तार और केबल: संरचना, सामग्री और प्रमुख घटक

तार और केबल उत्पादों के संरचनात्मक घटकों को आम तौर पर चार मुख्य संरचनात्मक भागों में विभाजित किया जा सकता है: कंडक्टर, इन्सुलेशन परतें, परिरक्षण परतें और म्यान, साथ ही भरने वाले तत्व और तन्य तत्व, आदि। उत्पादों की उपयोग आवश्यकताओं और अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार, कुछ उत्पादों में अत्यंत सरल संरचनाएं होती हैं, जिनमें केवल एक संरचनात्मक घटक होता है, तार, जैसे ओवरहेड नंगे तार, कैटेनरी तार, तांबा-एल्यूमीनियम बसबार (बसबार), आदि। इन उत्पादों के बाहरी विद्युत इन्सुलेशन को स्थापना और बिछाने के दौरान इन्सुलेटर और स्थानिक दूरी का उपयोग करके सुनिश्चित किया जाता है (अर्थात, वायु इन्सुलेशन का उपयोग करके)।

अधिकांश तार और केबल उत्पादों का अनुप्रस्थ काट आकार बिल्कुल एक जैसा होता है (निर्माण संबंधी त्रुटियों को छोड़कर) और वे लंबी पट्टियों के रूप में होते हैं। यह इस विशेषता से निर्धारित होता है कि उनका उपयोग प्रणालियों या उपकरणों में परिपथ या कुंडल बनाने के लिए किया जाता है। इसलिए, केबल उत्पादों की संरचनात्मक संरचना का अध्ययन और विश्लेषण करते समय, केवल उनके अनुप्रस्थ काटों का अवलोकन और विश्लेषण करना आवश्यक है।

केबल संरचना संरचना और केबल सामग्री का विस्तृत विश्लेषण निम्नलिखित है:

1. केबल संरचना संरचना: कंडक्टर

तार, विद्युत धारा या विद्युत चुम्बकीय तरंगों की सूचना प्रसारित करने के लिए उत्पादों का सबसे बुनियादी और अपरिहार्य मुख्य घटक हैं। तार, प्रवाहकीय कोर का संक्षिप्त रूप है।

केबल कंडक्टरों में कौन-कौन सी सामग्रियाँ शामिल होती हैं? कंडक्टरों की सामग्रियाँ आमतौर पर उत्कृष्ट विद्युत चालकता वाली अलौह धातुओं, जैसे तांबा और एल्युमीनियम, से बनी होती हैं। पिछले तीन दशकों में तेज़ी से विकसित हुए ऑप्टिकल संचार नेटवर्कों में प्रयुक्त ऑप्टिकल केबल, कंडक्टर के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करते हैं।

2. केबल संरचना संरचना: इन्सुलेशन परत

इंसुलेटिंग परत एक ऐसा घटक है जो तार की परिधि को ढकता है और विद्युत रोधक का काम करता है। यानी, यह सुनिश्चित कर सकता है कि संचरित धारा या विद्युत चुम्बकीय तरंगें, प्रकाश तरंगें केवल तार के अनुदिश प्रवाहित हों और बाहर की ओर प्रवाहित न हों। चालक पर विभव (अर्थात, आसपास की वस्तुओं पर उत्पन्न विभवांतर, यानी वोल्टेज) को पृथक किया जा सकता है। यानी, तार के सामान्य संचरण कार्य और बाहरी वस्तुओं व लोगों की सुरक्षा, दोनों को सुनिश्चित करना आवश्यक है। तार और इंसुलेशन परतें दो बुनियादी घटक हैं जो केबल उत्पादों (नंगे तारों को छोड़कर) के निर्माण के लिए आवश्यक हैं।

