作者：Jeff Shepard

　　需要由靈活的多芯控制電纜支持的穩(wěn)健連接來(lái)確保裝配廠、輸送系統(tǒng)、拾放設(shè)備以及食品和飲料加工等工業(yè)運(yùn)營(yíng)的可靠運(yùn)行。選擇和指定控制電纜可能看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要考慮大量的應(yīng)用需求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括UL耐油等級(jí)I和II，以及UL 1581垂直燃燒耐火測(cè)試;該電纜必須提供 UL 1277 沖擊和擠壓測(cè)試中定義的機(jī)械保護(hù)，并且能夠在 -40°C 至 +90°C 的工作溫度下承受超過(guò) 800 萬(wàn)次的連續(xù)彎曲。為了滿(mǎn)足這些要求，它采用采用特殊配方的 PVC 護(hù)套的細(xì)絞銅導(dǎo)體電纜，適用于惡劣環(huán)境。屏蔽電纜適用于需要抑制電磁干擾 (EMI) 的應(yīng)用。

　　本文詳細(xì)介紹了高柔性電纜的優(yōu)點(diǎn)以及最適合在耐油、阻燃和機(jī)械保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的背景下使用這些電纜的應(yīng)用。然后回顧了工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型、柔性電纜類(lèi)別和結(jié)構(gòu)選項(xiàng)，并研究了纜普的?LFLEX FD 890/FD 890 CY多芯電纜的適用范圍。最后以來(lái)自纜普的屏蔽和非屏蔽柔性電纜的示例作為結(jié)尾。纜普審查了電纜密封套在標(biāo)準(zhǔn)和 EMI 敏感應(yīng)用中的使用。

　　耐油性

　　油在各種工業(yè)機(jī)器中用作潤(rùn)滑劑或冷卻劑，它的存在會(huì)給柔性電纜的運(yùn)行和壽命帶來(lái)重大危險(xiǎn)。并非所有工業(yè)電纜上使用的絕緣材料在有油的情況下都會(huì)產(chǎn)生相同的反應(yīng)。材料的配方是影響它們反應(yīng)的一個(gè)差異因素。絕緣材料的一個(gè)關(guān)鍵因素是增塑劑的存在，以支持靈活性并提供抗疲勞性。

　　根據(jù)絕緣材料的不同，油會(huì)被吸收，或者增塑劑會(huì)滲出。在任何一種情況下，絕緣體的拉伸性能(如柔韌性)都會(huì)顯著降低。流程如下(圖1)：

　　首先，當(dāng)油接觸聚氯乙烯 (PVC) 或聚烯烴絕緣化合物時(shí)，它們會(huì)與增塑劑發(fā)生相互作用。

　　如果絕緣材料是聚烯烴，油會(huì)被吸收，導(dǎo)致膨脹并削弱絕緣性能。

　　如果絕緣材料是 PVC，油會(huì)導(dǎo)致增塑劑滲出并導(dǎo)致絕緣層硬化。

　　圖 1：當(dāng)油接觸電纜絕緣層(左)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致聚烯烴膨脹并變?nèi)?中)，并且可能導(dǎo)致 PVC 失去一些增塑劑材料，從而使電纜變硬(右)。 (圖片來(lái)源：萊普)

　　用于連續(xù)彎曲應(yīng)用的電纜(例如纜普的 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY)需要滿(mǎn)足兩個(gè)級(jí)別的 UL 耐油測(cè)試：

　　I 級(jí)將電纜置于 100°C 的油中四天。電纜必須保留 50% 的未老化拉伸強(qiáng)度和 50% 的未老化伸長(zhǎng)能力。

　　II 級(jí)將電纜置于 75°C 的油中 60 天。電纜必須保留 65% 的未老化拉伸強(qiáng)度和 65% 的未老化伸長(zhǎng)能力。

　　阻燃性

　　纜普定義了七個(gè)阻燃等級(jí)：FR-00 至 FR-06。 FR-00表示易燃燃燒的電纜。另一方面，F(xiàn)R-06 表示具有高阻燃性的電纜。 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 連續(xù)柔性電纜的額定值為 FR-02，并使用 UL VW-1 (UL 1581) 垂直燃燒測(cè)試進(jìn)行測(cè)試。

　　在該測(cè)試中，tirrill 帶式燃燒器可以控制空氣和燃?xì)饬髁?。?duì)樣品施加指定的火焰 15 秒，然后移開(kāi)。 15 秒后或當(dāng)樣品停止燃燒時(shí)(以較長(zhǎng)者為準(zhǔn))重新施加火焰。該測(cè)試包括五次 15 秒的火焰應(yīng)用。為了通過(guò)測(cè)試，樣品不得發(fā)出火焰或發(fā)光顆粒，并且燃燒器底部的手術(shù)棉不得被點(diǎn)燃。 IEC 60332-1 與 UL VW-1 相對(duì)應(yīng)，火焰施加時(shí)間因電纜直徑而異。

