Прокладки являются неотъемлемым и критически важным элементом в конструкции кабельной продукции, электротехнических устройств и систем энергоснабжения. Их основное функциональное назначение – обеспечение требуемых электрических, механических, термических и эксплуатационных характеристик изделия. Прокладки выполняют роль изоляционных, экранирующих, армирующих, разделительных и герметизирующих компонентов. От корректного выбора материала, конструкции и геометрии прокладки напрямую зависят надежность, безопасность и долговечность конечного продукта.
Прокладки в электротехнике подразделяются на несколько ключевых типов в зависимости от выполняемой задачи.
Предназначены для создания барьера с высоким электрическим сопротивлением между токоведущими частями, находящимися под разным потенциалом, или между токоведущей частью и землей (корпусом). Требования к диэлектрической прочности, объёмному и поверхностному сопротивлению являются определяющими.
Применяются в кабелях и экранированных устройствах для защиты от электромагнитных помех (ЭМП). Обеспечивают симметрирование поля, снижение влияния внешних полей на сигнал и ограничение излучения от самого кабеля. Могут быть выполнены в виде оплеток, фольги, проводящих лент или комбинаций материалов.
Обеспечивают защиту внутреннего пространства кабельных муфт, соединительных коробок, клеммных отсеков и корпусов электрооборудования от проникновения влаги, пыли, агрессивных сред. Критически важны для оборудования, работающего на улице или во взрывоопасных зонах.
Выполняют механические функции: повышают стойкость кабеля к растяжению, сжатию, скручиванию (армирование), а также гасят вибрации, предотвращают истирание элементов конструкции друг о друга (демпфирование). Часто используются в качестве заполнителей в многожильных кабелях для придания изделию круглой формы и механической стабильности.
Выбор материала определяется совокупностью требований: рабочим напряжением, температурным режимом, условиями окружающей среды, гибкостью, стойкостью к маслам, химикатам, пламени.
| Материал | Основные свойства | Типовое применение | Температурный диапазон, °C |
|---|---|---|---|
| Сшитый полиэтилен (XLPE) | Высокая диэлектрическая прочность, стойкость к термостарению, хорошие механические свойства. | Изоляция жил силовых кабелей среднего и высокого напряжения, изоляционные прослойки. | от -50 до +90 (кратко до +250) |
| Поливинилхлорид (ПВХ пластикат) | Гибкость, негорючесть, стойкость к маслу и химикатам, хорошие диэлектрические свойства. | Изоляция и оболочка кабелей, уплотнительные и разделительные прокладки в низковольтных устройствах. | от -40 до +70 |
| Этиленпропиленовый каучук (EPR) | Отличная термостойкость, устойчивость к окислению и влаге, высокая гибкость при низких температурах. | Изоляция жил гибких и силовых кабелей, прокладки в условиях повышенных температур. | от -50 до +90 (кратко до +250) |
| Силиконовая резина (SiR) | Исключительная термостойкость и хладостойкость, высокая дугостойкость, гидрофобность, инертность. | Уплотнители, изоляционные прокладки в высокотемпературных и ответственных применениях, медицинском и пищевом оборудовании. | от -60 до +200 (кратко до +300) |
| Фторополимеры (PTFE, FEP, PFA) | Химическая инертность, негорючесть, широкий температурный диапазон, низкий коэффициент трения. | Прокладки в агрессивных средах, высокочастотных кабелях, аэрокосмической отрасли. | от -260 до +260 (PTFE) |
| Бумага, пропитанная маслом или массой | Хорошие диэлектрические свойства в пропитанном состоянии, исторически проверенный материал. | Изоляция жил в кабелях высокого напряжения маслонаполненного типа. | Зависит от пропитки |
| Полиэтилентерефталат (ПЭТ, лавсан, майлар) | Высокая механическая прочность на разрыв, стабильность размеров, хорошие диэлектрические свойства. | Каркасные, разделительные и армирующие ленты в кабелях, межслойная изоляция. | от -60 до +130 |
| Пено- или вспененный полиэтилен (ВПЭ) | Легкий, обладает хорошими демпфирующими и теплоизоляционными свойствами. | Заполнители в кабелях, демпфирующие прокладки. | от -80 до +105 |
| Металлизированные пленки и ленты (алюминий, медь) | Электропроводность, экранирующие свойства, барьер для влаги и газов. | Экраны в кабелях связи и силовых кабелях, антикоррозийные барьеры. | Зависит от основы |
В силовых кабелях на напряжение от 1 кВ и выше прокладки являются ключевыми элементами конструкции.
