Кабель и провод. Материалы

30.10.2015

R = ρ (L/A), где

R — сопротивление, ρ — удельное сопротивление, зависящее от материала и температуры, L — длина и А — площадь.

Сопротивление зависит от температуры. В металлах температурная зависимость удельного сопротивления почти линейная. Сопротивление в этом случае может быть выражено формулой:

R_T = R_Тref + ά(T–T_ref)R_ref, где

R_T — сопротивление при температуре Т, R_Тref — сопротивление при эталонной температуре, ά — температурный коэффициент, Т — температура проводника и T_ref — эталонная температура.

Удельное сопротивление ρ и температурный коэффициент ά для некоторых металлов

Сопротивление дает потерю мощности, что повышает температуру проводника. Плотность тока S (ток/сечение проводника) используется для выбора проводника подходящих размеров с точки зрения увеличения температуры. Обычный медный проводник может иметь плотность тока 6—10 А/мм². В больших трансформаторах для электроники обычной величиной является 2.5 А/мм², а в малых — 3—3.5 А/мм². Для расчета диаметра, соответствующего определенной плотности тока и току, используется формула:

d = 1.13 (I/S), где

d — диаметр, I — ток и S — плотность тока.

В таблице «Медные проводники» ток для проводов различного диаметра дается при плотности тока S = 3 А/мм².

На высоких частотах электроны обычно перемещаются по поверхности проводника (скин-эффект). Поэтому в оборудовании VHF и UHF проводники имеют лучшие проводящие характеристики по периферии (посеребренные проводники) или большую площадь поверхности относительно размера (т. н. лицендрат).

В случае размещения вблизи друг от друга, около заземленных металлических объектов или рядом с другими проводниками под напряжением, проводники должны быть изолированы соответствующим материалом. Наиболее известным изоляционным материалом является ПВХ. Другими известными изоляторами считаются резина, эпоксидная смола, полиэтилен, полипропилен, полиуретан, нейлон, тефлон, силиконовая смола и неопрен.

В устройствах наподобие трансформаторов, различных видов дросселей и реле используется провод с эмалевым покрытием различного класса температур. Обычно удобнее иметь дело с проводами, пригодными для прямой пайки, но в трансформаторах и соленоидах, генерирующих большое количество тепла, предпочтительнее использовать более теплостойкий провод, с которого предварительно нужно удалить эмаль.

В коаксиальных кабелях между внутренним проводником и экраном имеется слой полиэтилена, а наружная оболочка выполнена из ПВХ. В небольших кабелях и специальных кабелях с низкими потерями между проводниками используется тефлон.

Коаксиальный кабель имеет характерное сопротивление, делающее его пригодным для использования с высокими частотами. Экран защищает от высокочастотных магнитных полей. С низкими частотами дает только электростатическую защиту.

Лучшим средством для защиты от электромагнитных помех является витая пара. В специальных аудиокабелях витая пара помещена в экранирующую оболочку. В некоторых случаях для повышения защиты внутри экрана помещают фольгу. Имеются также многожильные кабели с проводниками, экранированными попарно.

Оптическое волокно передает свет, генерируемый светодиодом или лазером, на фотоприёмник. Принцип работы волоконно-оптического кабеля заключается в том, что входящий под небольшим углом относительно направления кабеля луч полностью отражается стенками кабеля, так как жила имеет более высокий индекс преломления, чем окружающая оболочка.

Кабели из стекловолокна имеют очень хорошие характеристики по затуханию, теряя всего несколько dB на километр. Затухание в пластиковых волокнах значительно выше, но это более дешевая альтернатива при прокладке на короткие расстояния, например, менее 100 м. Пластиковое волокно — более дешевое и простое в установке в отличие от стекловолокна, которое требует специальных контактов и сложного процесса монтажа. В пластиковом волокне диаметр жилы обычно 1 мм, в то время как в стекловолокне это 5—10 мкм.