केबल इंसुलेशन सामग्री क्या हैं: आजकल के तारों और केबलों में, केबल इंसुलेशन सामग्री का वर्गीकरण मुख्यतः दो श्रेणियों में आता है: प्लास्टिक और रबर। पॉलिमर सामग्री प्रमुख हैं, जो विभिन्न उपयोगों और पर्यावरणीय आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त तार और केबल उत्पादों की एक विस्तृत विविधता को जन्म देती हैं। तारों और केबलों के लिए सामान्य इंसुलेशन सामग्री में पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) शामिल हैं।क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन (XLPE), फ्लोरोप्लास्टिक्स, रबर यौगिक, एथिलीन प्रोपलीन रबर यौगिक, और सिलिकॉन रबर इन्सुलेशन सामग्री।

3. केबल संरचना संरचना: म्यान

जब तार और केबल उत्पादों को विभिन्न वातावरणों में स्थापित और संचालित किया जाता है, तो ऐसे घटक होने चाहिए जो पूरे उत्पाद, विशेष रूप से इन्सुलेशन परत, की रक्षा करें। यह आवरण है। चूँकि सभी प्रकार की इन्सुलेशन सामग्रियों में उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुण होने चाहिए, इसलिए सामग्रियों की अत्यधिक उच्च शुद्धता और अत्यंत कम अशुद्धता सामग्री आवश्यक है। अक्सर, बाहरी दुनिया के विरुद्ध इसकी सुरक्षात्मक क्षमता को ध्यान में रखना असंभव होता है। इसलिए, विभिन्न सुरक्षात्मक संरचनाओं को बाहरी (अर्थात, स्थापना, उपयोग स्थल और उपयोग के दौरान) से आने वाले विभिन्न यांत्रिक बलों का सामना करने या उनका प्रतिरोध करने, वायुमंडलीय वातावरण के प्रतिरोध, रसायनों या तेलों के प्रतिरोध, जैविक क्षति की रोकथाम और अग्नि खतरों को कम करने के लिए ज़िम्मेदार होना चाहिए। केबल आवरणों के मुख्य कार्य जलरोधक, ज्वाला मंदक, अग्नि प्रतिरोध और संक्षारण निवारण हैं। कई केबल उत्पाद विशेष रूप से अच्छे बाहरी वातावरण (जैसे स्वच्छ, शुष्क और यांत्रिक बाहरी बलों से मुक्त आंतरिक वातावरण) के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, या वे इन्सुलेशन सामग्री जिनमें स्वाभाविक रूप से कुछ यांत्रिक शक्ति और मौसम प्रतिरोध होता है, सुरक्षात्मक परत घटक के बिना काम कर सकते हैं।

केबल शीथ सामग्री कितने प्रकार की होती हैं? मुख्य केबल शीथ सामग्री में रबर, प्लास्टिक, कोटिंग, सिलिकॉन और विभिन्न फाइबर उत्पाद आदि शामिल हैं। रबर और प्लास्टिक सुरक्षात्मक परत की विशेषताएँ कोमलता और हल्कापन हैं, और इसका व्यापक रूप से मोबाइल केबलों में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, चूँकि रबर और प्लास्टिक दोनों सामग्रियों में एक निश्चित मात्रा में जल पारगम्यता होती है, इसलिए इनका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब उच्च नमी प्रतिरोध वाली उच्च बहुलक सामग्री का उपयोग केबल इन्सुलेशन के रूप में किया जाए। फिर कुछ उपयोगकर्ता पूछ सकते हैं कि बाजार में सुरक्षात्मक परत के रूप में प्लास्टिक का उपयोग क्यों किया जाता है? प्लास्टिक शीथ की विशेषताओं की तुलना में, रबर शीथ में अधिक लोच और लचीलापन होता है, ये उम्र बढ़ने के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन इनकी निर्माण प्रक्रिया अपेक्षाकृत अधिक जटिल होती है। प्लास्टिक शीथ में बेहतर यांत्रिक गुण और जल प्रतिरोध होता है, और ये संसाधनों में प्रचुर मात्रा में, कम कीमत वाले और प्रक्रिया में आसान होते हैं। इसलिए, इनका बाजार में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उद्योग के साथियों को यह ध्यान रखना चाहिए कि एक अन्य प्रकार का धातु शीथ भी होता है। धातु शीथ में न केवल यांत्रिक सुरक्षा कार्य होते हैं, बल्कि नीचे उल्लिखित परिरक्षण कार्य भी होते हैं। इनमें संक्षारण प्रतिरोध, संपीडन और तन्य शक्ति, और जल प्रतिरोध जैसे गुण भी होते हैं, जो नमी और अन्य हानिकारक पदार्थों को केबल इन्सुलेशन के अंदर प्रवेश करने से रोक सकते हैं। इसलिए, इनका व्यापक रूप से तेल-संसेचित कागज़ से बने, कम नमी प्रतिरोध वाले विद्युत केबलों के आवरण के रूप में उपयोग किया जाता है।