　　機(jī)械保護(hù)

　　機(jī)械保護(hù)的要求差異很大。在某些情況下，電纜需要能夠承受意外事故，例如被墜落物體擊中或被叉車(chē)或其他車(chē)輛碾壓。針對(duì)不同級(jí)別的防護(hù)，有多種沖擊和擠壓測(cè)試。 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 連續(xù)柔性電纜的評(píng)級(jí)為 MP-02，如 UL 1277 沖擊和擠壓測(cè)試中所定義(表 1)。

　　表 1：纜普的 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 連續(xù)柔性電纜的機(jī)械保護(hù)等級(jí)為 MP-02。 (表格來(lái)源：Lapp)

　　運(yùn)動(dòng)類(lèi)型

　　工業(yè)系統(tǒng)中存在三種基本運(yùn)動(dòng)類(lèi)型(圖 2)：

　　柔性電纜用于經(jīng)歷隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的非自動(dòng)化應(yīng)用。典型應(yīng)用包括機(jī)床和便攜式設(shè)備。

　　連續(xù)彎曲電纜在自動(dòng)化系統(tǒng)中經(jīng)歷持續(xù)的線性運(yùn)動(dòng)，并在彎曲過(guò)程中經(jīng)歷連續(xù)的力。應(yīng)用包括水平和垂直 C 型軌道、拖鏈、動(dòng)力鏈、自動(dòng)化裝配等。它們可以以超過(guò)每秒 5 米的速度來(lái)回移動(dòng)，并承受大于重力加速度五倍的力。

　　扭力電纜在三個(gè)維度上承受彎曲和扭轉(zhuǎn)。常見(jiàn)應(yīng)用包括工業(yè)機(jī)器人、拾放機(jī)和裝配操作。

　　圖 2：工業(yè)系統(tǒng)中遇到的三種常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)類(lèi)型包括隨機(jī)彎曲(左)、連續(xù)彎曲(中)和扭轉(zhuǎn)(右)。 (圖片來(lái)源：萊普)

　　比較連續(xù)柔性電纜時(shí)必須考慮幾個(gè)變量，包括彎曲半徑、距離、加速度、速度和重量。電纜規(guī)格需要與特定應(yīng)用需求相匹配。纜普的 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 連續(xù)柔性電纜的連續(xù)彎曲等級(jí)為 CF-02，可承受高達(dá) 800 萬(wàn)次彎曲周期(表 2)。它們的最小彎曲半徑額定值為非屏蔽電纜電纜直徑的 7.5 倍和屏蔽電纜電纜直徑的 10 倍。 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 系列包括多種電纜設(shè)計(jì)，具有不同數(shù)量的導(dǎo)線、不同的直徑和不同的重量，以滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求。

　　表 2：纜普的 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 電纜的評(píng)級(jí)為 CF-02，適合中等連續(xù)彎曲。 (表格來(lái)源：Lapp)

　　電纜類(lèi)別和結(jié)構(gòu)

　　工業(yè)電纜通常以電線的橫截面積而不是直徑來(lái)指定。橫截面積是一個(gè)有價(jià)值的指標(biāo)，因?yàn)樗c電線的強(qiáng)度和重量成正比，與其電阻成反比。它還與最大載流能力有關(guān)。但它有其局限性。

　　有些銅的電阻率高于其他銅。如果被檢查的電線使用相同等級(jí)的銅，則橫截面積只能用于比較。 VDE 0295 / IEC 60228 通過(guò)按電阻而不是物理尺寸對(duì)電線進(jìn)行分類(lèi)來(lái)解決這些挑戰(zhàn)。

　　除了單根電線的特性外，工業(yè)電纜還由導(dǎo)體的數(shù)量和尺寸以及每個(gè)導(dǎo)體中的線股數(shù)量來(lái)定義。 VDE 0295 根據(jù)靈活性和溫度能力定義了幾類(lèi)導(dǎo)體，包括：

　　1 類(lèi)是實(shí)心導(dǎo)體。

　　2 類(lèi)是為固定安裝而設(shè)計(jì)的絞合導(dǎo)體。

　　5 類(lèi)是細(xì)絞軟導(dǎo)體。

　　6 類(lèi)使用超細(xì)電線作為非常靈活的導(dǎo)體。纜普的 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 中的導(dǎo)體超出了 6 類(lèi)的要求。

