Kable i przewody. Systemy prowadzenia tras kablowych

Profesjonalne trasy kablowe muszą gwarantować odpowiednią ochronę przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi, a w niektórych aplikacjach – także przed działaniem ognia czy substancji agresywnych.

Kable i przewody do transmisji danych

Informacje między maszynami są przesyłane za pomocą przewodów i kabli do transmisji danych. Transmisja może następować m.in. w systemach komputerowych lub pomiędzy urządzeniami aparatury kontrolno-pomiarowej. Informacje są przetwarzane na sygnały napięciowe lub prądowe, które często są projektowane jako sygnały 0–10 V lub 4–20 mA.

Przewody do transmisji danych oferowane są zwykle w dwóch wersjach – jako nieekranowane lub ekranowane. Często są one klasycznie określane jako LiYY (przewód do transmisji danych PVC bez ekranu) i LiYCY (przewód do transmisji danych z ogólnym ekranowaniem PVC). W przypadku występowania sygnałów podatnych na zakłócenia, zalecane jest stosowanie ekranowanych przewodów do transmisji danych w e-prowadniku.

Na rynku dostępnych jest kilka różnych rodzajów przewodów do transmisji danych – każdy z nich służy do określonych celów. Najczęściej stosowane są przewody koncentryczne, światłowodowe i skrętki.

Przewody koncentryczne są najstarszym, choć wciąż stosowanym typem przewodów do przesyłu danych. Na rynku dostępne są kable koncentryczne dwuwarstwowe (twinshield – folia-oplot), trójwarstwowe (trishield – folia-oplot-folia), a nawet czterowarstwowe (quadshield – oplot-folia-oplot-folia). Za przewodzenie sygnału elektrycznego odpowiada wewnętrzny przewód wykonany najczęściej z litego drutu miedzianego, który otoczony jest izolacją, a ta osłoną, złożoną zwykle z 1, 2, 3 lub 4 warstw metalowego oplotu i paska.

Nowszym typem przewodów do transmisji danych jest skrętka, która produkowana jest bez ekranowania (U/UTP – nieosłonięta, nieekranowana), ale także z pojedynczym lub podwójnym ekranem. Skrętki nieekranowane to skręcone pary żył otoczone jedynie polimerowym płaszczem. Tego typu przewody powinny być stosowane do połączeń o długości mniejszej niż 10 m i nie powinny być prowadzone w pobliżu przewodów zasilających.

Przewody Ethernet S/UTP są ekranowane za pomocą miedzianego oplotu lub folii aluminiowej pomiędzy parami żył a polimerowym płaszczem. Z kolei w przewodach FTP (foliowana skrętka) ekranowane są poszczególne pary rdzeni. Przewody S/UTP i FTP stosowane są do okablowania krótkich i średnich odległości, nieprzekraczających 10 m.

Przewody sieciowe z podwójnym ekranowaniem to S/STP (osłonięta skrętka ekranowana, w której rdzenie są ekranowane indywidualnie) i S/FTP (osłonięta folią skrętka ekranowana, w której rdzenie są ekranowane parami). Oba rodzaje przewodów mają dodatkowe ekranowanie między rdzeniami i zewnętrznym płaszczem z tworzywa sztucznego. Stosowane są przy odległościach większych niż 25 m.

Warto także przybliżyć rodzaje przewodów sieciowych Ethernet, oznaczone skrótem Cat., z określeniem szybkości transmisji (od 3 do 8). Najbardziej popularne są przewody Cat.6, obsługujące szybkość do 1 Gb/s przy długości do 100 m lub Cat.6a (ekranowane), obsługujące większe szybkości transmisji na dłuższych przewodach. Nowszym rodzajem przewodu miedzianego, obsługującego szybkość do 10 Gb/s z taktowaniem 600 MHz przy odległości do 100 m, jest przewód Cat.7. Wyposażony jest w cztery indywidualnie ekranowane pary przewodów oraz w dodatkowe ekranowanie, chroniące przed elektronicznymi zakłóceniami magnetycznymi. Przewody sieciowe Cat.7 najczęściej stosowane są w centrach danych i służą do połączeń szkieletowych między serwerami, przełącznikami sieciowymi i urządzeniami pamięci masowej.