4. केबल संरचना संरचना: परिरक्षण परत

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पृथक्करण प्राप्त करने के लिए केबल उत्पादों में परिरक्षण परत एक प्रमुख घटक है। यह न केवल आंतरिक विद्युत चुम्बकीय संकेतों को लीक होने और बाहरी उपकरणों, मीटरों या अन्य लाइनों में हस्तक्षेप करने से रोक सकता है, बल्कि युग्मन के माध्यम से बाहरी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को केबल प्रणाली में प्रवेश करने से भी रोक सकता है। संरचनात्मक रूप से, परिरक्षण परत न केवल केबल के बाहर स्थापित होती है, बल्कि बहु-कोर केबलों में तारों के जोड़ों या समूहों के बीच भी मौजूद होती है, जिससे बहु-स्तरीय "विद्युत चुम्बकीय पृथक्करण स्क्रीन" बनती हैं। हाल के वर्षों में, उच्च-आवृत्ति संचार केबलों और हस्तक्षेप-रोधी की बढ़ती आवश्यकताओं के साथ, परिरक्षण सामग्री पारंपरिक धातुकृत कागज और अर्धचालक कागज टेप से विकसित होकर अधिक उन्नत मिश्रित सामग्रियों जैसेएल्यूमीनियम पन्नी माइलर टेप, कॉपर फ़ॉइल माइलर टेप और कॉपर टेप। सामान्य परिरक्षण संरचनाओं में प्रवाहकीय पॉलिमर या अर्धचालक टेप से बनी आंतरिक परिरक्षण परतें, साथ ही बाहरी परिरक्षण परतें, जैसे कॉपर टेप अनुदैर्ध्य आवरण और लटदार कॉपर जाल, शामिल हैं। इनमें से, लटदार परत में संक्षारण प्रतिरोध बढ़ाने के लिए ज़्यादातर टिन-प्लेटेड कॉपर का उपयोग किया जाता है। विशेष अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए, जैसे कॉपर टेप + कॉपर वायर कम्पोजिट परिरक्षण का उपयोग करने वाले वेरिएबल-फ़्रीक्वेंसी केबल, एल्युमिनियम फ़ॉइल अनुदैर्ध्य आवरण + स्ट्रीमलाइन डिज़ाइन का उपयोग करने वाले डेटा केबल, और उच्च-कवरेज सिल्वर-प्लेटेड कॉपर लटदार परतों की आवश्यकता वाले मेडिकल केबल। 5G युग के आगमन के साथ, एल्युमिनियम-प्लास्टिक कम्पोजिट टेप और टिन-प्लेटेड कॉपर वायर बुनाई की हाइब्रिड परिरक्षण संरचना उच्च-फ़्रीक्वेंसी केबलों के लिए मुख्यधारा का समाधान बन गई है। उद्योग अभ्यास से पता चलता है कि परिरक्षण परत एक सहायक संरचना से केबल के एक स्वतंत्र मुख्य घटक के रूप में विकसित हुई है। इसके लिए सामग्रियों के चयन में विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों की विद्युत चुम्बकीय संगतता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए आवृत्ति विशेषताओं, झुकने के प्रदर्शन और लागत कारकों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता है।

