היכן משתמשים בדרך כלל בכבלים בעלי עמידות ללחצים גבוהים?

כירים תעשייתיים וכורות: יישומים מרכזיים לכבלים בעלי עמידות לטמפרטורות גבוהות

דרישות תרמיות בסביבות חימום לשימוש מתמשך

החום העז בתוך כבשנים ותנורים תעשייתיים מטיל את הכבלים הרגילים במבחן קיצוני, ודורש חומרים שיכולים לספק עמידות בטמפרטורות גבוהות בהרבה מ-500 מעלות צלזיוס, מבלי להפסיק לפעול. בואו נבחן מה קורה בסיטואציות אמיתיות כגון מפעלי קרמיקה, מפעלי ריקוך מתכות ומפעלי זכוכית. הכבלים שם נאלצים להתמודד עם חום חריף הנפלט מחומרים נוזלים, מחזורי חימום וקירור מתמידים בעת הפעלת המכונות והפסקתם, וכן עם חלקיקים של אבק גס מכל הסוגים ולפעמים גם עם כימיקלים קשים שמתפזרים באוויר. כבלים מצופים פלסטיק רגילים פשוט אינם עומדים בדרישות הסביבה הזו. הם מתפרקים במהרה, הופכים שבירים, מפתחים סדקים בשכבה המבודדת, ובסופו של דבר גורמים לקצר שמביא את התהליכים לעצירה מוחלטת. נחשוב למשל על מפעלי ריקוך אלומיניום, שבהם הכבל חייב לשרוד טמפרטורות שקרובות ל-800 מעלות צלזיוס, ממש ליד התאים האלקטרוליטיים העצומים. לכן כבלי עמידות בחום גבוה כל כך חשובים לשמירה על תקשורת אותות ברורה וזרימת חשמל תקינה לאורך כל התהליכים הקשיחים הללו. כבלי ייחוס מיוחדים אלו ממשיכים לפעול גם כאשר החום עולה, מכיוון שהם מעוטפים בחומרים כגון גומי סיליקון או פולימרים פלואורinated מתקדמים, במקום פלסטיק רגיל שלא מסוגל לעמוד באותו סוג של עומס.

כבלים מבודדים מינרלים (MI) לפעולת יציבות מעל 1000° צלזיוס

כאשר מדובר ביישומים של טמפרטורות גבוהות מעל 1000 מעלות צלזיוס, כבלי בידוד מינרלי (MI) קובעים את הסטנדרט לביצועים. כבלים אלו כוללים מוליכי נחושת המוקפים בבידוד אוקסיד מגנזיום דחוס במיוחד, מה שמעניק להם מספר יתרונות. הם מתנגדים לאקסידציה באופן טבעי, אינם פורקים הלוגנים מזיקים כאשר נחשפים לחום, ומקיימים את הסטנדרטים החשובים ביותר להתנגדות להצתה על פי אישור IEC 60331. העיצוב שלהם אטום לחלוטין בפני חדירת לחות, מה שהופך אותם למתאימים במיוחד למרחבים צרים בתוך תנורים, שבהם הצטברות אדים היא שכיחה – למשל בציוד תעשייתי לעיבוד חום. יצרני חרסית העובדים עם כבשים מנהרות מוצאים בכבלים מסוג MI ערך מיוחד, מאחר שהם מסוגלים להעביר אותות חיישנים דרך אזורים הנמצאים בטמפרטורה של 1100 מעלות צלזיוס במשך תקופות ממושכות ללא התפרקות. דו"חות תעשייתיים מצביעים על כך שמבנים המחליפים לכבלים מסוג MI רואים בדרך כלל ירידה בהוצאות לתיקון ותחזוקה בשיעור של כ־40 אחוז לאורך זמן, בהשוואה לסוגי כבלים אחרים שאינם מבודדים במינרלים.

ייצור חשמל: הבטחת אמינות בטורבינות, ריאקטורים ומערכות הפעלה

רשתות חיישנים בטורבינות גז ואזורים מבודדים של תחנות כוח גרעיניות

תחנות כח תלויות במידה רבה במערכות חיישנים שפועלות בתנאי חום קיצוניים. נסו לדמיין את צינורות הפליטה של טורבינות גז, שבהם הטמפרטורות עלולות לעלות מעל 500 מעלות צלזיוס, או את הפנים של ריאקטורים גרעיניים, שבהם אזורים מבודדים עלולים להגיע לטמפרטורה של כ-400° צלזיוס בעת חשיפה לקרינה. הכבלים המשמשים במיקומים אלו חייבים לשמור על בהירות האותות כדי לאפשר מערכות ניטור של רטט, שינויים בלחץ ושינויי טמפרטורה, מבלי להיכשל. בכך נמנעים תאונות חמורות בעתיד. דוגמה טובה לכך היא כבלי בידוד מינרלי מלופפים בנייר נחושת. כבלים אלו פועלים באופן מהימן בטמפרטורות המתקרבות ל-1000° צלזיוס באזורים החמים של הצינורות, ומאפשרים למנהלים לבדוק את עוצמת המתח שהלהבים של הטורבינה חווים במהלך תקופות פעילות מרובה. ליישומים גרעיניים קיימות גרסאות מיוחדות של כבלים אלו שמסוגלים להתנגד לפגיעות הקרינה, ומבטיחות ניטור תקין של רמות הנוזל הקולט גם במצבי חום גבוה וחשיפה לקרינה. מחקר עדכני בשם 'דוח אמינות הכוח' מראה כי תחנות כח שמשתמשות בכבלים באיכות גבוהה יותר חוו ירידה של כ-38% בעצירות לא מתוכננות. זהו ערך משמעותי מאוד לשמירה על זרימת החשמל בצורה עקיבה וקבועה ברשת.

