Jak dobrać kabel do konkretnej aplikacji?

przewód © Pixabay

Udostępnij:

Choć niepozorne, stanowią podstawę funkcjonowania każdego zakładu przemysłowego. Ich awaria może bowiem na wiele godzin zatrzymać pracę całego przedsiębiorstwa. Dlatego tak ważne jest, aby przy wyborze okablowania zawsze brać pod uwagę wymagania aplikacji, w której będzie ono pracowało.

Nawet w dobie popularyzacji sieci bezprzewodowych i Przemysłu 4.0 kable nie tracą na znaczeniu. Są szeroko stosowane niemal wszędzie – od systemów automatyki i sektora budowy maszyn, przez logistykę, urządzenia mobilne i centra danych, po przemysł medyczny. Ich podstawowym zadaniem jest transport energii i informacji między poszczególnymi obiektami – i w przeciwieństwie do sieci bezprzewodowych robią to bardzo efektywnie także na długich dystansach oraz w trudnych warunkach otoczenia.



Nawet jeśli na pierwszy rzut oka sprawiają wrażenie niepozornych i podobnych do siebie, kable i przewody stosowane w przemyśle oferują bardzo różne funkcjonalności i nierzadko odgrywają zasadniczą rolę w utrzymaniu ciągłości procesów. Wśród najpopularniejszych typów warto wymienić kable zasilające, sterownicze, niskiej i wysokiej częstotliwości, światłowodowe, magistrali i sieci Ethernet. Wszystkie należą do kategorii „pasywnych komponentów elektromechanicznych”, przy czym pasywności owej nie należy brać zbyt dosłownie. Nierzadko wykonują one bowiem cały zestaw ruchów, zaopatrując w zasilanie złożone zespoły maszyn i urządzeń. Dlatego tak ważne jest, aby przed podjęciem decyzji o zakupie danego przewodu dokładnie przyjrzeć się jego parametrom i przeanalizować je pod kątem wymagań danej aplikacji. Tylko takie podejście pozwoli uniknąć awarii i drogich przestojów.


Kabel na miarę potrzeb

Aby znaleźć rozwiązanie optymalnie dostosowane do danej aplikacji, należy najpierw przyjrzeć się jej bliżej i szczegółowo określić jej profil. Trzeba m.in. ustalić, czy przewody mają przenosić duże czy małe moce, a także w jakich warunkach (pod jakim obciążeniem mechanicznym, cieplnym i/lub chemicznym) będą pracować. Zmienne te determinować będą zarówno konstrukcję samych kabli, jak i wybór dodatkowych komponentów, takich jak ekrany czy izolacja.

Jeśli przewód będzie pracował w ruchu i musi wytrzymać miliony cykli zginania, jego konstrukcja powinna się składać z mocno skręconych żył miedzianych ze specjalnymi przeplotami oraz odpowiednio dostosowaną osłoną zewnętrzną wykonaną np. z poliuretanu. PUR ma tę przewagę nad innymi tworzywami, że jest bardzo elastyczny i odporny na oddziaływanie płynów hydraulicznych i olejów mineralnych, dzięki czemu świetnie sprawdzi się jako materiał na kable pracujące w maszynach czy robotach. Co więcej, można go uzupełnić o dodatki poprawiające jego właściwości, np. zwiększające odporność na ścieranie czy twardość.

W przypadku, gdy kabel będzie narażony na zakłócenia elektromagnetyczne, należy uzupełnić go o odpowiednie osłony, tzw. ekrany. Ich oferta jest bardzo szeroka i obejmuje zarówno oploty i folie, jak i bardziej zaawansowane warianty składające się z kilku różnych materiałów ekranowych, w tym na bazie miedzi, półprzewodników i stopów o wysokiej przewodności. Już ze względu na swoją długość kable są szczególnie narażone na zakłócenia elektromagnetyczne: znaczne długości okablowania sprzyjają powstawaniu sprzężeń z polami magnetycznymi i elektrycznymi, w efekcie czego przewód działa jak antena, zbierając niepożądane sygnały i transportując je w sieci. Odpowiednie ekranowanie powinno rozwiązać ten problem.

Na co powinniśmy zwracać szczególną uwagę podczas doboru kabla?