5. केबल संरचना संरचना: भरी हुई संरचना

कई तार और केबल उत्पाद बहु-कोर होते हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश कम-वोल्टेज बिजली केबल चार-कोर या पाँच-कोर केबल (तीन-चरण प्रणालियों के लिए उपयुक्त) होते हैं, और शहरी टेलीफोन केबल 800 जोड़े, 1200 जोड़े, 2400 जोड़े से लेकर 3600 जोड़े तक में आते हैं। इन इंसुलेटेड तार कोर या जोड़ों को केबल करने के बाद (या कई बार समूहों में केबल करने के बाद), दो समस्याएँ आती हैं: एक तो यह कि आकार गोल नहीं होता, और दूसरी यह कि इंसुलेटेड तार कोर के बीच बड़े अंतराल होते हैं। इसलिए, केबल बिछाने के दौरान एक भराव संरचना जोड़ना आवश्यक है। भराव संरचना का उद्देश्य केबल के बाहरी व्यास को अपेक्षाकृत गोल बनाना है, जो आवरण के आवरण और निष्कासन के लिए अनुकूल है, और केबल संरचना को स्थिर और आंतरिक भाग को मजबूत भी बनाता है। उपयोग के दौरान (निर्माण और बिछाने के दौरान खिंचाव, संपीड़न और मोड़ने पर), केबल की आंतरिक संरचना को नुकसान पहुँचाए बिना बल समान रूप से लगाया जाता है। इसलिए, हालांकि भरने की संरचना एक सहायक संरचना है, यह भी आवश्यक है, और इसके सामग्री चयन और आकार डिजाइन पर विस्तृत नियम हैं।

केबल भरने वाली सामग्री: आमतौर पर, केबल के लिए भराव सामग्री में पॉलीप्रोपाइलीन टेप, बिना बुनी हुई पीपी रस्सी, भांग की रस्सी, या पुनर्चक्रित रबर से बनी अपेक्षाकृत सस्ती सामग्री शामिल होती है। केबल भरने वाली सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने के लिए, इसमें ऐसी विशेषताएँ होनी चाहिए कि यह इंसुलेटेड केबल कोर पर प्रतिकूल प्रभाव न डाले, स्वयं आर्द्रताग्राही न हो, सिकुड़न के प्रति संवेदनशील न हो और संक्षारक न हो।

6. केबल संरचना संरचना: तन्य तत्व

पारंपरिक तार और केबल उत्पाद बाहरी तन्यता बलों या अपने स्वयं के भार से उत्पन्न तन्यता बलों का सामना करने के लिए आवरण की कवच परत पर निर्भर करते हैं। विशिष्ट संरचनाएँ स्टील टेप कवच और स्टील वायर कवच हैं (उदाहरण के लिए, पनडुब्बी केबलों के लिए, 8 मिमी व्यास वाले मोटे स्टील के तारों का उपयोग किया जाता है और कवच परत बनाने के लिए उन्हें मोड़ा जाता है)। हालाँकि, ऑप्टिकल फाइबर को मामूली तन्यता बलों से बचाने और फाइबर के मामूली विरूपण को रोकने के लिए, जो संचरण प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है, ऑप्टिकल फाइबर केबल संरचना प्राथमिक और द्वितीयक आवरण के साथ-साथ समर्पित तन्यता बल घटकों से सुसज्जित होती है। इसके अलावा, यदि किसी मोबाइल फोन के हेडफोन केबल में ऐसी संरचना अपनाई जाती है जहाँ महीन तांबे के तार या पतले तांबे के टेप को सिंथेटिक फाइबर तंतुओं के चारों ओर लपेटा जाता है और बाहर की तरफ एक इन्सुलेटिंग परत निकाली जाती है, तो यह सिंथेटिक फाइबर तंतु तन्यता तत्व होता है। निष्कर्षतः, हाल के वर्षों में विकसित विशेष, छोटे और लचीले उत्पादों में, जिन्हें कई बार मोड़ने और घुमाने की आवश्यकता होती है, तन्यता तत्व एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं।

केबल तन्य घटकों के लिए कौन सी सामग्री शामिल है: स्टील स्ट्रिप्स, स्टील तार, और स्टेनलेस स्टील पन्नी