Przykładem tego typu przewodu jest kabel BUS Profibus L2 (7-w) z żyłą giętką, produkowany przez firmę Helukabel. Stosuje się go do połączeń urządzeń działających w systemie Profibus (L2-BUS), nadaje się do połączeń ruchomych. Uwagę zwracają specjalna konstrukcja żyły roboczej, na którą składa się siedem drucików oraz powłoka ze specjalnego PVC.

Żyła przewodu zaizolowana jest pianką PE Kolor. Konstrukcję przewody stanowią dwie żyły i dwie linki. Rolę separatora pełni ekran z folii AL. i ekran z plecionki CU pobielanej. Powłoka zewnętrzna wykonana jest z PVC w kolorze fioletowym, a średnica zewnętrzna kabla wynosi ok. 7,8 mm.

Do prowadnic łańcuchowych, magistrali Profibus oraz w przemyśle maszynowym zastosowanie znajdują także przewody do przesyłu danych firmy LAPP. Są to przewody hybrydowe, UNITRONIC BUS PB FD P COMBI. Składają się one z pięciu żył – linek Cu. Wykorzystany w tym przewodzie ekran to oplot z cynowanych drutów miedzianych. Kabel zaizolowany jest PUR-em w fioletowym kolorze. Średnica zewnętrzna przewodu wynosi 10,1 mm. Przewód ten może pracować w zakresie temperatur od –40 °C do 80 °C, przy napięciu znamionowym 100 V.

Kable i przewody do trudnych warunków eksploatacyjnych

W przypadku stref najbardziej niebezpiecznych, czyli 0 (w których występuje stężenie gazów i pary wodnej) oraz 20 (gdzie występuje pył) stosować można wyłącznie obwody elektryczne iskrobezpieczne, izolowane, w których minimalna wartość napięcia testowego między żyłą przewodu z ziemią, żyłą przewodu a ekranem, ekranem a ziemią wynosi co najmniej 500 V AC lub 750 V DC. Z kolei między przewodami powinna być zachowana odporność co najmniej podwójna (1000 V AC i 1500 V DC). Istotna jest także pojemność między żyłami oraz żyłami a ekranem, która nie powinna przekraczać 200 pF/m oraz wartość indukcyjności, która nie powinna przekraczać 1 µH/m lub 30 µH/Ω dla obwodów przenoszących prąd do 3A. Średnice pojedynczych drutów lub drutów żył wielodrutowych nie powinny być mniejsze niż 0,1 mm.

W obiektach, w których istnieje ryzyko pożaru, należy zastosować kable ognioodporne (trudno palne lub samogasnące). Odporność kabli na ogień może być określana w minutach (chodzi o czas, w jakim właściwości kabla nie ulegają poważnym zmianom pod wpływem ognia). Izolacja kabli ognioodpornych jest w stanie wytrzymać nawet przez ponad 180 min w temperaturze 750 °C, a przy tym są one w stanie poprawnie działać przez ok. 90 min.

Do budowy warstwy izolacyjnej tego typu kabli najczęściej wykorzystuje się mieszanki specjalnych polimerów i środków, które chronią przed ogniem, takich jak wodorotlenek aluminium.

Narażenie na ogień może także powodować uwalnianie się toksycznych związków. Dlatego w takim przypadku, w miejscach przebywania ludzi stosuje się kable nie tylko odporne na ogień, ale także bezhalogenowe.

W przemyśle często stosowane są także przewody odporne na agresywne media, takie jak oleje, smary, paliwa i inne produkty ropopochodne, sole, kwasy, tłuszcze czy inne związki chemiczne, a także zmienną temperaturę, ekstremalne zjawiska atmosferyczne, opary, wodę czy ścieki.

