为什么电缆是绝缘的?

学术   2024-10-11 13:02   湖南  

一、什么是绝缘体?

绝缘体是一种既不导热也不导电的材料或物质。绝缘体不导热也不导电,因为它们没有自由移动的电子。当导体被绝缘材料如聚氯乙烯等覆盖时,导体被称为绝缘的。这个过程叫做绝缘。导体周围的绝缘体防止电能和信号泄漏到周围。

二、温度对绝缘材料的影响

温度升高抵抗在导体中,电阻随着温度的升高而降低,在半导体和绝缘体中也是如此。温度的升高可以使半导体变成良导体,绝缘体变成半导体。

三、电缆的绝缘电阻

电缆导体配有适当厚度的绝缘层,以避免电流泄漏。任何电缆的厚度取决于其设计目的。这种电缆中的电流泄漏路径是径向的。这抵抗或者绝缘对电流的阻力也是径向的。

对于半径为r的单芯电缆导体1内护套半径r2,长度l和绝缘材料电阻率ρ,导体的周长为2πrl。隔热层的厚度将以dr给出。

Rins = ρdr/2πrl

整合后,我们将拥有:

Rins = ρ/2πl[loge r2 /r2 ]

Rins与成反比1/l与…相反R = ρl。而ρ(ρ)是一个常数,称为电阻率.

有些电缆有不止一层绝缘层和不止一根芯线。主线位于中心,充当主导体。另一根芯线用于接地,防止电磁波和辐射从电缆中逸出。它作为一个盾牌。这类电缆是同轴电缆。

同轴电缆使用内导体(内导体或主导体可以是任何良导体,但铜是最优选的,因为它的电阻率低,铜也可以被电镀)传导电信号,主要包含在PVC外壳中。在PVC外壳之前,有两个或更多的其他绝缘体,它们之间有铝箔或铜绞线。最外面的PVC外壳保护电缆免受外部环境影响。当电压通过内部导体时,屏蔽层或外壳很少或没有电压通过。

同轴设计的优点是电场和磁场被限制在电介质内,在屏蔽层外几乎没有泄漏。由于电缆的绝缘水平可以防止外部电磁场和辐射穿透电缆,因此可以避免干扰。因为具有大直径的导体具有较小的电阻电磁场会被泄露。这同样适用于以下电缆更多绝缘。众所周知,微弱的信号很容易被微小的干扰打断,所以绝缘层更多的电缆总是传输这种信号的好选择。

四、绝缘电缆的特征

已经注意到电缆绝缘电阻是由其设计目的决定的,但在设计电缆之前,工程师必须考虑一些因素。同轴电缆需要更多的绝缘材料因为电缆不仅能防止漏电,还能阻挡电磁辐射。隔热层从一层到两层、三层或四层不等。电缆被设计用于不同的目的。

以下是绝缘电缆的一些特性:

  • 耐热电缆

  • 高绝缘电阻

  • 高度耐切割、撕裂和磨损

  • 更好的机械和电气性能

  • 耐油性、耐溶剂性和耐化学品性

  • 耐臭氧和天气。


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