　　除了基于電纜絞合的靈活性來(lái)定義之外，工業(yè)電纜還由其結(jié)構(gòu)來(lái)定義。這些電纜的三種最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)是(圖 3)：

　　單絞或絞絞導(dǎo)體以相同捻向和捻距絞合在一起。這些電纜適用于固定應(yīng)用。

　　同心反螺旋導(dǎo)體由明確的螺旋狀導(dǎo)體層組成。每層具有相反的捻向和增加的捻距。這些電纜適合連續(xù)彎曲設(shè)計(jì)。

　　同心單絞線導(dǎo)體被一層或多層螺旋絞線導(dǎo)體包圍，絞線方向相同，并且每個(gè)后續(xù)層的絞線長(zhǎng)度不斷增加。這些電纜適用于扭轉(zhuǎn)和連續(xù)彎曲應(yīng)用。

　　圖 3：?jiǎn)螌踊蚴鵂铍娎|適合固定應(yīng)用，同心反螺旋電纜適合連續(xù)彎曲應(yīng)用，同心單層電纜適合扭轉(zhuǎn)或連續(xù)彎曲應(yīng)用。 (圖片來(lái)源：萊普)

　　連續(xù)柔性電纜

　　纜普的連續(xù)柔性電纜的額定電壓為 600 V，溫度范圍為 -5°C 至 +90°C(固定應(yīng)用為 -40°C 至 +90°C)。 ?LFLEX FD 890 非屏蔽電纜的尺寸為 20 AWG 至 2 AWG，屏蔽電纜的尺寸為 20 AWG 至 6 AWG。 ?LFLEX FD 890 CY 屏蔽電纜具有整體鍍錫銅編織層，可提供 85% 的覆蓋率，建議在需要抑制 EMI 時(shí)使用。 (圖4)。

　　圖 4：纜普提供 ?LFLEX FD 890 非屏蔽連續(xù)柔性電纜(頂部)和屏蔽 ?LFLEX FD 890 CY 連續(xù)柔性電纜(底部)。 (圖片來(lái)源：萊普)

　　非屏蔽 ?LFLEX FD 890 電纜的示例包括：

　　8920034，三芯 20 AWG 電纜，外徑為 6.7 毫米，銅重為 10 磅每千英尺 (lbs/mft)，總重量約為 43 lbs/mft

　　8920044，四芯 20 AWG 電纜，外徑 7.4 毫米，銅重 16 磅/mft，總重量約 53 磅/mft

　　屏蔽 ?LFLEX FD 890 CY 電纜示例包括：

　　8918034S，三芯 18 AWG 電纜，外徑 9.5 毫米，銅重 40 磅/米，總重量約 91 磅/米

　　8914044S，四芯 14 AWG 電纜，外徑為 14.0 mm，銅重為 103 lbs/mft，總重量約為 181 lbs/mft

　　8912044S，四芯 12 AWG 電纜，外徑 16.5 mm，銅重 160 lbs/mft，總重量約 302 lbs/mft

　　電纜接頭

　　電纜密封套用于將電纜插入外殼中。它們牢固地密封電纜和外殼，并消除電纜的應(yīng)力。它們還可以保護(hù)外殼內(nèi)部免受灰塵、濕氣和其他污染物的影響，并確保組裝堅(jiān)固可靠。纜普電纜密封套按照 DIN EN 62444 進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試。纜普提供的電纜密封套示例包括以下內(nèi)容(圖 5)：

　　SKINTOP MS-SC 黃銅電纜密封套具有低電阻屏蔽觸點(diǎn)和高導(dǎo)電性、柔性 EMC 觸點(diǎn)，如53112920

　　SKINTOP SL/SLR 聚酰胺電纜密封套，如53015200 — 耐用、不漏液、易于組裝的應(yīng)力消除電纜密封套(無(wú)需 EMI 控制時(shí))

　　圖 5：除了環(huán)境密封和應(yīng)力消除(左和中)之外，纜普還提供用于 EMI 控制的黃銅電纜密封套以及適用于不需要 EMI 控制的應(yīng)用的聚酰胺電纜密封套(右)。 (圖片來(lái)源：萊普)

　　概括

　　連續(xù)柔性電纜支持裝配操作、輸送機(jī)、拾放設(shè)備以及食品和飲料加工等工業(yè)系統(tǒng)。纜普的 ?LFLEX FD 890/FD 890 CY 電纜滿(mǎn)足或超過(guò)耐油、阻燃和機(jī)械保護(hù)的行業(yè)要求，額定彎曲次數(shù)高達(dá) 800 萬(wàn)次。它們有多種尺寸可供選擇，有帶屏蔽和不帶屏蔽的，并且可以與公司的電纜密封套一起使用，以提供環(huán)境堅(jiān)固的解決方案。