Обязательная часть любой электрической цепи — шнуры, провода и кабели. Они соединяют между собой все необходимые устройства и приборы. Промышленностью изготавливаются десятки тысяч видов изделий, которые имеют общее название — кабельные изделия. Шнуры, провода и кабели — очень важная часть электрической цепи, они имеют свои конструктивные особенности, которые определены Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Жесткие и гибкие кабеля

Металлический проводник, или жила, по которому протекает ток, — основа любого кабельного изделия. Для обычной проводки изготавливаются жилы из меди или алюминия. Жилы могут быть как однопроволочными, так и многопроволочными — скрученными в жгут. От качества проволок в жиле зависит гибкость кабеля или провода.

Жесткий кабель с однопроволочными жилами чаще всего используется для стационарной проводки, а гибкий — для подключения «подвижных» механизмов или электроприборов. По эксплуатационным характеристикам они практически равнозначны. Однако следует учитывать, что гибкий кабель стоит дороже, причем его соединительные концы при монтаже требуют обязательной пропайки или обжатия специальными наконечниками. Такой кабель предпочтительнее для подключения осветительного оборудования, поскольку осветительные приборы меняются достаточно часто.

Алюминий и медь

Алюминий — легкий, химически стойкий и относительно дешевый материал, который обладает хорошей электропроводимостью и теплопередачей. Но следует учитывать, что жила из алюминия обладает недостаточной гибкостью и механической прочностью. Кроме того, алюминий быстро окисляется на воздухе, образуя оксид алюминия — тугоплавкую пленку темно-серого цвета, которая является диэлектриком. Использование проводов из алюминия приводит к значительному увеличению электрического сопротивления в соединениях и, как следствие, их перегреву. А вот медная жила обладает хорошей гибкостью и механической прочностью, к тому же ее проводимость почти в полтора раза выше, чем у алюминия. Поэтому, несмотря на больший вес и высокую стоимость, предпочтение все же следует отдавать медным проводам.

Сечение

Главным параметром жилы является площадь ее сечения. Именно она определяет способность проводника передавать определенное количество электрической энергии в течение длительного времени. Площадь сечения жилы проводника является основной характеристикой, которая используется при расчете электрической сети. Она измеряется в миллиметрах квадратных и всегда указывается в маркировке провода.

Площадь сечения жилы всегда можно определить самостоятельно. Для этого штангенциркулем следует замерить диаметр жилы, а затем вычислить ее площадь по формуле:

S = 0,785d2, где d — диаметр жилы.

А для определения диаметра многопроволочной жилы нужно намотать 10-15 витков очищенной от изоляции жилы, например на карандаш, плотно их сжать и замерить длину спирали обычной линейкой. Диаметр данной жилы будет равен этой длине, разделенной на количество витков.

Шнур, провод и кабель

Шнур — это две или более изолированные многопроволочные гибкие жилы сечением до 1,5 мм2, которые могут быть скручены или уложенные параллельно. В зависимости от условий эксплуатации жилы могут быть защищены неметаллическими оболочками. Шнуры используются в основном для подключения к сети электрических приборов, изготовления переносных устройств.

Провод — это одна неизолированная или одна или несколько изолированных жил, заключенных в общую неметаллическую оболочку.

Кабель — одна или несколько изолированных жил или проводников, заключенных чаще всего в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься еще и соответствующий защитный покров, в который может входить броня.

Между терминами «провод» и «кабель» нет четкого разграничения. На практике определение «провод» или «кабель» изделию присваивается ГОСТом или ТУ на выпуск конкретной марки. Поэтому далее для всех этих изделий будет использоваться термин «провод», если не предусмотрены какие-то особые условия их применения с указанием конкретного типа проводника.

При устройстве наружных линий электропередач используются как неизолированные, так и изолированные многожильные алюминиевые провода.

Когда же монтируют внутреннюю проводку, то применяют провода с разными типами изоляции. Такие провода могут иметь пластмассовую или резиновую изоляцию, а также защитную оболочку. Изготавливают их с одной или несколькими алюминиевыми или медными жилами. Токопроводяшие жилы проводов имеют стандартные сечения (мм2): 0,35; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0. Номинальное рабочее напряжение для проводов устанавливается от 12 до 3000 В.

