Elektrische Anlagen: Normen, Leiter und Isolatoren

Kapitel 3

Codes und Standards

Das Design der elektrischen Anlagen erfolgt in einem rechtlichen Rahmen. Ein Engineering-Projekt ist eine technisch und wirtschaftlich angemessene Reaktion, die den Standards und Kodizes entspricht.

In Mexiko bilden die NTIE (Technische Normen für elektrische Anlagen), erteilt von der Generaldirektion für Normung, den erwähnten rechtlichen Rahmen.

Andere Standards sind nicht verbindlich, können aber in Bereichen, die nicht durch die NTIE abgedeckt werden, unterstützend wirken:

a) Der NEC (National Electrical Code US) kann bei einigen Anwendungen sehr nützlich sein.

b) Der LPC-Code (Schutz gegen Stromschlag USA) ist ein Kapitel der NFPA. Mexikanische Projekte werden durch diesen Code unterstützt, da die NTIE dieses Thema wenig tiefgehend behandelt.

Kapitel 4

Elektrische Leiter und Isolatoren

Dieses Konzept bezieht sich auf Körper, die in der Lage sind, elektrischen Strom zu leiten oder zu übertragen.

Ein elektrischer Leiter besteht hauptsächlich aus dem Leiter selbst, meist aus Kupfer.

Dieser kann als Draht, d.h. ein einzelner Strang, oder als Kabel, das aus mehreren verdrillten Fäden oder Drähten besteht, vorliegen.

Die bei der Herstellung von elektrischen Leitern verwendeten Materialien sind Kupfer und Aluminium.

Obwohl beide Metalle eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aufweisen, ist Kupfer aufgrund seiner bemerkenswerten mechanischen und elektrischen Vorteile der Hauptbestandteil bei der Herstellung von Leitern.

Die Verwendung eines Materials als Leiter hängt von seinen elektrischen Eigenschaften (Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten), mechanischen Eigenschaften (Verschleißfestigkeit, Geschmeidigkeit), der spezifischen Verwendung und den Kosten ab.

Diese Eigenschaften machen Kupfer bei der Herstellung von elektrischen Leitern bevorzugt.

Bei der Herstellung von Drähten wird Elektrolytkupfer mit einer hohen Reinheit von 99,99 % verwendet.

Je nach Anwendung wird diese Art von Kupfer in den folgenden Härtegraden oder Temperamenten angeboten: hart, halbhart und weich oder geglüht.

Typen von Kupfer für elektrische Leiter

Hartes Kupfer:

Leitfähigkeit von 97 % im Vergleich zu reinem Kupfer.

Aus diesem Grund wird es bei der Herstellung von blanken Leitern für die Freileitungsübertragung verwendet, die eine gute mechanische Festigkeit erfordern.

Weiches Kupfer:

100 % Leitfähigkeit

Es ist flexibel und duktil und wird bei der Herstellung von isolierten Leitern verwendet.

Der Leiter wird hinsichtlich seiner Größe und seines Kalibers identifiziert, die in Millimetern und mm² oder amerikanisch in AWG oder MCM mit einem entsprechenden mm² ausgedrückt werden.

Die Komponenten von elektrischen Leitern

Diese sind drei sehr unterschiedliche:

1. Die Seele oder das leitende Element.
2. Isolation.
3. Schutzabdeckungen.

Die Seele oder das leitende Element

Sie besteht aus Kupfer und hat das Ziel, einen Weg für die elektrische Energie von den Erzeugungsanlagen zu den Verteilungszentren (Umspannwerke, Netze und Verbindungen) zu schaffen, die die verschiedenen Verbrauchszentren (Industrie-, Wohngruppen usw.) versorgen.

Die Art der Organisation hängt von der Klassifizierung der Seele von elektrischen Leitern ab. Wir haben also:

Nach seiner Beschaffenheit

Draht: Leiter, dessen Seele aus einem einzigen Element oder Draht besteht.

Wird für Freileitungen verwendet, als blanke oder isolierte Leiter, in elektrischen Anlagen im Freien, in Kanälen oder direkt auf Isolatoren.

Kabel: Elektrischer Leiter, dessen Seele aus einer Reihe von Drähten oder Kabeln mit geringem Querschnitt besteht, was ihm eine große Flexibilität verleiht.