איזון בין גמישות ותמרור אש בקABELי הפעלה של מولد

מערכות ההפעלה שמנהלות שדות מגנטיים במגניטים דורשות כבלים מיוחדים מסוגים שיכולים לסבול חשיפה מתמדת לחום של 200–250 מעלות צלזיוס באזור הסיבובים. הכבלים חייבים גם לעמוד בזיהומים כמו שמן, נוזלי קירור ובלאי פיזי לאורך זמן. בעת תכנון מערכות אלו, מהנדסים ממקדים את תשומת לבם על מספר גורמים חשובים. ראשית, לכבלים יש להיות מספיק גמישים כדי להיכנס למקומות הצרים בתוך מגניטים הידרואלקטריים. שנית, הם צריכים חומר בידוד עמיד באש, כגון סרט קרמי-סיליקוני, אשר עומד בתקנים כגון IEC 60331-1. ושלישית, הם חייבים לשאת מתחים העולים על 15 קילוולט כאשר מתרחשים שינויים פתאומיים בדרישות החשמל. במערכות חדשות רבות נמצאים כיום כבלים עם בידוד מ־ETFE. סוג זה שומר על תכונות חשמליות טובות גם בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס, ומאפשר כפליים יותר יכולת עקיצה בהשוואה לאופציות הקשיחות המסורתיות. הגמישות המוגברת עוזרת למנוע היווצרות סדקים בבידוד במהלך מחזורי החימום והקירור החוזרים, מה שמהווה אחת הסיבות העיקריות לאי-תפקודן של מערכות כוח ישנות לאורך הזמן.

תעופה וחלליות: עמידה בדרישות קיצוניות של חום ואישור

חיווט סמוך למנועי טיסות ודרישות התאמה לתקנות ה-FAA/ה-EASA

הכבל המותקן קרוב למקומות שבהם מנועי טורבומטוס שורפים דלק חייב לעמוד בטמפרטורות סביבתיות העולות על 600 מעלות צלזיוס. כלומר, עליו לסבול חום קיצוני, לשמור על שלמות מבניתו ולתפקד היטב גם במישורים של התנגדות להצתה, פליטת עשן ורעלנות. מרבית הכבלים המשמשים באזורים החמים הללו עשויים או בבד סיבי מינרלי או עטופים בכיסויים מפולימרים פלואורinated בעלי ניקיון גבוה. חומרים אלו עברו בדיקות חוזרות ונשנות והוכח כי הם שומרים על תכונותיהם החשמליות גם לאחר סדרות רבות של מחזורי חימום וקירור. התקנות של הסוכנות הפדרלית לתעופה (FAA) והסוכנות האירופית לביטחון התעופה (EASA) אינן רשותיות עבור חומרים מסוג זה – הן חובה. הכבלים חייבים לשרוד בדיקות בעירה אנכית של לפחות 60 שניות, לפלוט כמות מזערית של עשן בעת הבעירה, וליצור כמעט אפס אדים רעילים בעת שריפה. התהליך לאישור התחנה כולל הצגת הביצועים של הכבלים בתנאים קיצוניים מגוונים שמיוצרים במעבדות, כגון הפעלה מטמפרטורת הקפאה ועד הפעלה מתמדת בטמפרטורות גבוהות מאוד. כל התקנת כבל שאינה עומדת בדרישות אלו עלולה, באופן ממשי, להשהות את פעילות כל צי המטוסים. מסיבה זו, מהנדסים מחפשים תמיד חומרים שמקיימים בו זמנית שני תנאים: עמידה בדרישות הטמפרטורה ובאותו זמן עמידה בתקנות הבטיחות התעופתיות החמורות.

ייצור רכב חשמלי: כבלים مقاומים לטמפרטורות גבוהות בניהול תרמי

מכוניות חשמליות מייצרות כמות גדולה של חום ברכיביהן הנושאים מתח גבוה, כגון חבילות הסוללות, מנועי הגרירה והפתחים לטעינה מהירה. תופעה זו יוצרת אזורים חמים שטמפרטורתם מגיעה ל-150 מעלות צלזיוס או יותר באזורים מסוימים. כבלים רגילים אינם מתאימים לתנאי הטמפרטורה הקיצוניים הללו. בידודם עלול להתפרק, עלולים להופיע ניצוצות, ובמקרה הגרוע ביותר עלולה להתרחש סיטואציית ריצה תרמית מסוכנת. כאן נכנסים לתמונה כבלי התנגדות לטמפרטורות גבוהות. כבלים מיוחדים אלו נעשים מחומרים כגון גומי סיליקון או פלואורופולימרים, אשר עומדים בבידוד מול מחזורי חימום וקירור חוזרים, וכן עמידים בפני שחיקה וכימיקלים. הם פועלים באופן אמין באיזורים קריטיים בכל רכב, כולל מערכות ניהול הסוללה, החיבורים לממיר (inverter), והחיבורים החשובים לשלבי המנוע, שבהם כל כשל עלול לסכן את בטיחות הנהג או לפגוע קשות בביצועים. ללא צורך במערכות קירור נוספות, כבלים אלו תורמים לחיסכון בשטח ולצמצום המשקל הכולל של הרכב. עם חומרת התקנות כגון UN ECE R100 ו-ISO 6469 בנוגע לדרישות הגנה תרמית לרכב חשמלי, יצרני הרכב משלבים כיום כבלים מיוחדים אלו כבר בשלב העיצוב הראשוני של דגמי הרכבים החדשים שלהם.