Vodič je elektrický prvek určený k přenášení výkonu, nebo informace. Představuje širší pojem než kabel. Každý vodič má jádro a izolaci, které dohromady tvoří tzv. žílu. Podle toho, zda je izolace pevná, či ji tvoří pouze vzduch, můžeme vodiče dělit na izolované a holé. Kabel se skládá z více žil, které mají ještě další společnou izolační vrstvu.
Typy jádra vodičů a jejich konstrukce
Jádro vodiče se dělí na několik základních typů, které určují použití a provedení:
- Plné jádro "drát" (RE, SE): Cu (měděné) nebo Al (hliníkové). Pro pevné uložení v elektroinstalaci. Po ohnutí drží tvar. Jádro odpovídá třídě 1 dle ČSN EN 60228. Typicky menší až střední průřezy - do 16 mm² (Cu) nebo 35 mm² (Al).
- Mnohodrátové "laněné" jádro (RM, SM): Cu nebo Al pro větší průřezy než RE. Pevné uložení, často větší průřezy. Jádro odpovídá třídě 2 dle ČSN EN 60228.
- Mnohodrátové "jemně laněné" jádro "licna" (CYA, CYSY, CGSG): Cu nebo pocínované Cu, ohebné a flexibilní. Pro pohyblivé uložení a přívody. Jádro odpovídá třídě 5 nebo 6 dle ČSN EN 60228.
- Sektorové jednodrátové jádro (SE): Al větších průřezů než RM. Pro pevné uložení, obvykle v zemi. Jádra jednotlivých žil mají tvar kruhových výsečí pro lepší vyplnění prostoru kabelu.
- Sektorové mnohodrátové jádro (SM): Cu nebo Al komprimované větších průřezů než RM. Pro pevné uložení, obvykle v zemi.
Žíly silnoproudých kabelů už od průřezu 25 mm² jsou složené z jednotlivých tenčích drátů. Žíly je tak možné zformovat a dosáhnout kruhového průřezu výsledného kabelu. Mluvíme potom o sektorovaném vodiči.
Izolace a plášť - materiály a důležité vlastnosti
Materiál izolace a pláště rozhoduje o odolnosti kabelu v prostředí. Měkčený PVC je nejčastěji používaný materiál pro kabely nízkého napětí s teplotní odolností 70ºC. Y (PVC): Nejčastější izolace a plášť pro pevné uložení v interiéru, do zdi, trubek, lišt. Dobře odolává vlhku, není vhodné pro nízké teploty.
R (kaučuk), SG (pryž): "Střední guma" - izolace a plášť pro venkovní podmínky (krátkodobě), na zahradu. Lehké mechanické namáhání, v suchu i vlhku a normálních teplotách. N (kaučuk), TG (pryž): Plášť "těžká guma" pro venkovní podmínky (dlouhodobě), zemědělství a průmysl. Střední mechanické namáhání, v suchu i mokru a normálních teplotách. S (silikonový kaučuk): Silikonový plášť odolný vůči extrémním teplotám nízkým i vysokým. Pro přívod k topným zařízením, saunovým kamnům. Q (zesíťovaný polyetylén): Izolace pro vodiče vysokého nebo velmi vysokého napětí. V3V3 (PVC/PU): Oděruodolný staveništní kabel, pro venkovní podmínky, staveniště a průmysl.
Izolaci tvoří obvykle několik vrstev, např. izolace každé žíly, vrstva výplně (guma nebo plastová páska), izolace společná, stínění, plášť, venkovní plášť. Kabely pro vysoké teploty se silikonovou izolací i kabely nehořlavé, které si uchovávají funkčnost po určitou dobu i v ohni. Sdělovací kabely jsou často stíněné, aby vyhověly EMC.
Ochranné a venkovní vedení
Venkovní vedení tvoří důležitou součást rozvodné soustavy. V současné době se vyrábějí v různých provedeních a tvarech. Jsou zkonstruované ze spirálovitých točivých drátů s kruhovým příčným řezem. Průřez vodiče pak obsahuje poměrně velké oblasti dutin. Pomocí drátů lichoběžníkového tvaru může být zkonstruován vodič se zvětšeným poměrem kovu vůči vzduchu. Další možnost je provedení vodiče mozaikou ve tvaru písmene „Z“. Tvarované vodiče mají větší hliníkovou část a tak nižší odpor než normální vodič kruhového průřezu se stejným vnějším průměrem. U vedení s vodiči z tvarovaných drátů bude váha vodičů větší, nebo je možné dosáhnout menšího průřezu a tím i větrného namáhání při zachování činného odporu.
