Кабели многожильные: конструкция, классификация, применение и выбор
Многожильный кабель — это кабель, токопроводящая жила которого состоит из множества скрученных между собой проволок (проводников) малого сечения. В отличие от моножильного (однопроволочного) кабеля, где проводник представляет собой единую цельную проволоку, многожильная конструкция обеспечивает ряд специфических механических и электрических характеристик, определяющих область его применения. Основное функциональное отличие заключается в повышенной гибкости и стойкости к переменным изгибам и вибрациям.
Конструкция и материалы токопроводящей жилы
Токопроводящая жила многожильного кабеля формируется путем скрутки (повива) отдельных медных или алюминиевых проволок. Конструкция жилы регламентируется стандартами (ГОСТ, IEC, EN) и характеризуется несколькими ключевыми параметрами.
- Класс гибкости: Важнейший параметр, определяющий минимальный радиус изгиба и стойкость к многократным деформациям. Для медных жил установлены классы с 1 по 6 (по ГОСТ 22483-2012 и IEC 60228).
- Материал проволок: Медь (Cu) — наиболее распространенный материал благодаря высокой электропроводности, пластичности и коррозионной стойкости. Алюминий (Al) используется реже для многожильных конструкций ввиду меньшей гибкости и склонности к излому, но применяется в гибких кабелях специального назначения. Для особых условий применяются жилы из луженой меди (повышенная стойкость к окислению, лучшая паяемость) или посеребренной меди (для высокочастотных применений).
- Скрутка: Проволоки могут скручиваться в несколько повивов (слоев) с определенным направлением и шагом скрутки. Для исключения распушения и придания круглой формы часто применяется компактирование (уплотнение) жилы.
- Подвижные механизмы и оборудование: Питание кранов, тельферов, подъемников, портальных машин. Используются гибкие кабели в резиновой оболочке (типа КГ, КГ-ХЛ, КГ-Т).
- Промышленные удлинители и переносное оборудование: Строительный инструмент, генераторы, временное электроснабжение.
- Внутренний монтаж электрощитового оборудования (ШРС, ГРЩ): Гибкие жилы (класс 5) упрощают разводку внутри плотно загруженных шкафов, позволяют аккуратно выполнить изгибы и подключение к клеммам.
- Сигнальные и контрольные кабели: В многопарных и многожильных конструкциях для систем автоматизации (АСУ ТП), связи, телеметрии. Гибкость важна при прокладке в лотках и трубах сложной конфигурации.
- Кабели для аудио-видео аппаратуры и передачи данных: Патч-корды, микрофонные и акустические кабели, где требуется частое перемещение.
- Сварочные кабели: Требуют исключительной гибкости и стойкости к скручиванию (класс 6).
- Условия эксплуатации: Температурный диапазон, наличие масла, бензина, УФ-излучения, механических воздействий (растяжение, истирание). Определяет материал изоляции и оболочки (ПВХ, резина, силикон, полиуретан).
- Подвижность: Стационарный монтаж, перемещение при работе без напряжения, перемещение под напряжением, частые изгибы и скручивания. Определяет класс гибкости и конструкцию кабеля в целом.
- Электрические параметры: Номинальное напряжение (U0/U), сечение жилы, определяемое по току нагрузки с учетом поправочных коэффициентов (например, при групповой прокладке), требования к сопротивлению изоляции.
- Необходимость экранирования: Для защиты от электромагнитных помех (кабели для частотно-регулируемых приводов, датчиков, измерительных цепей).
- Цветовая маркировка: Соответствие стандартам для идентификации фаз, нулевого и защитного проводников.
- Сертификация: Наличие необходимых сертификатов (пожарной безопасности, соответствия ТР ТС, для судовых, железнодорожных и т.д.).
- Опрессовка: Использование наконечников штыревых (НШВИ, НШПИ) или кольцевых (НКИ) с последующей опрессовкой специальным инструментом (пресс-клещами). Это предотвращает распушение жилы, обеспечивает максимальную площадь контакта и предотвращает перегрев.
- Пайка или лужение: Применяется в электронике, но не рекомендуется для силовых цепей с большими токами ввиду возможной ползучести припоя под давлением и ухудшения контакта со временем.
- Использование клеммных колодок с прижимной площадкой: Некоторые виды клеммников (например, с прижимной планкой) допускают подключение гибких жил без наконечников, но это должно быть прямо разрешено производителем клеммника.
- Защита от вибрации: На участках ввода в клеммник гибкий кабель должен быть зафиксирован с помощью кабельных вводов или хомутов для снятия механической нагрузки с токоведущих частей.