Акцент делается на экранировании и защите от помех.
Используются преимущественно изоляционные и защитные прокладки: межжильная изоляция, оплетка из нитей для повышения механической прочности, разделительная обмотка между изоляцией и оболочкой.
Качество и характеристики прокладок регламентируются национальными и международными стандартами. В РФ это серия ГОСТов, в ЕС – гармонизированные стандарты EN, на международном уровне – IEC.
| Область регулирования | Примеры стандартов | Что нормируют |
|---|---|---|
| Материалы для изоляции и оболочек | ГОСТ 6323-79 (ПВХ пластикат), ГОСТ 15139-69 (Полиэтилен), IEC 60245 (Резиновая изоляция), IEC 60227 (ПВХ изоляция) | Электрическая прочность, удельное сопротивление, механические свойства (прочность на разрыв, относительное удлинение), термостойкость, стойкость к растрескиванию. |
| Конструкция кабелей | ГОСТ 31996-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией), IEC 60502-1, -2, IEC 60228 (Проводники) | Толщины изоляции и оболочек, требования к экранам, заполнителям, маркировке. |
| Испытания | ГОСТ Р МЭК 60811 (Общие методы испытаний), IEC 60332 (Испытания на горение) | Методики проверки электрических, механических, термических и противопожарных характеристик материалов и готовых изделий. |
| Экранирование | ГОСТ Р 53769-2010 (Экраны кабельные), IEC 61196 (Коаксиальные кабели) | Эффективность экранирования, поверхностное сопротивление, конструкция экранов. |
Контроль качества включает входной контроль материалов, операционный контроль в процессе производства (измерение толщин, контроль диэлектрической прочности на ступеньке) и приемо-сдаточные испытания готового кабеля (испытание повышенным напряжением, измерение емкости, сопротивления изоляции).
XLPE (сшитый полиэтилен) обладает более высокой диэлектрической прочностью и меньшими диэлектрическими потерями, что делает его предпочтительным для кабелей на напряжение от 6 кВ и выше. EPR (этиленпропиленовый каучук) имеет лучшую гибкость, стойкость к многократным изгибам, более высокую устойчивость к частичным разрядам и влаге, а также лучшие показатели при низких температурах. EPR часто выбирают для гибких применений, кабелей для частых перемещений и в условиях повышенной влажности.
Комбинированный экран (ASTP) применяется в условиях сильных электромагнитных помех (промышленные цеха, близость силовых линий), а также для обеспечения высокой механической прочности экрана при частых изгибах и подвижках кабеля. Оплетка обеспечивает хорошее подавление низкочастотных помех и механическую защиту фольги, в то время как фольга дает 100% покрытие по всей длине для защиты от высокочастотных помех.
Толщина выбирается на основе трех ключевых параметров: номинального и импульсного напряжения (с учетом запаса), условий окружающей среды (температура, наличие влаги, УФ-излучение) и механических требований (давление в месте контакта, вибрации). Основой для расчета являются требования стандартов (например, ГОСТ Р МЭК 61439 для сборных шинопроводов) и рекомендации производителя материала. Обязательно учитывается класс изоляции (функциональная, основная, двойная, усиленная).
Силиконовая резина сохраняет эластичность в более широком температурном диапазоне (от -60°C до +200°C и выше), обладает высокой устойчивостью к озону и УФ-излучению, является физиологически инертной и гидрофобной. Она не содержит пластификаторов, которые могут мигрировать, вызывая старение. Обычные резины (на основе EPDM, NBR) могут иметь лучшую стойкость к определенным маслам и топливам, но уступают в термо- и хладостойкости.
Качество оценивается по нескольким параметрам: поверхностное сопротивление (должно быть минимальным), эффективность экранирования (измеряется в дБ по стандартам, например, MIL-STD-1344A или EN 50289-1-6), конструктивная целостность (плотность оплетки, отсутствие разрывов фольги), а также надежность контакта дренажного провода с экраном. Для силовых кабелей также проверяется сопротивление экрана постоянному току.