Като две основни форми на пренос на енергия, DC кабелите и AC кабелите имат значителни разлики в структурния дизайн. Тези разлики произтичат от техните съответни принципи на работа и изисквания за сценарий на приложение. Структурните характеристики на тези два вида кабели ще бъдат анализирани подробно от множество измерения.
Структурни характеристики на кабелите за постоянен ток
Структурният дизайн на кабелите за постоянен ток взема предвид особеностите на разпределението на постояннотоковото електрическо поле. Силата на електрическото поле на кабелите за постоянен ток е пропорционална на коефициента на съпротивление на изолацията, който варира в зависимост от температурата. Това означава, че максималната напрегнатост на електрическото поле в изолационния слой на DC кабел не е свързана само с приложеното напрежение, но и с тока на натоварване.
Типичната структура на кабела за постоянен ток за високо{0}} напрежение включва:
Слой на проводника: Мед или алуминий с висока чистота обикновено се използват като материал на проводника.
Изолационен слой: Приемайки три{0}}слойна съвместна екструзионна структура, включително неомрежен екраниращ слой на проводника, неомрежен изолационен слой и неомрежен изолационен екраниращ слой, материалът на матрицата е предимно неомрежен полипропилен.
Полупроводим буферен слой: обвит около изолационния слой, използван за равномерно разпределение на електрическото поле.
Слой от метална обвивка: обикновено плоска алуминиева обвивка, осигуряваща механична защита и електромагнитно екраниране.
Външен слой: три{0}}слойна съвместно екструдирана структура, състояща се от топящ се адхезивен слой, външна обвивка и полупроводников електрод.
Друга важна характеристика на DC кабелите е, че изолацията трябва да може да издържа на бързи преходи на полярността. Преобразуването на полярността под товар може да доведе до увеличаване на силата на електрическото поле вътре в изолацията, обикновено с 50% до 70%. Следователно изолационният материал на кабелите за постоянен ток трябва да има специални електрически свойства.
Структурни характеристики на AC кабели
Структурният дизайн на променливотоковите кабели отчита предимно свойствата на променливите електрически полета. Тези кабели се отличават с равномерно разпределение на електрическото поле, липса на тангенциално напрежение, лека конструкция и висок{1}}токопреносим капацитет. Структурата на захранващите кабели с изолация от омрежен полиетилен (XLPE)- и захранващите кабели с изолация от поливинилхлорид (PVC)- за 1 kV и по-ниски е фундаментално идентична.
Типичната структура на AC кабелите се състои от:
Проводник: Обикновено използва конфигурация на многожилен проводник за подобряване на гъвкавостта и електрическата проводимост.
Изолационен слой: Обичайните материали включват поливинилхлорид (PVC), омрежен полиетилен (XLPE) и флуоропластмаси.
Екраниращ слой: Предотвратява проникването на смущаващи сигнали във вътрешните слоеве, като същевременно намалява загубата на сигнал при предаване.
Обвивка: Състои се от вътрешна и външна обвивка за защита на сърцевината на кабела от въздействието на околната среда.
AC кабелите трябва да отчитат ефектите на скин ефекта и ефекта на близост. Скин-ефектът кара тока да се разпределя неравномерно в напречното-сечение на проводника, с по-висока плътност на тока близо до повърхността; ефектът на близост предизвиква взаимодействия на електромагнитно поле между проводниците, които влияят на разпределението на тока. Тези явления увеличават променливотоковото съпротивление на проводника, като по този начин намаляват неговия допустим{3}}преносим капацитет.
Основните структурни разлики между DC и AC кабелите
1. Разлики в дизайна на изолацията
DC кабелите трябва да решат проблема с неравномерното разпределение на електрическото поле (DC електрическото поле се влияе от съпротивлението на материала), а изолационният слой може да е по-дебел или могат да се използват специални материали (като кръстосано свързан полиетилен XLPE). А изолацията на AC кабелите е оптимизирана за AC електрически полета (като PVC, XLPE).
Максималната напрегнатост на полето на кабелите за постоянен ток при преходни условия и условия без{0}}натоварване обикновено се появява на повърхността на проводника, докато при натоварване максималната напрегнатост на полето се проявява на повърхността на изолационния слой. Разпределението на електрическото поле на AC кабелите е относително равномерно.
2. Разлики в екраниращия слой
Кабелите за постоянен ток с високо напрежение изискват подобрено екраниране за потискане на ефектите на пространствения заряд, докато кабелите с ниско{0}}напрежение имат относително по-ниски изисквания за екраниране. Екраниращият слой на кабелите за постоянен ток изисква по-строг дизайн, за да се предотврати смущението на електрическото поле.
3. Разлики в структурата на проводника
DC кабелите обикновено приемат едножилна структура, състояща се само от положителни и отрицателни полюси. Комуникационният кабел приема три-фазна четирипроводна или петпроводна система с по-сложна структура.
4. Разлики в изискванията за полярност
DC кабелите трябва да имат ясни положителни и отрицателни полюсни връзки, тъй като неправилният поляритет може да причини повреда на оборудването. AC кабелите нямат изисквания за полярност, трябва само да разграничават фазите.
5. Разлики в характеристиките на загубите
Кабелите за постоянен ток нямат скин-ефекта и загубите от вихрови токове на кабелите за променлив ток, което ги прави подходящи за пренос на-електричество на дълги разстояния. AC кабелите имат по-ниски разходи при разпространение на къси разстояния, но по-големи загуби на дълги разстояния.