Классы гибкости токопроводящих жил (ГОСТ 22483-2012 / IEC 60228)
| Класс гибкости | Конструкция жилы | Минимальное количество проволок в жиле | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| 1 | Однопроволочная (монолитная) | 1 | Стационарная прокладка в грунте, бетоне, по стенам. Жесткий монтаж. |
| 2 | Многопроволочная | 7 (для сечений до 50 мм²) | Стационарный монтаж с ограниченным числом изгибов при укладке. |
| 3-4 | Повышенной гибкости | Зависит от сечения (напр., для 2.5 мм² — 24/56) | Подключение стационарного оборудования, распределительные щиты, проводка в кабельных каналах. |
| 5 | Гибкая | Зависит от сечения (напр., для 2.5 мм² — 50/84) | Гибкие силовые кабели (КГ, ВВГ-П и др.), удлинители, питание передвижного оборудования. |
| 6 | Особо гибкая | Максимальное (напр., для 0.5 мм² — 84) | Шнуры для бытовых приборов, сварочные кабели, звуковое и световое оборудование, робототехника. |
Области применения многожильных кабелей
Выбор в пользу многожильного кабеля обусловлен требованиями к условиям эксплуатации, а не к передаче электроэнергии как таковой. Основные сферы применения:
Сравнение многожильных и одножильных кабелей
| Критерий | Многожильный кабель | Одножильный (моножильный) кабель |
|---|---|---|
| Гибкость | Высокая. Выдерживает многократные изгибы и вибрацию. | Низкая. Частые изгибы приводят к излому. |
| Монтаж | Удобнее в стесненных условиях, при сложной трассировке. Требует оконцевания гильзами или наконечниками при подключении к винтовым клеммам. | Жесткий, сложнее гнуть точно. Легко вставляется в клеммы без дополнительной обработки. |
| Скин-эффект (на высоких частотах) | Меньшее сопротивление на высоких частотах за счет большей поверхности проводника. | Более выражен, может приводить к увеличению активного сопротивления. |
| Стоимость | Выше из-за более сложной технологии изготовления. | Ниже. |
| Крепление в клеммах | Обязательно требуется опрессовка наконечниками (НШВИ, НКИ и др.) для предотвращения распушения и обеспечения надежного контакта. | Может зажиматься непосредственно в клемме. | Стойкость к усталостному разрушению | Высокая. | Низкая. |
Критерии выбора многожильного кабеля
При подборе кабеля с многопроволочными жилами необходимо учитывать комплекс параметров:
Особенности монтажа и подключения
Правильный монтаж многожильных кабелей критически важен для обеспечения надежного и долговечного контакта. Основное правило: многопроволочные жилы перед подключением к винтовым, барьерным или пружинным клеммам должны быть оконцованы.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель ВВГ от ВВГ-П?
ВВГ — кабель с моножилами (класс гибкости 1 или 2). ВВГ-П («П» — плоский) и ВВГз-П часто имеют жилы класса гибкости 5, что делает его гибким и удобным для монтажа в распределительных щитах и при сложной трассировке. Однако его оболочка из ПВХ не предназначена для частых изгибов в процессе эксплуатации.
Можно ли использовать многожильный кабель для стационарной проводки в доме?
Да, можно, при условии соблюдения ПУЭ. Однако с экономической точки зрения это часто нецелесообразно, так как моножильный кабель (ВВГ, NYM) дешевле. Многожильный (например, ПВС) потребует обязательной опрессовки всех концов наконечниками, что увеличивает стоимость и трудоемкость монтажа. Для стационарной прокладки предпочтительны кабели с жилами класса 1 или 2.
Как правильно подобрать наконечник для опрессовки?
Наконечник должен соответствовать сечению жилы (например, 1.5 мм²) и типу клеммы (штыревой, вилочный, кольцевой). Гильза наконечника должна быть достаточно длинной, чтобы охватить всю оголенную часть жилы. Для многожильных кабелей используются наконечники с дополнительной зоной опрессовки для изоляции (НШВИ) или без нее (НШПИ). Инструмент — обжимные клещи с матрицей, соответствующей типоразмеру наконечника.
Почему многожильный кабель дороже одножильного?
Более высокая стоимость обусловлена сложностью технологического процесса: необходимость изготовления и скрутки множества тонких проволок, компактирования, большего расхода металла при том же номинальном сечении из-за промежутков между проволоками, а также часто более дорогих материалов изоляции и оболочки, рассчитанных на гибкость.
Как влияет скрутка проволок на электрическое сопротивление жилы?
Сопротивление постоянному току многопроволочной жилы того же номинального сечения, что и монолитная, должно соответствовать требованиям стандарта и, как правило, незначительно отличается. Однако из-за эффекта скрутки (увеличения длины каждой проволоки) фактическая длина проводника в жиле немного больше, что может приводить к незначительному (в пределах допустимых норм) увеличению активного сопротивления по сравнению с идеальным монолитом.
Какой кабель лучше передает высокочастотный сигнал: многожильный или одножильный?
Для высокочастотных сигналов (радиочастоты, импульсные сигналы) предпочтительнее многожильный провод. Благодаря скин-эффекту ток течет в поверхностном слое проводника. Совокупная поверхность множества тонких проволок больше, чем поверхность одной монолитной жилы того же сечения, что снижает высокочастотное сопротивление. Также многожильная конструкция улучшает гибкость, важную для монтажа коаксиальных и витых пар.
Заключение
Многожильные кабели являются незаменимым решением для обеспечения надежного электроснабжения подвижного оборудования, сложного монтажа в распределительных устройствах и системах, подверженных вибрации. Ключевыми аспектами при их применении являются правильный выбор класса гибкости, материала оболочки в соответствии с условиями эксплуатации и неукоснительное соблюдение правил оконцевания и подключения. Грамотный учет этих факторов позволяет реализовать все преимущества многопроволочных жил: долговечность, надежность и удобство работы в динамичных электроустановках.