Jarosław Mikołajczak, dyrektor ds. przetargów, TFKable Group

Dobór kabli jest bardzo obszernym zagadnieniem, w którym krzyżuje się wiedza z wielu dziedzin jak energetyka, termodynamika, materiałoznawstwo i dodatkowo znajomość wielu norm, standardów i opracowań.
Kable WN dobiera się na podstawie wymaganej obciążalności prądowej/mocy przesyłowej oraz warunków termicznych spodziewanych w miejscu układania kabli. Im pełniejsza informacja nt. warunków termicznych, tym dokładniej można określić konstrukcję kabla, co przekłada się bezpośrednio na bezpieczeństwo linii kablowej oraz koszty jej budowy.
Do podstawowych informacji nt. warunków termicznych ułożenia kabli należą:
– geometria układu kabli (kable ułożone w trójkąt/na płasko, na styk/w odstępach),
– rezystywności cieplne oraz grubości poszczególnych warstw ziemi, podsypek, wypełnień duktów wokół kabli
– średnie letnie temperatury na głębokości zakopania (coraz częściej weryfikowane odpowiednimi pomiarami),
– pozostałe instalacje w otoczeniu kabli (kablowe lub ciepłownicze/wodociągowe).
Oprócz warunków termicznych bardzo ważną informacją z punktu widzenia doboru kabli może być charakter obciążenia lub spodziewany przebieg czasowy obciążenia kabli. Coraz częściej, oprócz kosztów kabli (CAPEX), uwzględnia się w projektach także koszty strat przesyłu na przestrzeni kilku lat (OPEX). Wtedy konstrukcja kabla jest wynikiem optymalizacji pomiędzy kosztami kabla a stratami podczas zakładanego okresu zwrotu inwestycji.
Wszelkie niezbędne obliczenia wykonuje się obecnie za pomocą dedykowanego oprogramowania z zaimplementowanymi wzorami oraz algorytmami zgodnymi z aktualnymi standardami i normami dotyczącymi obliczeń kabli.



Sprawdzajmy certyfikaty

Innym aspektem, który należy uwzględnić podczas wyboru kabla, jest jego bezpieczeństwo potwierdzone odpowiednim certyfikatem. Systemów certyfikacji przewodów jest wiele: dla Polski będzie to m.in. KOT (Krajowa Ocena Techniczna), dla Niemiec – VDE (Verein Deutscher Elektrotechniker), a w Ameryce Północnej obowiązują m.in. certyfikat UL (Underwriters Laboratories) wydawany dla Stanów Zjednoczonych i CSA (Canadian Standards Association) dla Kanady. Na rynku amerykańskim podstawowym źródłem norm i standardów dla urządzeń elektrycznych jest National Electric Code (NEC) kładący szczególny nacisk na kwestie ognioodporności okablowania. Zaś kable i przewody stosowane w sektorze medycznym muszą mieć dopuszczenie amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (Food & Drug Administration – FDA).

Na metry czy konfekcjonowany?

Oprócz kabli ze szpuli na rynku dostępne są także rozwiązania zindywidualizowane, robione na zamówienie i przygotowywane stricte pod potrzeby danego klienta. Choć bowiem w zdecydowanej większości aplikacji sprawdzą się standardowe przewody dostępne z katalogu, niektóre, bardziej egzotyczne zastosowania wymagają indywidualnego podejścia. Oprócz budowy i dostępności obie grupy różnią się przede wszystkim ceną: niestandardowe przewody są znacznie droższe niż konwencjonalne, ale inwestycja ta na ogół szybko się zwraca. Pozwala bowiem obniżyć koszty pracy urządzeń i całego systemu, m.in. ze względu na niższe nakłady na montaż i dłuższą żywotność kabli.

Na cenę zakupu wpływ ma także to, czy wybierzemy kabel sprzedawany na metry czy konfekcjonowany, tj. wyposażony w gotowe do instalacji końcówki kablowe. Co do zasady złącza kablowe dobierane są osobno i kupowane u innego dostawcy niż przewód. Ale nie zawsze tak jest: duzi producenci kabli coraz częściej rozszerzają swoją działalność o usługi doradztwa w zakresie konfekcjonowania przewodów, a nawet oferują możliwość ich zakupu w pakiecie ze złączami. Ma to tę zaletę, że umożliwia zamówienie wszystkich elementów systemu z jednego źródła.

Logistyka ma znaczenie

Na koniec należy zwrócić uwagę na jeszcze jedną kwestię: sposób pakowania i dostawy. Z uwagi na zapewnienie odpowiedniej ochrony przed uszkodzeniem kable dostarczane są na ogół w opakowaniach typowych jedynie dla tej branży, takich jak krążek, szpula czy bęben. Sposób pakowania zależy od typu przewodu, środka transportu, stopnia konfekcjonowania oraz aplikacji.

W przypadku kabli zamawianych z katalogu liczy się przede wszystkim czas i koszt dostawy. Aspekty te zyskują jednak na znaczeniu także w przypadku zamówień specjalnych: tu podstawą wszelkich ustaleń jest umowa ramowa, która określa m.in. cenę produktu i koszty dostarczenia oraz gwarantuje jego dostępność w określonym przedziale czasu.

Zakup kabla krok po kroku:
   
    1. Przygotowanie listy parametrów niezbędnych w danej aplikacji
    2. Sprawdzenie certyfikatów i dopuszczeń
    3. Wybór między produktem katalogowym a wykonywanym na zamówienie
    4. Wybór między kablem ze szpuli a wstępnie konfekcjonowanym
    5. Zdefiniowanie sposobu pakowania i dostawy
    6. Podpisanie umowy ramowej w przypadku kabli specjalnych

 

Udostępnij:

Drukuj



Sven Seibert



TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również