Na rynku oferowanych jest wiele rozwiązań do tego typu aplikacji, które różnią się zastosowanym tworzywem w powłoce izolacyjnej. W zależności od tego, czy przewód ma być odporny na produkty ropopochodne, sole, czy kwasy, stosuje się np. warstwę izolacyjną z mieszanin polichlorku winylu (PVC), poliuretanu (PUR) bądź polietylenu (PE).

Dobrym przykładem przewodów stosowanych w trudnych warunkach, są przewody typu NSSHÖU, produkowane przez firmę Helukabel. Są one odporne na uszkodzenia mechaniczne, wynikające m.in. z rozdarcia, cięcia czy ścierania. Wykazują także wysoką odporność na działanie agresywnych substancji, takich jak oleje, smary czy chemikalia. NSSHÖU nie jest wrażliwy również na oddziaływanie wody czy promieniowania ultrafioletowego. Te wszystkie cechy sprawiają, że używany jest do zasilania maszyn i urządzeń nawet w takich miejscach, jak kopalnie odkrywkowe czy wyrobiska, a zatem tam, gdzie występują wysokie obciążenia mechaniczne.

W przemyśle górniczym i innych gałęziach przemysłu ciężkiego stosowane są też przewody TITANEX oraz TITANEX PREMIUM, w których zastosowana została wysokiej jakości opona zewnętrzna z elastomeru usieciowanego, podwyższająca odporność kabla na uszkodzenia mechaniczne. Co istotne, opona ta wykazuje także dużą odporność na oleje, działanie wody i promieniowania UV. W obu opisanych przewodach wykorzystano kolorystykę zgodną z DIN VDE 0293-308.

Do zasilania odbiorów w budynkach i obiektach o podwyższonych wymaganiach p.poż, w tym w wieżowcach, centrach handlowych, muzeach i teatrach czy szpitalach mogą być stosowane kable energetyczne ognioodporne BiTflame 1000 0,6/1kV 5x16 FE180/E90 PH90 drut Bitner. Posiadają one klasę zachowania funkcji E90, co oznacza, że przez 90 minut zapewnić zasilanie lub sterowanie w warunkach pożaru.

Tego typu kabli używa się do zasilania i sterowania odbiornikami, takimi jak pompy, urządzenia przeciwpożarowe czy oświetlenie. Kluczowe jest, aby zainstalowane zostały na odpowiednich systemach nośnych, przebadanych zgodnie z DIN 4102-12. Kable ognioodporne, wykonane są w całości z materiałów bezhalogenowych, a zatem nie emitują szkodliwych substancji w czasie pożaru. Doskonale sprawdzają się w urządzeniach przemysłowych, liniach technologicznych, a także w maszynach pracujących w pomieszczeniach suchych i wilgotnych, a także do instalacji na zewnątrz. Ich powłoka jest odporna na promieniowanie UV.

Koryta kablowe i drabinkowe

Do prowadzenia kabli stosowane są różnego rodzaju kanały, w tym koryta kablowe i drabinkowe. Spośród najbardziej popularnych wymienić można korytka pełne lub perforowane wykonane z blach stalowych, a także korytka siatkowe zbudowane z prętów stalowych, a także drabinki kablowe wykonane z połączeń płaskowników i prętów stalowych.

Podczas projektowania trasy kablowej opartej na kanałach, konieczne jest uwzględnienie istniejących przeszkód oraz planowanego obciążenia, powodowanego ciężarem instalowanych przewodów. W ofertach producentów znaleźć można korytka wąskie, które dedykowane są do zastosowań dla pojedynczych kabli lub przewodów, ale również szerokie (do 600 mm). Długość korytek zwykle wynosi 2000, 3000, 6000 lub 8000 mm. Grubość blachy, z której są wykonane, waha się od 0,7 mm do 2 mm. Korytka mogą się także różnić wysokością ścianek bocznych.

