Rodzaje przewodów domowych, kabli PVC i Ethernet a przewodnik po kablach telefonicznych

Rodzaje przewodów kablowych: przegląd funkcjonalny

Produkty z kabli i przewodów obejmują szeroką gamę konstrukcji, z których każda została zaprojektowana pod kątem określonej kombinacji wymagań elektrycznych, mechanicznych i środowiskowych. Na najszerszym poziomie kable są klasyfikowane według ich podstawowej funkcji: przesyłanie mocy, transmisja sygnału, transmisja danych lub sterowanie. W każdej kategorii określono materiał przewodnika, typ izolacji, ekranowanie i materiał płaszcza, aby dopasować napięcie znamionowe, obciążalność prądową, zakres częstotliwości, środowisko instalacji i wymagania prawne.

Rozróżnienie pomiędzy drut i kabel jest użytecznym punktem wyjścia. Drut to pojedynczy przewodnik elektryczny — stały lub skręcony — z izolacją lub bez. Kabel to zespół dwóch lub więcej izolowanych przewodów lub pojedynczego izolowanego przewodu z zewnętrznym płaszczem ochronnym, połączonych razem we wspólnej osłonie. W codziennym użyciu terminy te są często używane zamiennie, ale w kontekście specyfikacji technicznych i zamówień publicznych różnica ma znaczenie.

• Kable zasilające: Przesyłaj energię elektryczną od źródła zasilania do obciążenia. Oferta obejmuje okablowanie mieszkaniowe niskiego napięcia po kable przesyłowe wysokiego napięcia o napięciu dziesiątek tysięcy woltów.
• Kable do transmisji danych i sieciowe: Przesyłaj sygnały cyfrowe między urządzeniami. Uwzględnij skrętkę (Ethernet, telefon), konstrukcje koncentryczne i światłowodowe.
• Kable sterujące i oprzyrządowania: Przesyłaj sygnały niskiego poziomu (4–20 mA, 0–10 V) między czujnikami, sterownikami i elementami wykonawczymi w systemach automatyki przemysłowej. Zwykle wieloprzewodowe z ekranowaniem ogólnym lub indywidualnym.
• Kable koncentryczne: Centralny przewodnik otoczony dielektrykiem i ekranem z plecionki lub folii, używany do transmisji sygnału RF w zastosowaniach nadawczych, telekomunikacyjnych i antenowych.
• Kable światłowodowe: Przenoś dane w postaci impulsów świetlnych przez szklane lub plastikowe światłowody, a nie przez prąd elektryczny. Stosowane tam, gdzie wymagana jest duża przepustowość, duża odległość lub odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.
• Kable specjalistyczne: Uwzględnij konstrukcje ognioodporne, bezhalogenowe, opancerzone, zanurzalne, odporne na wysokie temperatury i z izolacją mineralną, spełniające określone wymagania regulacyjne lub środowiskowe.

Rodzaje przewodów domowych: objaśnienie okablowania elektrycznego w budynkach mieszkalnych

Okablowanie elektryczne w budynkach mieszkalnych wykorzystuje kilka znormalizowanych typów kabli, z których każdy jest przypisany do określonych typów obwodów i miejsc instalacji zgodnie z krajowymi przepisami dotyczącymi okablowania. W budownictwie północnoamerykańskim praktyki dotyczące okablowania reguluje NEC (Krajowy Kodeks Elektryczny). Niermy IEC i ich odpowiedniki krajowe (BS 7671 w Wielkiej Brytanii, AS/NZS 3000 w Australii) mają zastosowanie gdzie indziej. Wiedza o tym, który typ przewodu jest właściwy dla danego obwodu, zapobiega naruszeniom przepisów, ryzyku pożaru i kosztownym przeróbkom.

Kabel NM-B (kabel w osłonie niemetalowej / Romex)

NM-B to najpopularniejszy kabel do okablowania domów w budownictwie mieszkaniowym w Ameryce Północnej. Składa się z dwóch lub trzech indywidualnie izolowanych przewodów miedzianych oraz gołego miedzianego przewodu uziemiającego, wszystkie zamknięte w termoplastycznej osłonie zewnętrznej. NM-B jest przeznaczony wyłącznie do stosowania w suchych pomieszczeniach wewnętrznych — nie nadaje się do stosowania w obszarach wilgotnych, przejściach podziemnych lub odsłoniętych instalacjach zewnętrznych. Używane są stiardowe rozmiary obwodów Przewód 14 AWG do obwodów 15 A i 12 AWG dla obwodów 20-amperowych . Oznaczenie „B” wskazuje temperaturę znamionową przewodu 90°C.