Lano je složeno z ocelového nosného drátu uprostřed a z hliníkových drátů slaněných okolo. Ocelová duše mívá počet drátů 1, 1+6, 3+9; počet hliníkových drátů může být 6, 11+17, 10+16, 12+18. Nejčastěji používaná jsou lana AlFe6, kde je poměr hliníku ku železu 6:1. Pro zvlášť vysoké a vyšší napětí se používají svazkové vodiče tvořené několika spojenými lany AlFe (aby se omezil skinefektu a snížily ztráty koronou). Při výpočtech takového vedení se uvažuje ekvivalentní průměr lana. V ČR se používají svazky se třemi lany AlFe pro jednu fázi, se čtyřmi lany v SRN a Španělsku, se dvěma lany venkovní vedení. Lana AlFe se vyrábějí slaňováním hliníkových drátů kolem ocelového nosného vodiče. Mezi celohliníkové vodiče patří vodič AAC a AAAC. Celohliníkové vodiče mají vyšší pevnost než lana AlFe a dobrou ochranu proti korozi, protože absence ocelového jádra odstraňuje galvanickou korozi. Ke korozi ale může docházet v pobřežních oblastech, kde je běžnou praxí mazivo pro AAAC kvůli mořské soli. Tato vodiče se označují jako ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced).
Ochranné prvky, izolace a značkování
Jako plynná izolace slouží SF6 v zapouzdřených rozvodech. Při provozu se spojovací prvky a vodivé části ukládají do pouzder. Izolovaný vodič vždy tvoří jádro a pevná vrstva izolace. Izolaci tvoří obvykle několik vrstev: izolace jednotlivých žil, vrstva výplně, izolace společná, stínění, plášť a venkovní plášť.
Barvy izolace vodičů uvnitř kabelu mají jasně daný význam: fázový vodič L (černá, hnědá, šedá); neutrální N (modrá); ochranný vodič PE (žlutozelená). Dvoubarevná kombinace ZELENÁ-ŽLUTÁ je jediná barevná kombinace pro identifikaci ochranného vodiče. Je důležité, aby byla instalace konzistentní a vodiče byly jednoznačně označené i v rozvaděči.
Značení kabelů podle evropského systému zahrnuje písmena a čísla popisující materiál izolace a pláště (V PVC, R kaučuk, S silikonový kaučuk, Q bezhalogenový), počet žil a zda je vodič s ochranným vodičem (G) nebo bez (X). Příklady: CYKY, AYKY, CYSY, CGSG, CGTG a další dle ČSN EN 60228 a souvisejících norem.
Hlavní typy kabelů a jejich použití
Současně se uvádí, že výroba kabelů vyžaduje pečlivé zpracování: drát z elektrovodného materiálu (Cu, Al) se válcuje, taží v tažičkách, na jádro se nanáší izolace a poté se žíly stáčejí do svazku; duše kabelu vzniká vyplněním prostoru mezi žílami kovem. Poměry a provedení se liší podle typu a napětí.
Praktické poznámky pro instalace
Vedení pro vinutí a vzdušné vedení často vyžaduje speciální konstrukce a varianty, jako jsou trolejové dráty s charakteristickým tvarem a drážkami pro upevnění. Rozměry a zaúhlení nosné i sběrné části troleje se liší podle materiálu a účelu. V některých případech se pro zlepšení kvality vedení používá mozaikový způsob v Kubíkově tvaru „Z“ pro tisk vodiče, a tím se zvyšuje efektivita. Trolejový drát je též na obr. Obr. Měď (Cu) - ρ = 0,0178 Ω·mm2·m-1 a stříbro (Ag) - ρ = 0,0163 Ωmm2·m-1.
Vinutí transformátorů se izoluje více vrstvami laku a celé vinutí se pak často ukládá do transformátorového oleje. Jako plynná izolace slouží SF6 v některých rozvodech. Izolovaný vodič tvoří jádro a pevná izolace; následně plášť a venkovní plášť poskytují ochranu v různých prostředích.
Klíčové závěry
- Vodič je složen z jádra a izolace; dle konstrukce se dělí na izolované a holé.
- Existují různé typy jader (drátové, lité, sektory, firmy AlFe) a jejich volba závisí na mechanickém namáhání a provozních požadavcích.
- Izolace a plášť určuje použití v různých prostředích a teplotách; nehořlavé a vysokoteplotní varianty zvyšují bezpečnost.
- Správné barevné značení vodičů je důležité pro bezpečnou instalaci a správné rozpoznání v rozvaděčích.
- Evropský systém značení kabelů popisuje materiál izolace, pláště a počet žil; starší národní systém se stále používá.
Jak správně krimpovat neizolované konektory
| Typ kabelu | Konstrukce | Použití | Napětí | Uložení |
|---|---|---|---|---|
| CYKY | Měděné žíly, PVC izolace, kulatý plášť | Pevné rozvody v budovách | 300/500 V, 450/750 V | Zazdění, trubky, lišty |
| AYKY | Hliníkové žíly, PVC izolace | Přípojkové kabely na dlouhé vzdálenosti | 300/500 V, 450/750 V | V zemi, v ochranných tubech |
| CYSY | Měděné lankové jádro, PVC izolace | Pohyblivé přívody | 300/500 V, 450/750 V | Interiér, suché podmínky |