Nach der Anzahl der Leiter

Einzelleiter: Elektrischer Leiter mit einer einzigen leitfähigen Seele, mit oder ohne Schutzhülle isoliert.

Mehradrig: Leiter mit zwei oder mehr Adern, die jeweils in ihrer eigenen Isolationsschicht und mit einer oder mehreren gemeinsamen Schutzabdeckungen gewickelt sind.

Isolierung

Der Zweck der Isolierung eines Leiters ist es, zu verhindern, dass der durch ihn fließende Strom mit Menschen oder Gegenständen in Kontakt kommt, seien es Erzeugnisse, Geräte oder andere Gegenstände, die Teil einer Installation sind. Ebenso muss die Isolierung verhindern, dass Leiter mit unterschiedlicher Spannung in Kontakt treten können.

Die von Anfang an verwendeten Isoliermaterialien waren polymere Substanzen, die als chemische Materialien oder chemische Körper definiert wurden, die durch die Verbindung vieler identischer Moleküle zu einem neuen, dicken Molekül gebildet werden.

Früher waren die Isolatoren natürlichen Ursprungs, Guttapercha und Papier. Die Technologie ersetzte sie später durch aktuelle künstliche Isolatoren, die üblicherweise bei der Herstellung von elektrischen Leitern verwendet werden.

Verschiedene Arten von Isolierungen für Leiter werden aufgrund ihres technischen und mechanischen Verhaltens gewählt, wobei die Umgebung und die Belastungen berücksichtigt werden, denen die Leiter ausgesetzt sind, wie z. B. Beständigkeit gegen Chemikalien, Sonnenlicht, Feuchtigkeit, hohe Temperaturen, Feuer usw. Als Materialien für die Isolierung von Drähten können wir PVC oder Polyvinylchlorid, Polyethylen, PE, Gummi, Kautschuk, Neopren und Nylon erwähnen.

Wenn der Entwurf des Leiters keinen anderen Schutz vorsieht, wird die Isolierung als integral bezeichnet, da die Isolierung gleichzeitig ihre Aufgabe und die Beschichtung erfüllt.

Wenn der Leiter einen anderen Schutz auf dem isolierenden Polymer hat, wird dieser als Gehäuse, Mantel oder Abdeckung bezeichnet.

Schutzabdeckungen

Das Hauptziel dieses Teils eines Leiters ist es, die Integrität der Isolierung und der leitenden Seele vor mechanischen Beschädigungen wie Kratzern, Prellungen usw. zu schützen.

Wenn mechanische Schutzvorrichtungen aus Stahl, Messing oder einem anderen haltbaren Material bestehen, wird dies als „Armierung“ bezeichnet. Der „Rahmen“ kann aus Klebeband, Draht oder Litze bestehen.

Der Leiter kann auch mit elektrischen Schutzarten ausgestattet sein, die aus Aluminium- oder Kupferfolien bestehen. Wenn dieser Schutz jedoch aus Kupferdrähten besteht, wird er als „Schirm“ oder „Abschirmung“ bezeichnet.

Seele - Leitend - Isolierend - Schutzhülle

Klassifizierung von elektrischen Leitern nach ihrer Isolation oder Anzahl der Adern

Der wichtigste Teil eines Stromversorgungssystems besteht aus Leitern.

Bei der Konzeption eines Systems zur Stromversorgung oder zur Steuerung von Informationen sind bestimmte Parameter zu beachten, die für die Spezifikation der Verkabelung relevant sind.

• System V, Typ (DC oder AC), Phase und neutraler Strom, zentraler Erdungspunkt.
• Strom- oder Leistungsversorgung.
• Betriebstemperatur, Umgebungstemperatur und thermischer Widerstand der Umgebung.
• Art der Installation, Abmessungen (Tiefe, Radien, Abstand zwischen den Öffnungen usw.).
• Überlastungen oder intermittierende Belastungen.
• Art der Isolation.
• Schutzhülle.

Alle diese Parameter sind eng mit der Art der Isolierung und der Konstruktion von elektrischen Leitern verbunden. Die Art der Verwendung muss vor diesem Hintergrund entschieden werden.

Dementsprechend können die Leiter nach ihrer elektrischen Isolierung, ihrem Aufbau und der Anzahl der Adern in einadrige und mehradrige Leiter eingeteilt werden.