Kabel UF-B (podziemny kabel zasilający)

Kabel UF-B jest zbudowany podobnie do NM-B, ale ma przewodniki otoczone bezpośrednio w solidnym związku PVC, a nie indywidualnie osłonięte w luźnej osłonie zewnętrznej. Ta solidna konstrukcja zapewnia odporność na wilgoć i światło słoneczne, dzięki czemu UF-B nadaje się do bezpośredniego zakopania w ziemi bez przewodów do oświetlenia zewnętrznego, budynków gospodarczych i obwodów krajobrazowych. Można go również instalować w wilgotnych lub mokrych miejscach nad ziemią, gdzie stosowanie NM-B jest zabronione.

Przewód THHN/THWN

THHN (termoplastyczny, odporny na wysoką temperaturę płaszcz z nylonu) i THWN (termoplastyczny, odporny na ciepło i wodę płaszcz z nylonu) to przewody jednożyłowe przeznaczone do przeciągania przez kanał, a nie do stosowania jako samodzielne kable. Stanowią standardowy wybór do okablowania kanałowego w garażach, piwnicach i wszelkich instalacjach, w których przewody biegną wewnątrz EMT, sztywnego przewodu kablowego lub przewodu PCV. Przewody THHN/THWN są dostępne w szerokiej gamie kolorów izolacji oznaczonych kolorami w celu identyfikacji funkcji obwodu. Obecnie najbardziej popularna jest podwójna klasa THHN/THWN-2, obejmująca zarówno instalacje suche (90°C), jak i mokre (75°C).

Kabel opancerzony (AC) i kabel w osłonie metalowej (MC)

Zarówno w kablu AC (powszechnie nazywanym BX), jak i w kablu MC zastosowano elastyczną metalową zbroję – albo połączone ze sobą paski stalowe lub aluminiowe – jako zewnętrzną osłonę, a nie plastik. Pancerz zapewnia mechaniczną ochronę przed uszkodzeniami fizycznymi, a w kablu MC służy jako ścieżka uziemiająca w połączeniu z wewnętrznym przewodem uziemiającym. Obydwa typy są stosowane w budownictwie komercyjnym oraz w zastosowaniach mieszkaniowych, gdzie kod wymaga dodatkowej ochrony – na przykład odsłonięte przejścia w niewykończonych piwnicach lub garażach.

Kabel wejściowy serwisu (SE i USE)

Kabel SE (Service Entrance) przenosi energię z licznika mediów do głównego panelu dystrybucyjnego. Wykorzystuje przewody aluminiowe lub miedziane o dużej średnicy — zwykle od 2 AWG do 4/0 AWG — z płaszczem zewnętrznym odpornym na wilgoć. USE (Underground Service Entrance) to wariant umożliwiający bezpośrednie zakopanie podziemnych przewodów zasilających z transformatorów montowanych na podkładkach lub podziemnych przyłączy mediów.

Przewód elektryczny w izolacji PVC: konstrukcja i właściwości

Polichlorek winylu (PVC) jest najpowszechniej stosowanym na świecie materiałem izolacyjnym i osłonowym w przewodach i kablach elektrycznych. Połączenie właściwości izolacji elektrycznej, wytrzymałości mechanicznej, odporności chemicznej, ognioodporności i niskich kosztów surowców sprawia, że ​​jest to domyślny wybór w zastosowaniach związanych z okablowaniem mieszkaniowym, komercyjnym i przemysłowym.

Dlaczego PVC jest używany do izolacji przewodów

Mieszanka PVC do izolacji przewodów zawiera plastyfikatory, stabilizatory i dodatki zmniejszające palność, aby osiągnąć wymagane właściwości elektryczne i mechaniczne. Kluczowe cechy wydajności obejmują:

• Wytrzymałość dielektryczna: Standardowa izolacja PVC wytrzymuje natężenie pola elektrycznego wynoszące 10–20 kV/mm , więcej niż wystarczające dla napięcia znamionowego 600 V większości przewodów budowlanych.
• Ocena temperatury: Standardowy PVC jest przystosowany do ciągłej temperatury przewodu wynoszącej 70°C (klasa PVC/A). Preparaty o wyższej wydajności osiągają temperaturę 90°C (stosowane w przewodnikach THHN i NM-B). Powyżej 105°C preferowany jest usieciowany polietylen (XLPE) lub guma silikonowa zamiast PVC.
• Ognioodporność: Zawartość chloru w PCV w naturalny sposób tłumi rozprzestrzenianie się płomienia. Większość standardowych mieszanek drutów z PVC jest samogasnąca po usunięciu źródła zapłonu, spełniając wymagania normy IEC 60332 lub UL dotyczące testu płomienia.
• Odporność na oleje i chemikalia: PVC jest odporny na szeroką gamę olejów, kwasów i zasad, dzięki czemu drut w izolacji PVC nadaje się do środowisk przemysłowych, w których spodziewany jest przypadkowy kontakt chemiczny.
• Odporność na wilgoć: PVC ma niską absorpcję wody, zachowując swoje właściwości izolacyjne w wilgotnych i mokrych miejscach, jeśli jest odpowiednio sformułowany.

