, jakož i silikon a teflon. V ještě větší míře je třeba zohlednit teplotní odolnost u vodičů s optickými vlákny.

Silné zatížení vodičů a kabelů v tahu by nemělo působit na jednotlivé žíly. Pomoci může odlehčení v tahu, např. kevlarovými vlákny, použitými v opletu kabelu nebo v nosném prvku v jeho jádru. Pro ochranu kabelu před příliš velkým tlakovým zatížením nebo před jiným mechanickým poškozením (naříznutím, proseknutím) se používá opředení nebo ovinutí z ocelového drátu nebo ocelových pásků (tzv. armování).

Elektrotechnické vlastnosti
Jak již bylo zmíněno, zabezpečení správné funkce systému je hlavním požadavkem projektantů a uživatelů. Jednotlivé části systému, mezi něž patří i kabely a vodiče, musejí vyhovovat konstrukčním požadavkům a být ve shodě s příslušnými technickými normami a předpisy.

Často kladená otázka zní: „Na jakou vzdálenost je možné zajistit spolehlivý přenos dat?“ Vztah přenosové kapacity délky vedení lze u měděných kabelových rozvodů vyjádřit obecným pravidlem: čím větší přenosová kapacita a frekvence, tím kratší délka segmentu. Dále platí: čím větší vzdálenost, tím větší musí být (v závislosti na útlumu) průřez vodiče. Odstínění elektromagnetických rušivých polí hraje v automatizační technice velmi významnou roli. Nezřídka jsou kabely vedeny přes rušivá magnetická pole, např. u svářecích robotů ve výrobní lince, nebo se datové rozvody kladou paralelně s rozvody silnoproudu. Stínění, která se obvykle používají, jsou většinou tzv. stínění celková: plastové fólie potažené hliníkem, měděný oplet, měděné obložení, stínění jednotlivých párů hliníkovou fólií a kombinace fólie a opletu. Účinnost stínění podstatně zvyšují kabelové vývodky schopné propojit stínění kabelu se zemí (např. Skintop MS-SC). V zásadě se vždy doporučuje stínění měděného vedení uzemnit. Kabely s optickými vlákny nejsou citlivé vůči elektromagnetickým rušivým polím, a stínění tedy není třeba. Variantou řešení problému elektromagnetického rušení je použití jednoduše nebo dvojitě stíněných měděných kabelů v oblastech nezatížených elektromagnetickým rušením a kabelů s optickými vlákny v rušivých polích za použití elektrooptických převodníků. Kabely s optickým vláknem představují v prostředí s velkým elektromagnetickým rušením naprostou jistotu, je však třeba zohlednit i náklady s tím spojené. Další možností, jak splnit podmínky elektromagnetické kompatibility, je realizovat v jednom, tzv. hybridním kabelu přenos dat optickými světlovody – podle vzdálenosti a nároků aplikace s použitím vláken POF, HCS/PCF nebo vláken skleněných – a dodávku elektrické energie (např. 24 V) prostřednictvím měděných vodičů. Lze očekávat, že hybridní kabely v budoucnu získají na důležitosti.

Závěr
Cílem projektantů a koncových uživatelů systémů automatizační techniky bezpochyby je vysoká bezpečnost, spolehlivost a odstranění poruch a výpadků, popř. snížení počtu jejich výskytu, či alespoň minimalizace jejich dopadů. Zde hraje pečlivý výběr vhodného přenosového média velmi podstatnou roli. K vyhovujícím a pro uživatele „na míru šitým“ přenosovým médiím neexistuje alternativa – nespecifické, obyčejné a bez rozmyslu navržené vedení je rizikem, kterému je třeba se vyhnout. Není pravidlem, že nejdražší řešení zákonitě musí být to nejlepší, a proto každý konkrétní příklad užití musí být analyzován individuálně.

Společnost Lapp Kabel se už mnoho let zabývá vývojem, výrobou a prodejem kabelů a vedení pro automatizační techniku, má zkušenosti zejména z průmyslových aplikací a má tak veškeré předpoklady být dobrým partnerem, který „ušetří vaše nervy“.

LAPP KABEL s. r. o.
Tovární 1333
769 01 Holešov
e-mail: info@lappkabel.cz
http://www.lappkabel.cz

Inzerce zpět