ข้อดีของการใช้สายเคเบิลควบคุมแบบยืดหยุ่นต่อเนื่องในงานอุตสาหกรรม
Contributed By DigiKey's North American Editors
2024-02-14
การเชื่อมต่อที่ทนทานซึ่งรองรับโดยสายเคเบิลควบคุมแบบหลายตัวนำที่ยืดหยุ่นนั้นมีความจำเป็นเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ของการดำเนินอุตสาหกรรม เช่น โรงงานประกอบ ระบบสายพานลำเลียง อุปกรณ์หยิบและวาง และการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม การเลือกและระบุสายเคเบิลควบคุมอาจดูเหมือนเป็นเรื่องง่าย แต่แท้จริงแล้วเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน โดยต้องพิจารณาความต้องการใช้งานและมาตรฐานอุตสาหกรรมมากมาย
ในบรรดามาตรฐานอุตสาหกรรม ได้แก่ UL ระดับการทนน้ำมันระดับ I และ II รวมถึงการทดสอบเปลวไฟแนวตั้ง UL 1581 สำหรับการทนไฟ สายเคเบิลต้องมีการป้องกันทางกลตามที่กำหนดไว้ในการทดสอบแรงกระแทกและการกระแทกของ UL 1277 และสามารถทนต่อการโค้งงออย่างต่อเนื่องมากกว่า 8 ล้านรอบที่อุณหภูมิการทำงานตั้งแต่ -40°C ถึง +90°C ต้องใช้สายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดงตีเกลียวอย่างประณีตในแจ็คเก็ต PVC แบบพิเศษซึ่งเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ สายเคเบิลแบบหุ้มชีลด์มีไว้สำหรับการใช้งานที่ต้องลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)
บทความนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับข้อดีของสายเคเบิลแบบยืดหยุ่นสูงและการใช้งานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้สายเคเบิลเหล่านี้ในบริบทของมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการต้านทานน้ำมัน ความต้านทานเปลวไฟ และการป้องกันทางกล จากนั้นจะตรวจสอบประเภทของการเคลื่อนไหวที่มีประสบการณ์ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ประเภทของสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น และตัวเลือกโครงสร้าง และดูที่ตำแหน่งที่สายเคเบิลหลายตัวนำ ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY จาก Lapp ใส่ได้พอดี โดยปิดด้วยตัวอย่างของสายเคเบิลเฟล็กซ์แบบหุ้มชีลด์และไม่หุ้มชีลด์จาก Lapp และตรวจสอบการใช้เคเบิลแกลนด์ในการใช้งานมาตรฐานและที่ไวต่อ EMI
ความทนต่อน้ำมัน
น้ำมันถูกใช้เป็นสารหล่อลื่นหรือสารหล่อเย็นในเครื่องจักรอุตสาหกรรมต่างๆ และการมีอยู่ของน้ำมันสามารถนำมาซึ่งอันตรายอย่างมากต่อการทำงานและอายุการใช้งานของสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น วัสดุฉนวนบางชนิดที่ใช้ในสายเคเบิลอุตสาหกรรมจะทำปฏิกิริยาเหมือนกันเมื่อมีน้ำมัน การกำหนดสูตรของวัสดุเป็นปัจจัยที่สร้างความแตกต่างในปฏิกิริยาของวัสดุ ปัจจัยสำคัญในวัสดุฉนวนคือการมีพลาสติไซเซอร์ที่รองรับความยืดหยุ่นและให้ความต้านทานต่อความล้า
น้ำมันจะถูกดูดซับขึ้นอยู่กับวัสดุฉนวนหรือพลาสติไซเซอร์จะรั่วไหลออกมา ไม่ว่าในกรณีใด คุณสมบัติแรงดึงของฉนวน เช่น ความยืดหยุ่น ก็สามารถลดลงได้อย่างมาก กระบวนการมีดังนี้ (รูปที่ 1):
