ما هو التغيير المادي الذي يحدث داخل الكابل عندما يتجاوز نصف قطر الانحناء الحد الأدنى بمقدار 2 سم فقط أثناء التثبيت
اسمحوا لي أن أقول لكم قصة حقيقية.
في الشهر الماضي، أرسل عميل قديم في أستراليا كابلًا معيبًا. كانت مساحتها 35 ملليمترًا مربعًا، ومدرعة بأربعة قلوب، ومصنوعة من شريط فولاذي، وتستخدم في دائرة الطاقة لمحطة الطاقة الكهروضوئية. كان وصف الخطأ بسيطًا: تيار غير مستقر، ولكن لم تكن هناك مشاكل واضحة.
قمنا بتفكيكها في ورشة العمل مع العديد من الزملاء من مراقبة الجودة والإنتاج.
كان الدرع طبيعيا. وكان الغلاف الخارجي طبيعيا. ومع ذلك،XLPEوكان العزل - في مرحلة واحدة - به صدع دقيق جدًا، يبلغ عرضه حوالي نصف ملليمتر فقط. لن تلاحظ ذلك إلا إذا نظرت إلى الطبقة العازلة مقابل الضوء.
أرسل العميل صوراً من الموقع. تم سحب الكابل من خلال منحنى I-beam أثناء التثبيت. لقد طلبنا منه قياس نصف قطر الانحناء.
قطر الانحناء المثبت الفعلي: 10D الحد الأدنى لقطر الانحناء المصمم: 12D
الفرق 2 سم فقط.
في البداية، اعتقدوا، "إنها غير ذات أهمية إلى حد ما." بدأ الكابل في التعثر وارتفاع درجة الحرارة في أقل من ثلاثة أشهر.
دعونا نتناول فكرة خاطئة شائعة:
يعتقد الكثير من الناس أن نصف قطر الانحناء "القريب بدرجة كافية" كافٍ.
لا، الكابلات ليست من حديد التسليح. إنها ليست مكونات هيكلية بحتة.
تحتوي الكابلات على ثلاث مواد مختلفة:
موصل النحاس (الذي يشوه)
الطبقة العازلة (التي تقاوم الكهرباء والحرارة والتشقق)
الدرع/الغمد (الذي يوفر الحماية)
عندما يكون نصف قطر الانحناء صغيرًا جدًا، لا يتم الضغط على هذه المكونات الثلاثة بالتساوي.
في داخل المنعطف، يتم ضغط كل شيء.
في الخارج من المنعطف، كل شيء ممتد.
بمجرد أن يتجاوز إجهاد الشد قيمة معينة - وليس "حد الانهيار"، ولكن حدًا أكثر دقة يبدأ عنده "الضرر الدائم" - تبدأ الأمور في الحدوث.
إذًا ما هي التغييرات التي يجلبها هذا الـ 2 سم؟
سأشرح العملية التي نراها تحت المجهر بأبسط العبارات.
الخطوة 1: زلة شعرية الأسلاك النحاسية
النحاس ليس جسمًا مرنًا متجانسًا تمامًا. عندما يكون نصف قطر الانحناء صغيرًا جدًا، يتم تمديد الأسلاك النحاسية الموجودة على الجانب الخارجي من الانحناء إلى منطقة التشوه البلاستيكية. وبعبارة أخرى، حتى لو قمت بإطلاق سراحه، فإنه لن يعود مرة أخرى.
وهذا يؤدي إلى أمرين:
انخفاض طفيف في مساحة المقطع العرضي للسلك النحاسي ← زيادة المقاومة المحلية
تظهر فجوات مجهرية بين الأسلاك النحاسية ← مقاومة التلامس غير المستقرة
مصدر التيار غير المستقر يبدأ هنا.
الخطوة الثانية: تشققات الطبقة العازلة (الخطوة الأكثر خطورة)
في حين أن XLPE (البولي إيثيلين المتقاطع) مقاوم للحرارة ومقاوم للشيخوخة، فهو ليس مقاومًا لإجهاد الشد الموضعي الحاد.
عندما يتعرض السلك النحاسي لتشوه بلاستيكي، يتم "دفع" الطبقة العازلة في اتجاه غير طبيعي بواسطة السلك. على الجانب الخارجي من الانحناء، يخفف العزل؛ من الداخل يتم عصره وتجعده.