Для межприборных соединений, например в распределительном щите, применяют одножильные монтажные провода с изоляцией из поливинилхлорида или полиэтилена. Такие провода имеют многопроволочные жилы с повышенной гибкостью. Луженые жилы при монтаже проводов легко соединяются пайкой.

Заземление

Следует учитывать, что в проводах с тремя и более изолированными жилами часто жилу защитного заземления, которая имеет желто-зеленую изоляцию, делают несколько меньшего сечения, а все потому, что она испытывает меньшую нагрузку и работает лишь в исключительных случаях. Именно по этой причине желто-зеленую жилу всегда нужно использовать лишь для защитного заземления.

У изолированного провода каждая токопроводящая жила заключена в оболочку из резины, полиэтилена или поливинилхлорила. Изоляция выполняет здесь важнейшую функцию — она препятствует соприкосновению жил друг с другом и защищает человека от поражения электрическим током.

Электрическая прочность

Важными характеристиками изоляции являются термостойкость, морозостойкость, механическая прочность и пожаробезопасность. Но основная характеристика материала изоляции — его электрическая прочность.

Электрическая прочность изоляции кабелей — это способность изоляции выдерживать рабочее напряжение в течение определенного времени. Рабочим напряжением называют наибольшее напряжение сети, при котором провод, кабель, шнур могут эксплуатироваться длительное время. Значение рабочего напряжения провода обязательно должно быть отражено в его маркировке. Изоляция кабеля должна иметь такую электрическую прочность, которая исключает возможность электрического пробоя при напряжении, на которое рассчитан кабель. Все кабели, которые используются для проводки в жилых помещениях, должны иметь многократную электрическую прочность, при которой пробой может произойти лишь в случае механического повреждения или в силу длительной эксплуатации.

Защищенные провода поверх изолированных жил покрывают дополнительно еще одной защитной оболочкой из полимерных материалов, резины или металла.

Существует два основных вида пробоя: электрический и тепловой. Электрическим пробоем называют пробой изоляции в наиболее ослабленном месте. Он происходит практически мгновенно и обычно связан со скачком напряжения в сети или местным разрушением изоляции кабелей.

Тепловой пробой изоляции проводов происходит в случае перегрева проводника, вызванного перегрузкой в сети, что приводит к оплавлению и разрушению изоляции. Этот вид пробоя развивается постепенно и происходит, как правило, на участках с повышенным сопротивлением — в местах соединений. Кроме того, развитию теплового пробоя может способствовать повышенная температура окружающей среды.

Изоляция

Резиновая изоляция изготавливается на основе натуральных или синтетических каучуков. Резиновые оболочки не позволяют распространяться горению, обладают высокой стойкостью к ударным, крутящим и растягивающим нагрузкам. В зависимости от химического состава резиновая изоляция может обладать различными электрофизическими свойствами: например, длительной устойчивостью к воздействию температур в достаточно широком диапазоне (от -60°С до +200°С). Однако следует учитывать, что в процессе эксплуатации с течением времени свойства резин ухудшаются, т. е. происходит ее старение.

Поливинилхлоридная (ПВХ) изоляция — наиболее распространенный тип изоляции, хотя он имеет и некоторые минусы. Так, морозоустойчивость ПВХ-пластиката не превышает -20 °С, а при нагревании он вместо горения начинает выделять хлороводород и диоксины (достаточно вредные вещества с едким запахом). Этот вид изоляции изготавливается из смеси поливинилхлоридной смолы с различными пластификаторами и другими добавками.

Полиэтиленовая изоляция отличается значительной электрической прочностью, высокими физико-химическими свойствами, а также влагонепроницаемостью и стойкостью против электрической и химической коррозии. Этот вид изоляции изготавливают на основе полиэтиленов различной степени плотности. А электрофизические свойства полиэтиленов улучшают путем введения различных стабилизаторов и других добавок.

Иногда в проводе пространство между изоляцией и защитной оболочкой заполняют негорючей массой. Делается это для того, чтобы обеспечить дополнительную защиту от возгорания.

Во время эксплуатации проводов на их изоляцию одновременно воздействуют различные нагрузки: электрические, тепловые, механические и другие. Это неизбежно вызывает в изоляции сложные процессы, следствием которых неизбежно является постепенное ухудшение ее свойств. По этой причине период службы бытовой проводки ограничивается сроком не более 30 лет.