- ประการแรก เมื่อน้ำมันสัมผัสกับโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) หรือสารประกอบฉนวนโพลีโอเลฟิน พวกมันจะทำปฏิกิริยากับพลาสติไซเซอร์
- หากวัสดุฉนวนเป็นโพลีโอเลฟิน น้ำมันจะถูกดูดซับ ทำให้เกิดการบวมและทำให้ฉนวนอ่อนตัวลง
- หากวัสดุฉนวนเป็น PVC น้ำมันอาจทำให้พลาสติไซเซอร์หลุดออกมาและทำให้ฉนวนแข็งตัวได้
รูปที่ 1: เมื่อน้ำมันสัมผัสกับฉนวนของสายเคเบิล (ซ้าย) อาจทำให้โพลีโอเลฟินส์บวมและอ่อนตัวลง (กลาง) และอาจทำให้ PVC สูญเสียวัสดุพลาสติไซเซอร์บางส่วน และทำให้สายเคเบิลแข็งตัว (ขวา) (แหล่งรูปภาพ: Lapp)
สายเคเบิลที่ใช้ในการใช้งานแบบยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่อง เช่น ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ของ Lapp จำเป็นต้องผ่านการทดสอบความต้านทานน้ำมันของ UL สองระดับ:
- ระดับ I วางสายเคเบิลไว้ในน้ำมันเป็นเวลาสี่วันที่ 100°C สายเคเบิลต้องคงความต้านทานแรงดึงที่ยังไม่ผ่านการรับรองไว้ 50% และความสามารถในการยืดตัวที่ยังไม่ผ่านการใช้งาน 50%
- ระดับ II วางสายเคเบิลไว้ในน้ำมันเป็นเวลา 60 วันที่ 75°C สายเคเบิลต้องคงค่าความต้านทานแรงดึงที่ยังไม่ผ่านการใช้งานไว้ 65% และความสามารถในการยืดตัวที่ยังไม่ผ่านการใช้งาน 65%
ต้านทานเปลวไฟ
Lapp กำหนดระดับความต้านทานเปลวไฟได้เจ็ดระดับ คือ FR-00 ถึง FR-06 FR-00 หมายถึงสายเคเบิลที่ติดไฟและไหม้ได้ง่าย ที่อีกด้านหนึ่งของสเปกตรัม FR-06 หมายถึงสายเคเบิลที่มีความต้านทานเปลวไฟสูง สายเคเบิลยืดหยุ่นต่อเนื่อง ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ได้รับการจัดอันดับ FR-02 และผ่านการทดสอบโดยใช้การทดสอบเปลวไฟแนวตั้ง UL VW-1 (UL 1581)
ในการทดสอบนั้น หัวเผาริบบอนช่วยให้สามารถควบคุมการไหลของอากาศและก๊าซได้ เปลวไฟที่ระบุถูกนำไปใช้กับตัวอย่างเป็นเวลา 15 วินาทีแล้วจึงเอาออก เปลวไฟจะถูกนำไปใช้ใหม่หลังจากผ่านไป 15 วินาที หรือเมื่อตัวอย่างหยุดลุกไหม้ แล้วแต่ว่าเวลาใดจะยาวนานกว่า การทดสอบประกอบด้วยการพ่นเปลวไฟครั้งละ 15 วินาที 5 ครั้ง เพื่อให้ผ่านการทดสอบ ตัวอย่างจะต้องไม่ปล่อยเปลวไฟหรืออนุภาคที่เรืองแสง และต้องไม่จุดสำลีที่ใช้ผ่าตัดที่ฐานหัวเผา IEC 60332-1 เป็นมาตรฐานเดียวกับ UL VW-1 และเวลาในการใช้เปลวไฟจะแตกต่างกันไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิล
การป้องกันทางกล
ข้อกำหนดสำหรับการป้องกันทางกลแตกต่างกันไปมาก ในบางกรณี สายเคเบิลอาจจำเป็นต่อการเอาตัวรอดจากอุบัติเหตุ เช่น การโดนวัตถุหล่นทับ หรือถูกรถยกหรือยานพาหนะอื่นทับ มีการทดสอบการกระแทกและการกระแทกที่หลากหลายสำหรับระดับการป้องกันที่แตกต่างกัน สายเคเบิลยืดหยุ่นต่อเนื่อง ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ได้รับการจัดอันดับ MP-02 ตามที่กำหนดในการทดสอบการกระแทกและการกระแทกของ UL 1277 (ตารางที่ 1)
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ตารางที่ 1: สายยืดหยุ่นต่อเนื่อง ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ของ Lapp มีระดับการป้องกันเชิงกลที่ MP-02 (ที่มาของตาราง: Lapp)