وفي نهاية المطاف، عند نقطة معينة - مثل ثني مسطرة بلاستيكية - يظهر شقوق صغيرة.
لن يتحلل هذا الكراك فورًا تحت الجهد العالي، ولكنه سينتشر ببطء أثناء التدوير الحراري.
بمجرد دخول الرطوبة أو الغبار، تصبح نقطة البداية للتفريغ الجزئي.
الخطوة الثالثة: يصبح الدرع "شفرة"
تم تصميم الدرع الشريطي الفولاذي في الأصل لمقاومة الضغط وحماية القوارض.
ومع ذلك، عند الانحناءات، يمكن أن تقطع الحافة الداخلية للشريط الفولاذي البطانة الداخلية والعزل مثل الشفرة. في الكابل الذي قمنا بتشريحه، تداخل الشريط الفولاذي واهترئ من خلال البطانة الداخلية، واتصل مباشرة بالسطح الخارجي للعزل.
مجرد اختلاف بمقدار 2 سم حول الطبقة الواقية إلى طبقة ضارة.
"أن تبدو بخير" هو أخطر شيء.
أريد هنا أن أذكر معلومة هندسية لا يعرفها الكثير من الناس:
90% من الأضرار التي تلحق بالكابلات بعد التركيب حول الانحناءات لا تسبب فشلًا فوريًا.
ماذا يعني هذا؟
في الأيام القليلة الأولى بعد التثبيت، تكون مقاومة العزل طبيعية.
خلال الأسبوع الأول من التشغيل، يكون التيار طبيعيًا أيضًا.
وبعد عشرات أو حتى مئات الدورات الحرارية، تتسبب حرارة النهار في تمدد العزل؛ التبريد ليلا يسبب انكماش العزل.
تتوسع هذه الشقوق الصغيرة بشكل أكبر وأكبر في هذا "التمدد والانكماش".
أخيرًا، في أحد الأيام، في الساعة الثالثة صباحًا، تعطل قاطع الدائرة الكهربائية.
بعد فحص طويل في الموقع: الجزء الخارجي سليم، وكلا طرفي الموصل على ما يرام.
لن يشك أحد في أن الانحناء "2 سم فقط" في المنتصف.
ولهذا السبب أقول: نصف قطر الانحناء ليس "قيمة موصى بها"، بل "قيمة ضمان مدى الحياة".
إن تجاوزه بمقدار 1 سم لا يخاطر بأي شيء، فهو يحدد بدقة متى سيفشل الكابل.
تذكر ذلك في ثلاث جمل: انحراف بمقدار 2 سم في نصف قطر الانحناء سوف يسبب تشوهًا بلاستيكيًا لا رجعة فيه للأسلاك النحاسية، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة المحلية.
الخطر الخفي الأكبر هو ظهور شقوق صغيرة في العزل، والتي تتوسع ببطء إلى مسارات الانهيار أثناء التدوير الحراري.
في كل حالة من حالات الكابلات المهملة التي قمنا بتشريحها، قال الشخص الذي تجاوز حد نصف قطر الانحناء في البداية نفس الشيء: "لا بأس تقريبًا".
إذا كنت تهتم بعمر الكابل، فإليك نصيحتي العملية: أنا لا أحاول إثارة القلق. لقد قمت بالفعل بتشريح عدد كبير جدًا من الكابلات التي تعتبر "مثالية من الخارج، ولكنها فظيعة من الداخل".
في التثبيت الفعلي، أقترح عليك:
لا تعتمد على "التقديرات"؛ قم بقياس قطر الانحناء الفعلي باستخدام مسطرة أو قالب.
إذا كانت المساحة محدودة حقًا، فلا تحاول تقليل قطر الانحناء؛ بدلًا من ذلك، استخدم كابلًا أكثر مرونة (على سبيل المثال، خيوط موصلة أرق أو تجديل سلك فولاذي للدروع).
والأهم من ذلك: يعتمد نصف قطر الانحناء على الخط المركزي للكابل، وليس على قطره الخارجي. كثير من الناس يقيسونه بشكل غير صحيح.
إذا لم تكن متأكدًا مما إذا كان قطر الانحناء لكابل معين مقبولًا، فأرسل لي رسمًا تخطيطيًا مبسطًا لمسار التمديد ونوع الكابل. يمكننا مساعدتك في الرسم التخطيطي؛ قد يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة من المحاولة والفشل لمدة ثلاثة أشهر بنفسك.
