正确选择电缆,实现高性能低成本的择优方案

电缆可以说是工业互联网与工业机械在大数据云算法及工厂工作车间之间传输电流、数据的中间介质桥梁。但是,现实中存在着很多不稳定因素如空气环境、现场环境、电力安全问题、超负荷运行等。工业电力设计师必须进行合理的布线并选取安全的电缆型号。但在设计是必须兼顾方案与成本最优的决择方案。

正确选择电缆,实现高性能低成本的择优方案

电缆连接信息的桥梁


在现实的工程中,电缆线的作用是提供高负荷功率的安全运行与数据传输。

影响电缆工作的不利因素如下

  • 工业环境

现实的工业系统中如地铁隧道、加油站、废水处理系统等环境,由于化学品,潮湿、不定的温度、日晒、等都会对电缆造成不利影响。

如果电缆发生故障,不但会危及操作员的安全,造成质量问题,而且代价非常昂贵:每停产一分钟都可能造成不可预估的损失。

  • 机械危害

工厂电缆面临的机械危害包括碰撞、磨损、冲击、张力和振动。大量的机械设备在持续保持各自的运动状态的同时必须要求应用到的电缆能够承受多次的重复运动负荷。

  • 侵入危害

侵入危害因素一般包括潮湿环境、化学品和灰尘等。许多行业在使用刺激性化学品,并且电缆必须能够长时间暴露在外,同时又不能影响性能。

一般的工业电缆安装在室内或室外,由此外界会产生很多的危害因素,主要包括极端高温/低温、紫外线辐射(阳光)、湿气、老鼠的啃咬等。

  • 工业电气

工业电气环境包括强电流、高电压、不充分接地以及来自弧焊机、熔炉和 HVAC 设备的电磁干扰。在工厂升级过程中,由于空间限制可能会导致新电缆靠近噪声源,如电机和发电机。

正确选择电缆,实现高性能低成本的择优方案

工业电缆结构


电缆结构分析

  • 电缆导线

1.电缆导线包括两种,一种是用于电缆传输电能的实心线。另一种是传输信号的屏蔽线。

优点是:具有较好的电气性能及较低的电阻。

缺点是:柔韧性不足,因此不太适合用于诸如机器人等移动机械装置。

2.绞合线中的导线由多根绞合在一起的细丝组成。绞合电缆的柔韧性使其非常适合存在振动问题的环境,或者用于需要频繁折弯电缆的应用。

正确选择电缆,实现高性能低成本的择优方案


  • 导线绝缘层和电缆护套

除了提供绝缘屏蔽作用外,用于覆盖导线的塑料还起着电介质的作用。

  • EMI中的屏蔽层

屏蔽层用来减少电气噪声和防止其它信号干扰。在恶劣的 EMI 环境中,组合屏蔽(箔/编织)可以提供最高级别的保护。

电缆护套在电缆的安装和使用寿命期间,保护下面的导线免受机械、湿气和化学品的损坏。护套还可以增强阻燃性,防止紫外线辐射,并且便于安装。

标准电缆选项包括铝制或钢制联锁铠装电缆,以及针对埋地或室外使用、耐汽油、高挠曲能力或高低温运行而优化的电缆。

EMI:数字脉冲的快速切换会产生电磁干扰。这种能量可能转移到其他电路,导致信号衰减、错误信号和其他问题。

选择专为高频操作设计的导线(镀锡铜导线)以防止腐蚀,高导线股数可增加表面积。

屏蔽材料对噪声性能的影响很大。低阻抗屏蔽材料可降低电流反射,提高系统的可靠性。相反,非屏蔽电缆可以充当天线,并成为辐射发射源。屏蔽层应具有最大的表面积,以获得最佳的高频性能。

正确选择电缆,实现高性能低成本的择优方案

带有屏蔽层的多芯电缆


总结

对于好的设计,为满足行业标准且保证性价比前提下,实现最优方案,设计人员必须了解商用和工业运行环境却的不同之处,商用和工业电缆之间也有着明显的结构差异。工业电缆相比商用电缆而言有着明显及不那么明显的性能改进,在工厂车间使用期内,这种改进带来的效果绝对是物超所值。好的方案来自于不同行业应用的择优选择。


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