ประเภทการเคลื่อนไหว
มีการเคลื่อนไหวพื้นฐานสามประเภทที่พบในระบบอุตสาหกรรม (รูปที่ 2):
- สายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่น ใช้ในการใช้งานที่ไม่อัตโนมัติซึ่งพบกับการเคลื่อนไหวแบบสุ่ม การใช้งานทั่วไป ได้แก่ เครื่องมือกลและอุปกรณ์พกพา
- การยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่อง สายเคเบิลจะมีการเคลื่อนที่เชิงเส้นคงที่ในระบบอัตโนมัติและพบกับแรงต่อเนื่องระหว่างการดัดงอ การใช้งานอาจรวมถึงรางซีแนวนอนและแนวตั้ง โซ่ลาก โซ่ส่งกำลัง ส่วนประกอบอัตโนมัติ ฯลฯ พวกมันสามารถเคลื่อนที่ไปมาด้วยอัตราที่เร็วกว่าห้าเมตรต่อวินาที และสัมผัสกับแรงที่มากกว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงมากกว่าห้าเท่า
- การบิด สายเคเบิลต้องผ่านการดัดและบิดเป็นสามมิติ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม เครื่องจักรหยิบและวาง และการประกอบชิ้นส่วน
รูปที่ 2: การเคลื่อนไหวทั่วไปสามประเภทที่พบในระบบอุตสาหกรรม ได้แก่ การยืดหยุ่นแบบสุ่ม (ซ้าย), การยืดหยุ่นต่อเนื่อง (กลาง) และการบิด (ขวา) (แหล่งรูปภาพ: Lapp)
ต้องพิจารณาตัวแปรหลายตัวเมื่อเปรียบเทียบสายเคเบิลแบบยืดหยุ่นต่อเนื่อง รวมถึงรัศมีการโค้งงอ ระยะทาง ความเร่ง ความเร็ว และน้ำหนัก ข้อมูลจำเพาะของสายเคเบิลต้องตรงกับความต้องการใช้งานเฉพาะ สายเคเบิลเฟล็กซ์ต่อเนื่อง ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ของ Lapp มีพิกัดการยืดหยุ่นต่อเนื่องที่ CF-02 และสามารถรองรับรอบการยืดหยุ่นได้มากถึง 8 ล้านรอบ (ตารางที่ 2) มีพิกัดรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำ 7.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลสำหรับสายเคเบิลที่ไม่หุ้มชีลด์ และ 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลสำหรับสายเคเบิลที่หุ้มชีลด์ กลุ่มผลิตภัณฑ์ ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY มีการออกแบบสายเคเบิลที่หลากหลายโดยมีจำนวนตัวนำต่างกัน เส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน และน้ำหนักต่างกัน เพื่อให้ตรงกับความต้องการใช้งานที่หลากหลาย
|
ตารางที่ 2: สายเคเบิล ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ของ Lapp ได้รับการจัดระดับ CF-02 สำหรับการยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่องปานกลาง (ที่มาของตาราง: Lapp)
คลาสของสายเคเบิลและโครงสร้าง
โดยทั่วไปสายเคเบิลอุตสาหกรรมจะระบุเป็นพื้นที่หน้าตัดของสายไฟแทนที่จะเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง พื้นที่หน้าตัดเป็นหน่วยเมตริกที่มีค่า เนื่องจากเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแข็งแรงและน้ำหนักของเส้นลวด และเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทาน นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าสูงสุดด้วย แต่มันก็มีข้อจำกัดของมัน