Ograniczenia izolacji PCV

Izolacja PVC ma dwa istotne ograniczenia w zastosowaniach krytycznych dla bezpieczeństwa. Po pierwsze, gdy się pali, uwalnia się PVC gazowy chlorowodór i gęsty czarny dym , które są wysoce toksyczne i żrące dla elektroniki w zamkniętych przestrzeniach. Doprowadziło to do przyjęcia związków LSZH (Low Smoke Zero Halogen) w tunelach, lotniskach, centrach danych i budynkach użyteczności publicznej, gdzie głównym problemem jest toksyczność dymu w scenariuszu ewakuacji pożarowej. Po drugie, PCW staje się kruchy w temperaturach poniżej -15°C do -30°C, w zależności od składu plastyfikatora, co ogranicza jego zastosowanie w instalacjach zewnętrznych w bardzo zimnym klimacie bez dodatkowej ochrony.

Typowe typy przewodów w izolacji PVC

• H07V-U / H07V-R / H07V-K (IEC): Jednożyłowy drut budowlany w izolacji PVC, dostępny w wersjach z żyłami litymi (U), linkowymi (R) i giętkimi (K). Napięcie znamionowe 450/750 V. Ogólnoeuropejski standard odpowiadający północnoamerykańskiemu THHN.
• NYM / NYY (niemiecki/europejski): Kable wielożyłowe w izolacji PVC i powłoce PVC do układania na stałe. NYY to cięższa wersja z płaszczem zewnętrznym, zatwierdzona do bezpośredniego zakopywania.
• BV/RV (standard chiński): Jednożyłowy drut w izolacji PVC, szeroko stosowany w azjatyckim budownictwie mieszkaniowym i komercyjnym. BV używa przewodów stałych; RV wykorzystuje elastyczne przewody linkowe do okablowania panelu i połączeń sprzętu.

Kabel Ethernet a kabel telefoniczny: kluczowe różnice

Zarówno kable Ethernet, jak i kable telefoniczne są konstrukcjami typu skrętka dwużyłowa i z zewnątrz wyglądają prawie identycznie — w obu zastosowano przewodniki miedziane o małej średnicy, izolację PVC lub LSZH i podobne całkowite średnice płaszcza. Różnice polegają na liczbie przewodów, współczynniku skrętu, typie złącza, specyfikacjach elektrycznych i zakresie częstotliwości, do obsługi którego każdy z nich został zaprojektowany.

Kabel telefoniczny (POTS / okablowanie strukturalne)

Tradycyjny kabel telefoniczny (zwany także przewodem stacyjnym lub skrętką telefoniczną) przenosi analogowe sygnały głosowe na bardzo niskich częstotliwościach — wykorzystuje standardowe pasmo głosowe POTS (Plain Old Telephone Service). 300 Hz do 3,4 kHz . Typowa dwuliniowa instalacja telefoniczna wykorzystuje kabel 4-żyłowy (dwie skrętki) z żyłami z zakresu 22–26 AWG, zakończony złączami RJ11 lub RJ14. Współczynnik skrętu jest luźny w porównaniu z kablem do transmisji danych, ponieważ sygnały analogowe o niskiej częstotliwości nie wymagają dużych współczynników skrętu, aby zachować integralność sygnału.

Kabel telefoniczny DSL (Digital Subscriber Line) to wariant o wyższej specyfikacji tej samej podstawowej konstrukcji – nadal zakończony złączami RJ11 i wykorzystujący istniejącą parę telefoniczną – ale zaprojektowany do obsługi częstotliwości do 17 MHz (VDSL2) lub wyższych na tej samej parze miedzianej używanej do transmisji głosu. Wymagania dotyczące jakości kabli dla szybkich łączy DSL w znacznym stopniu pokrywają się z wymaganiami niższych kategorii kabli do transmisji danych.