Odmianą metalowych systemów nośnych służących do prowadzenia tras kablowych są drabiny kablowe. Mają one bardziej wzmocnioną konstrukcję w stosunku do korytek, charakteryzuje je także wyższa nośność, a co za tym idzie, możliwość prowadzenia w nich ciężkich kabli energetycznych o dużych przekrojach. W ofertach producentów znaleźć można drabinki ogólnego przeznaczenia, samonośne, morskie, pionowe i przeciwpożarowe.

Drabinki pozwalają także na wykonanie przęseł dłuższych i o większych odstępach między podporami – dotyczy to zwłaszcza drabinek samonośnych (tzw. szerokorozpiętościowych).

Dzięki ażurowej konstrukcji drabin kablowych, kable i przewody są dobrze chłodzone. Na rynku znaleźć można drabinki o wysokości burt bocznych do 200 mm oraz szerokości do 1000 mm. Ze względu na miejsce i warunki, w jakich będą spełniać swoje zadanie, może w nich być zastosowany różny poziom ochrony przed korozją. W wersji podstawowej jest to stal cynkowana metodą Sendzimira. Można się także spotkać z oznaczeniami F (stal cynkowana metodą zanurzeniową), E (stal kwasoodporna) i L (lakierowana w standardowym kolorze RAL).

Dzięki korytom systemowym firmy Baks możliwe jest montowanie tras kablowych na każdym obiekcie budowlanym, w tym w halach o rozpiętości konstrukcji nośnej równej 6,8 m lub 10 m. Takie parametry uzyskane zostały za sprawą dużych odległości między podporami, wynoszącymi nawet do 12 m oraz dużych dopuszczalnych obciążeń wynoszących przy podporach co 12 m, obciążenie kablami do 50 kg/m. To z kolei umożliwiają specjalne profile burt.

Systemy te pozwalają też na produkcję koryt i drabin samonośnych na odcinkach sięgających nawet 12 m długości, co z kolei niesie ze sobą korzyści wynikające ze zmniejszenia liczby połączeń odcinków prostych, a tym samym prowadzi do oszczędności materiału i krótszego czasu montażu. Na uwagę zasługuje też gęsta perforacja zastosowana na całej długości w bokach, łącznikach i szczeblach. Dzięki niej montaż wsporników, kształtek i innych elementów instalacji (np. puszek, czujników czy kamer) nie wymaga wiercenia.

Producent oferuje kompletny system, wraz z kolankami, trójnikami, czwórnikami, łukami, redukcjami i pokrywami. Wykorzystanie tych elementów pozwala na swobodne uformowanie trasy kablowej, w krótkim czasie, fachowo i z zachowaniem estetyki. Kable chronione są przed promieniowaniem UV, a także uszkodzeniami mechanicznymi i zanieczyszczeniami.

Warto także zwrócić uwagę na duże promienie kształtek (R = 500 mm), co pozwala na prowadzenie nawet bardzo grubych kabli. Uzupełnieniem systemu drabin są kolanka, trójniki dostawne oraz łączniki uniwersalne – umożliwia to wykonanie zmiany kierunku lub rozgałęzienia.

Producent oferuje szeroki zakres wymiarów – wysokość boku może wynosić 100–200 mm, szerokość 100–600 mm, a grubość blachy 1,5–3,9 mm. Dzięki temu możliwe jest dobranie optymalnego koryta lub drabiny do różnych potrzeb, co redukuje cenę trasy kablowej.

Parametry wytrzymałościowe są wysokie także dzięki temu, że burty drabin i koryt samonośnych są wzmocnione głębokimi przetłoczeniami na całej długości, a do tego wykonane są z blachy o grubości do 3 mm. Pozwala to na stosowanie rozstaw podpór 6–12 m.