ทองแดงบางชนิดมีความต้านทานสูงกว่าทองแดงชนิดอื่นๆ พื้นที่หน้าตัดจะใช้สำหรับการเปรียบเทียบได้ก็ต่อเมื่อสายไฟที่ตรวจสอบใช้ทองแดงเกรดเดียวกัน VDE 0295 / IEC 60228 จัดการกับความท้าทายเหล่านั้นด้วยการจัดหมวดหมู่สายไฟตามความต้านทาน แทนที่จะเป็นขนาดทางกายภาพ
นอกเหนือจากลักษณะของสายไฟแต่ละเส้นแล้ว สายเคเบิลอุตสาหกรรมยังถูกกำหนดโดยจำนวนและขนาดของตัวนำ และจำนวนเกลียวลวดในตัวนำแต่ละตัว VDE 0295 กำหนดประเภทของตัวนำหลายประเภทโดยพิจารณาจากความยืดหยุ่นและความสามารถด้านอุณหภูมิ ซึ่งรวมถึง:
- คลาส 1 เป็นตัวนำที่เป็นของแข็ง
- คลาส 2 เป็นตัวนำตีเกลียวที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งแบบคงที่
- คลาส 5 เป็นตัวนำแบบยืดหยุ่นที่มีเกลียวละเอียด
- คลาส 6 ใช้สายไฟที่ละเอียดมากสำหรับตัวนำที่มีความยืดหยุ่นสูง ตัวนำใน ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ของ Lapp มีคุณสมบัติเกินข้อกำหนดของคลาส 6
นอกเหนือจากการกำหนดความยืดหยุ่นตามการพันสายเคเบิลแล้ว สายเคเบิลอุตสาหกรรมยังถูกกำหนดโดยโครงสร้างอีกด้วย โครงสร้างทั่วไปสามประการของสายเคเบิลเหล่านี้คือ (รูปที่ 3):
- ตัวนำแบบยูนิเลย์หรือแบบพวงถูกบิดเข้าด้วยกันโดยมีทิศทางการวางและความยาวของชั้นเดียวกัน สายเคเบิลเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานแบบอยู่กับที่
- ตัวนำคอนทราเฮลิคอลแบบมีศูนย์กลางประกอบด้วยชั้นของตัวนำที่วางแบบเฮลิคอลที่กำหนดไว้อย่างดี แต่ละชั้นมีทิศทางการวางกลับด้านและความยาวของชั้นที่เพิ่มขึ้น สายเคเบิลเหล่านี้เหมาะสำหรับการออกแบบที่มีการยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่อง
- ตัวนำไฟฟ้าแบบยูนิเลย์แบบศูนย์กลางถูกล้อมรอบด้วยตัวนำไฟฟ้าที่วางแบบเกลียวตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไปซึ่งมีทิศทางการวางเดียวกันและเพิ่มความยาวของชั้นในแต่ละชั้นที่ตามมา สายเคเบิลเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานแบบบิดงอแบบบิดงอและต่อเนื่อง
รูปที่ 3: สายเคเบิลแบบยูนิเลย์หรือแบบพวงเหมาะสำหรับการใช้งานแบบอยู่กับที่ สายเคเบิลคอนทราเฮลิคอลแบบรวมศูนย์เหมาะสำหรับการดัดงออย่างต่อเนื่อง และสายเคเบิลยูนิเลย์แบบรวมศูนย์เหมาะสำหรับการใช้งานแบบบิดงอหรือแบบยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่อง (แหล่งรูปภาพ: Lapp)
สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นต่อเนื่อง
สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นต่อเนื่องของ Lapp ได้รับการจัดระดับที่ 600 V และอุณหภูมิตั้งแต่ -5°C ถึง +90°C (-40°C ถึง +90°C สำหรับการใช้งานแบบอยู่กับที่) สายเคเบิลแบบไม่หุ้มชีลด์ ÖLFLEX FD 890 มีจำหน่ายในขนาดตั้งแต่ 20 AWG ถึง 2 AWG และสายเคเบิลแบบหุ้มชีลด์มีขนาดตั้งแต่ 20 AWG ถึง 6 AWG สายเคเบิลแบบหุ้มชีลด์ ÖLFLEX FD 890 CY มีเกลียวทองแดงเคลือบดีบุกโดยรวมซึ่งให้ความครอบคลุม 85% และแนะนำให้ใช้เมื่อจำเป็นต้องป้องกัน EMI (ภาพที่ 4).