Kabel Ethernet (okablowanie strukturalne)

Kabel Ethernet to kabel 8-żyłowy (4 skrętki) zaprojektowany do przesyłania danych na wysokich częstotliwościach przy ściśle kontrolowanych parametrach elektrycznych. Kluczowe specyfikacje to szerokość pasma (MHz), tłumienie, przesłuch (NEXT, FEXT) i impedancja — wszystkie te parametry muszą spełniać określone ograniczenia w zakresie częstotliwości znamionowej kabla. Ocena kategorii określa obsługiwaną szybkość transmisji danych i maksymalną częstotliwość:

• Kot5e: Pasmo 100 MHz, obsługuje Gigabit Ethernet (1000BASE-T) do 100 m. Minimalna dopuszczalna kategoria dla nowych instalacji.
• Kategoria 6: Pasmo 250 MHz, obsługuje 10 Gigabit Ethernet do 55 m. Wykorzystuje mniejsze współczynniki skrętu i często centralny separator splajnów, aby zmniejszyć przesłuchy między parami.
• Kat6A: Pasmo 500 MHz, obsługuje 10 Gigabit Ethernet do pełnej długości kanału 100 m. Wymaga kabla o większej średnicy i bardziej rygorystycznych praktyk instalacyjnych, aby osiągnąć wydajność przesłuchu obcego.
• Kat8: Pasmo 2000 MHz obsługuje 25/40 Gigabit Ethernet do 30 m. Używany w połączeniach przełączników na górze szafy w centrach danych zamiast ogólnego okablowania poziomego.

Kable Ethernet zakończone są złączami RJ45 — fizycznie szerszymi niż złącza telefoniczne RJ11 i posiadającymi 8 styków zamiast 4 lub 6 złączy telefonicznych. Wtyczka RJ45 nie pasuje do gniazda RJ11, chociaż wtyczkę RJ11 można włożyć do gniazda RJ45 – co jest częstym źródłem nieporozumień podczas zmiany przeznaczenia istniejącego okablowania strukturalnego.

Czy kabel telefoniczny może być używany w sieci Ethernet?

Standardowy kabel telefoniczny nie obsługuje nowoczesnej sieci Ethernet. Ma tylko 2 pary (4 przewody) w porównaniu z 4 parami (8 przewodów) wymaganymi w przypadku Gigabit Ethernet, a jego właściwości elektryczne — tłumienie, przesłuch i impedancja — nie są kontrolowane zgodnie ze specyfikacjami klasy danych. Starsza wersja Ethernet 10BASE-T (10 Mb/s) technicznie wykorzystuje tylko 2 pary i może działać na kablu telefonicznym na krótkich dystansach, ale żaden obecny standard sieci nie zapewnia prędkości na tyle praktycznych, aby uzasadniać zmianę przeznaczenia okablowania telefonicznego zamiast instalowania odpowiedniego okablowania strukturalnego.

Wybór odpowiedniego kabla do zastosowania

Najczęstszym błędem w okablowaniu w projektach mieszkaniowych i komercyjnych jest określenie kabla na podstawie wyglądu lub przybliżonego podobieństwa, a nie rzeczywistych wymagań elektrycznych i instalacyjnych obwodu. Kabel, który wygląda prawidłowo na półce, może mieć za niskie napięcie, być nieodpowiedni dla środowiska instalacji lub niekompatybilny ze sprzętem końcowym — wszystko to powoduje problemy związane z bezpieczeństwem i zgodnością, których naprawienie po instalacji jest kosztowne.

Dla okablowanie zasilania minimalne wymagania specyfikacji obejmują napięcie znamionowe, obciążalność prądową (natężenie prądu) w temperaturze otoczenia instalacji, przydatność do montażu w wilgotnym lub suchym miejscu oraz to, czy metodą instalacji jest instalacja w kanale kablowym, w ziemi bezpośrednio czy na wolnym powietrzu. NM-B obejmuje większość obwodów wewnętrznych budynków mieszkalnych w Ameryce Północnej; THHN w kanale kablowym przeznaczony jest do zastosowań w garażach, piwnicach i obiektach komercyjnych; UF-B obsługuje wybiegi zewnętrzne zakopane bezpośrednio w ziemi.

Dla okablowanie danych Cat6 stanowi praktyczną podstawę dla każdej nowej instalacji okablowania strukturalnego — koszt krańcowy w porównaniu z Cat5e jest minimalny, a przestrzeń na przyszłe modernizacje sieci jest znacząca. Cat6A jest objęty gwarancją w instalacjach, w których łączność 10 Gigabitów przy pełnej długości kanału 100 metrów jest wymogiem bieżącym lub krótkoterminowym, na przykład w budynkach komercyjnych, miejscach pracy intensywnie przetwarzających dane i okablowaniu krosowym serwerowni.

Dla Wybór izolacji PVC vs. LSZH czynnikiem decydującym jest miejsce instalacji i obowiązujące przepisy budowlane. LSZH jest obowiązkowy w wielu jurysdykcjach w przypadku kabli instalowanych w pomieszczeniach wentylacyjnych (plenum), zamkniętych przestrzeniach publicznych, infrastrukturze transportowej i wszędzie tam, gdzie toksyczność dymu podczas pożaru stwarza podwyższone ryzyko. Standardowy PVC pozostaje akceptowalny i opłacalny w przypadku większości ogólnego okablowania przemysłowego i mieszkaniowego niepodlegającego tym wymaganiom.