Peszle i rury osłonowe

Przewody mogą być także prowadzone w rurach osłonowych, w tym karbowanych (peszlach). Peszle są rurami elektroinstalacyjnymi, w których umieszczane są m.in. kable elektryczne, telefoniczne czy światłowody. Najczęściej wykonane są z PVC, jednak spotkać można także peszle metalowe, które zapewniają dodatkowo ochronę przed opiłkami metalu, wiórami czy gryzoniami, jednak nie nadają się do zastosowania w miejscach narażonych na wilgoć.

Karbowanie na tego typu rurach ułatwia tworzenie łuków, bez kompromisu dla trwałości rury osłonowej. Peszle pełnią także funkcję ochronną – stosowane są zwykle tam, gdzie istnieje ryzyko uszkodzenia przewodu elektrycznego bądź jego zapłonu, w tym m.in. w posadzce czy pod podjazdami. Rura peszla zabezpiecza przewód także przed dużym naciskiem, kontaktem z wilgocią i zanieczyszczeniami. Swoją funkcję spełnia zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz pomieszczeń.

Peszle umożliwiają też skuteczny fizyczny rozdział kabli, np. w szachtach teletechnicznych. Można je układać w bruzdach w ścianie przed otynkowaniem lub w podłogach przed położeniem wylewki. Peszel stosowany jest także do prowadzenia instalacji elektrycznej natynkowo oraz wewnątrz ścian zabudowanych płytami gipsowo kartonowymi.

Rury osłonowe karbowane (peszle) występują w wersjach zbrojonej (posiadającej dodatkowe wzmocnienia), niepalnej (nierozprzestrzeniającej płomienia), bezhalogenowej (tego typu kable podczas spalania nie emitują szkodliwych gazów), odpornej na promieniowanie UV oraz ze szwem, który ułatwia nałożenie peszla na kabel bez konieczności jego przecięcia.

Do łatwiejszego prowadzenia instalacji powinno się ją układać w prostych odcinkach, a przy łukach układać jak największy promień. Dużym ułatwieniem jest zastosowanie peszla z tzw. pilotem. Pilot ułatwia wsunięcie przewodu elektrycznego bez dzielenia rury karbowanej na odcinki.

Do łączenia rur stosuje się specjalne złączki. Ważną kwestią jest odpowiedni dobór średnicy peszli do kabla. W ofercie producentów znaleźć można dość szeroki wybór średnic rur Ø12– Ø50 mm.

Produkowany przez firmę Flexicon lekki, elastyczny peszel z nylonu (PA6) cechuje się wysoką trudnopalnością i odpornością na ścieranie. Jest w stanie wytrzymać temperaturę od –40 °C do 120 °C (statycznie) i od –20 °C do 100 °C (dynamicznie). Oferowany jest w dwóch kolorach – czarnym lub szarym.

Rura ma karbowaną strukturę. Z akcesoriami FPA sygnowana jest stopniem IP66, a z akcesoriami FPAX – stopniem IP66+67+68+69K. Peszel ten wykazuje także wysoką wytrzymałość na ściskanie (60 kg/100 mm dla rozmiaru 21 mm) oraz rozciąganie (30 kg z akcesoriami FPA i FPAX oraz 20 kg z akcesoriami FLK).

Rura osłonowa firmy Instalplast wykonana jest z polietylenu o wysokiej gęstości PE-HD. Materiał ten wykazuje się dużą odpornością chemiczną, w tym na mocne kwasy i zasady czy łagodne środki utleniające i redukujące. Jego istotną cechą jest też duża wytrzymałość na obciążenia udarowe oraz temperatury w zakresach od –30 °C do 75 °C.

Rury osłonowe do kabli produkowane przez Instalplast oferowane są w kolorach niebieskim i czerwonym, ale możliwe są indywidualne zamówienia rur o niestandardowych kolorach.

Podpodłogowe trasy kablowe

Ze względu na estetykę pomieszczeń, często stosowaną metodą prowadzenia tras kablowych są podłogowe kanały związane z jastrychem, które pozwalają na efektywne wykorzystanie przestrzeni pod podłogą. Instalowane są bezpośrednio na betonowym stropie, a następnie zalewane jastrychem. Tego typu system, na który składają się także puszki oraz inne akcesoria, umożliwia doprowadzenie gniazd silno- i słaboprądowych bezpośrednio do stanowiska pracy. Jest to szczególnie komfortowe w przypadku pomieszczeń open-space.