รูปที่ 4: Lapp มีสายเคเบิลยืดหยุ่นต่อเนื่องแบบไม่หุ้มชีลด์ ÖLFLEX FD 890 (ด้านบน) และสายเคเบิลแบบยืดหยุ่นแบบหุ้มชีลด์ ÖLFLEX FD 890 CY (ด้านล่าง) (แหล่งรูปภาพ: Lapp)
ตัวอย่างของสายเคเบิล ÖLFLEX FD 890 ที่ไม่มีการหุ้มชีลด์ได้แก่:
- 8920034 สายเคเบิล AWG สามตัวนำ 20 AWG ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 6.7 mm น้ำหนักทองแดง 10 ปอนด์ต่อพันฟุต (lbs/mft) และน้ำหนักโดยรวมประมาณ 43 lbs/mft
- 8920044 สายเคเบิล AWG 20 ตัวนำสี่ตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 7.4 mm น้ำหนักทองแดง 16 lbs/mft และน้ำหนักโดยรวมประมาณ 53 lbs/mft
ตัวอย่างของสายเคเบิลแบบหุ้มชีลด์ ÖLFLEX FD 890 CY ได้แก่:
- 8918034S สายเคเบิล AWG สามตัวนำ 18 AWG ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 9.5 mm น้ำหนักทองแดง 40 lbs/mft และน้ำหนักโดยรวมประมาณ 91 lbs/mft
- 8914044ส สายเคเบิล AWG 14 ตัวนำสี่ตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 14.0 mm น้ำหนักทองแดง 103 lbs/mft และน้ำหนักโดยรวมประมาณ 181 lbs/mft
- 8912044ส สายเคเบิล AWG 12 ตัวนำสี่ตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 16.5 mm น้ำหนักทองแดง 160 lbs/mft และน้ำหนักรวมประมาณ 302 lbs/mft
เคเบิลแกลนด์
เคเบิลแกลนด์ใช้สำหรับสอดสายเคเบิลเข้าไปในตัวเรือน พวกมันทำหน้าที่ซีลสายเคเบิลและตัวเรือนอย่างแน่นหนา และช่วยลดความเครียดของสายเคเบิล นอกจากนี้ยังปกป้องตัวเรือนด้านในจากฝุ่น ความชื้น และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ และรับประกันการประกอบที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้ เคเบิลแกลนด์ของ Lapp ได้รับการออกแบบและทดสอบตามมาตรฐาน DIN EN 62444 ตัวอย่างของเคเบิลแกลนด์ที่ Lapp นำเสนอมีดังต่อไปนี้ (รูปที่ 5):
- เคเบิลแกลนด์ทองเหลือง SKITOP MS-SC ที่มีหน้าสัมผัสตัวกรองความต้านทานต่ำและหน้าสัมผัส EMC ที่มีความนำไฟฟ้าสูงและยืดหยุ่น เช่น 53112920
- เคเบิลแกลนด์โพลีเอไมด์ SKITOP SL/SLR เช่น 53015200 — เคเบิลแกลนด์ลดความเครียดที่ทนทาน กันของเหลว ประกอบง่าย เมื่อไม่ต้องการการควบคุม EMI
รูปที่ 5: Lapp มีเคเบิลแกลนด์ทองเหลืองสำหรับการควบคุม EMI นอกเหนือจากการปิดผนึกด้านสิ่งแวดล้อมและการลดความเครียด (ด้านซ้ายและตรงกลาง) และเคเบิลแกลนด์โพลีเอไมด์ (ขวา) สำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการการควบคุม EMI (แหล่งรูปภาพ: Lapp)
สรุป
สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นต่อเนื่องรองรับระบบอุตสาหกรรม เช่น การประกอบ สายพานลำเลียง อุปกรณ์หยิบและวาง และการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม สายเคเบิล ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY ของ Lapp ตอบสนองและมีคุณสมบัติเหนือกว่าข้อกำหนดทางอุตสาหกรรมในด้านความต้านทานน้ำมันและเปลวไฟ และการป้องกันทางกล และได้รับการจัดอันดับสำหรับรอบการยืดหยุ่นสูงสุด 8 ล้านรอบ มีจำหน่ายในขนาดต่างๆ มากมาย ทั้งแบบหุ้มชีลด์และแบบไม่หุ้มชีลด์ และสามารถใช้ร่วมกับเคเบิลแกลนด์ของบริษัทเพื่อมอบโซลูชันที่ทนทานต่อสิ่งแวดล้อม
Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of DigiKey or official policies of DigiKey.