Unter Berücksichtigung ihrer Art, Verwendung, Umgebung und des Verbrauchs werden elektrische Leiter wie folgt eingeteilt:

Leiter für Verteilung und Leistung:

Anwendung: Strom- und Beleuchtungsanlagen (Luft, Grundwasser und Innenräume).

Gepanzerte Kabel:

Verwendung: Schutz in unterirdischen Schächten und Galerien (Kanäle, Trassen, Freileitungen und U-Bahn).

Gepanzerte Kabel

Leitungen:

Anwendung: Für leichte Geräte, Stromversorgung, Radios, Lampen, Staubsauger, Entsafter usw. Stromversorgung von Industriemaschinen und elektrischen Geräten, Geräten und Heizgeräten (Waschmaschinen, Poliermaschinen, Kühlschränke, Öfen, Grills, Herde und Öfen usw.).

Tragbare Kabel:

Verwendung: Elektroschweißgeräte, Lokomotiven und Traktoren in Bergwerken unter Tage. Kräne, Bagger und Bohrgeräte für den Bergbau. Beständig gegen: Wetter, Chemikalien, Feuer und hohe mechanische Belastungen und Stöße, Schnitte und Einwirkungen.

Seekabel:

Verwendung: In Unterwasserbereichen oder vollständig untergetaucht, mit mechanischem Schutz, der sie widerstandsfähig gegen Strömung und Meeresboden macht.

Marine-Kabel:

Verwendung: Entwickelt für die Installation auf Schiffen in Stromverteilungs- und Beleuchtungskreisen.

Im Bereich der Kabel und Leitungen, die im Land hergestellt werden, gibt es andere Typen für industrielle Zwecke, wie z. B. Telefondrähte, magnetische Schmelzdrähte für den Einsatz in der Elektronikindustrie sowie für die Auflösung von Gegenständen und Fahrmotoren, Kabel für den Anschluss an Autobatterien und Anlasser, Kabel für Lautsprecher und Drahtringe.

Klassifizierung von elektrischen Leitern nach ihren Einsatzbedingungen

Für Hochspannungs- und Niederspannungsleitungen gibt es in unserem Land verschiedene Arten von Leitungen aus Kupfer, blank und isoliert, die so konzipiert sind, dass sie auf unterschiedliche Antriebsbedürfnisse und Besonderheiten der Umgebung reagieren, in der die Anlage eingesetzt wird.

Die Auswahl der Leiter muss sicherstellen, dass eine ausreichende Stromtragfähigkeit, eine angemessene Fähigkeit, Kurzschlussströmen zu widerstehen, eine ausreichende Festigkeit und ein angemessenes Verhalten gegenüber den Umweltfaktoren, unter denen sie betrieben werden, gewährleistet sind.

Blankes Kupfer

Dies sind die Leitungen oder Kabel und werden verwendet für:

• Freileitungen in städtischen und vorstädtischen Netzen.
• Hochspannungs-Freileitungen im Freien.
• Oberleitungen für Eisenbahnen und Trolleybusse.

Draht- und isolierte Kupferkabel

Diese werden eingesetzt in:

• Freileitungen und Stromanschlüsse usw.
• Inneninstallationen für Antriebskraft und Beleuchtung, in verschiedenen natürlichen Umgebungen und mit verschiedenen Arten von Rohren.
• Freileitungen im Bergbau (Sprengen, Kräne, Bohrmaschinen usw.).
• Direktverlegung im Boden, auf Trassen oder in Kanälen.
• Unterirdische Schächte und Galerien.
• Befehls- und Steuerschaltungen (Umspannwerke, Industrie usw.).
• Stromleitungen in Teilen von Öfen und bei hohen Temperaturen.
• Stromleitungen unter Wasser (Seekabel) und auf Schiffen (Marine-Leiter).
• Andere Bedingungen, die Sicherheit erfordern.

Diese Broschüre enthält nicht alle Tabellen mit den Anforderungen und Bedingungen für die Verwendung von Kupferdraht, sowohl blank als auch isoliert. Als Beispiel werden einige der am häufigsten von Fachleuten, Technikern und Spezialisten verwendeten Tabellen aufgeführt. Es wird empfohlen, die Spezifikationen der Erzeuger und Hersteller anzufordern, um Informationen für elektrische Projekte zu erhalten.