W podpodłogowych trasach kablowych najczęściej stosowane są kanały całkowicie zalewane wylewką betonową (ich walorem jest to, że instalacja jest niewidoczna, ale dostęp do niej możliwy jest tylko przez puszki podłogowe), kanały współpoziome (umieszczane są na równi z wylewką, następnie przykrywa się je ruchomą pokrywą, co powoduje, że dostęp do instalacji możliwy jest na całej długości), kanały do podłóg podwójnych i podniesionych (w tym przypadku instalacja prowadzona jest w wolnej przestrzeni pod płytami lub w specjalnie tworzonych korytarzach) i kanały napodłogowe (jako rozwiązanie alternatywne, w przypadku braku możliwości prowadzenia instalacji w warstwie wylewki).

W każdym z tych wariantów kanał powinien być zajęty tylko w połowie. W pozostałej, wolnej przestrzeni w przyszłości można dokładać kolejne przewody. Warto zauważyć, że w przypadku tego typu instalacji kanały najlepiej jest położyć jeszcze przed wylaniem i związaniem betonu. Na etapie projektowym konieczne jest także uwzględnienie obciążenia, jakie zwykle występuje we wszystkich pomieszczeniach, przy czym w obiektach domowych i biurowych wystarczy odporność na standardowe obciążenia do 1500 N. Należy także wziąć pod uwagę to, w jaki sposób czyszczone są podłogi, bowiem w przypadku, gdy instalacja może być narażona na kontakt z wodą, trzeba dobrać puszki podłogowe i punkty zasilania o odpowiedniej odporności na wilgoć.

Podejmując decyzję o poprowadzeniu instalacji w podłodze, trzeba pamiętać, aby zapewnić możliwość ich wymiany bez potrzeby naruszania konstrukcji budynku.

Produkowany przez EL-PUK kanał podłogowy UBK związany z jastrychem przeznaczony jest do dużych obciążeń i stanowi otwartą część dolną kanału. W skład kompletnego zestawu wchodzi jeden spód kanału dla dużych obciążeń UBK, trzy pokrywy ślepe kanału dla dużych obciążeń UBKD, dwa profile boczne UBKPR oraz dodatkowe materiały montażowe i połączeniowe. Możliwe jest zamówienie indywidualne niestandardowych wymiarów.

Z kolei oferowany przez tego samego producenta kanał UBKP wyposażony jest w pokrywę ślepą wykonaną z blachy ryflowanej ocynkowanej ogniowo, którą umieszcza się na profilach bocznych dolnej części kanału. Pokrywa przeznaczona jest do montażu na kanałach UBK łączonych z wylewką, również do dużych obciążeń. Pokrywy są ryflowane zgodnie z EN 10025/DIN 59220, dzięki czemu wykazują właściwości antypoślizgowe R 10/V 10, co zgodne jest z BGR 181 i DIN 51130.

Podsumowanie

Na rynku oferowanych jest szereg kabli i przewodów do transmisji danych. Różnią się one od siebie m.in. liczbą żył, izolacją czy sposobem ekranowania (są też przewody nieekranowane). Przewody mogą charakteryzować się odpornością na uszkodzenia mechaniczne, substancje żrące czy ogień, mogą też być chronione w trudnych warunkach przez odpowiednio dobrane korytka i trasy kablowe.

Korytka to podpory stanowiące stałe podłoże dla wykonywanej instalacji, a ich użycie usprawnia wykonanie montażu, zwłaszcza w przypadku dużej liczby przewodów. Korytka ułatwiają także wymianę kabli lub rozbudowę instalacji. Są też estetycznym wykończeniem okablowania prowadzonego naściennie.

źródło: Automatyka 9/2022