סוגי בידוד ומעטפת בכבלים – מדריך מקצועי לכבלי חשמל וכבלי פיקוד
הקדמה: בידוד גידים לעומת מעטפת חיצונית
בכבלים המשמשים להעברת חשמל ולמערכות פיקוד, קיימות שתי שכבות עיקריות של הגנה:
- בידוד (Insulation) – שכבה שעוטפת כל גיד (מוליך) בנפרד, ותפקידה למנוע מגע חשמלי בין גידים ובינם לבין הסביבה.
חומרי בידוד נבחרים לפי תכונות חשמליות, תרמיות ועמידות לאורך זמן.
- מעטפת חיצונית (Outer Sheath / Jacket) – שכבה שעוטפת את כל מבנה הכבל (הגידים המבודדים, מילוי, סיכוך וכו'), ומגנה עליו מפני פגיעות מכניות, תנאי סביבה, לחות, שמנים, קרינה ושריפה.
בחירת חומר המעטפת מבוססת על דרישות פיזיות וסביבתיות.
הפרדה בין שני התפקידים האלה חיונית בהנדסת כבלים – כל שכבה חייבת להיות מותאמת לייעוד שלה ולתנאים הסביבתיים בהם פועל הכבל.
פרק 1: סוגי בידוד בגידים (לכבלי חשמל ופיקוד)
- PVC (Polyvinyl Chloride)
- טמפרטורת עבודה : עד C70° (לעיתים עד C90° לפי נוסחאות יצרנים)
- יתרונות: גמיש, זול, קל לעיבוד, עמיד במים, שמנים וכימיקלים.
- חסרונות: טמפרטורת עבודה נמוכה יחסית, פולט גזים רעילים בעת שרפה.
- שימושים: כבלי פיקוד, כבלי חשמל במתח נמוך, מערכות פנימיות בתעשייה ובמבנים.
- PE (Polyethylene)
- טמפרטורת עבודה: עד C70°
- יתרונות: קבוע דיאלקטרי נמוך – מבודד חשמלית מצוין, עמיד מאוד לרטיבות ולחומרים כימיים, זול וקל.
- חסרונות: רגיש לקרינת UV (אלא אם מכיל פחם שחור), דליק יחסית, פחות גמיש.
- שימושים: כבלים תת־קרקעיים, התקנות חיצוניות, יישומים בהם נדרשת עמידות סביבתית גבוהה אך לא בהכרח גמישות.
- XLPE (Cross-Linked Polyethylene)
- טמפרטורת עבודה: עד C90°
- יתרונות :עמידות תרמית גבוהה, תכונות בידוד חשמלי מצוינות, עמידות למים ולחומרים כימיים.
- חסרונות: פחות גמיש מ־PVC , מחיר גבוה יותר.
- שימושים: כבלי כוח במתח נמוך ובינוני, מערכות חשמל תעשייתיות, כבלי הזנה.
- EPR (Ethylene Propylene Rubber)
- טמפרטורת עבודה: עד C60° (עד C90° לפי נוסחאות יצרנים)
- יתרונות: גמישות גבוהה, שמירה על תכונות חשמליות גם בטמפרטורות קיצון, עמידות מעולה לרטיבות, שמנים וחומרים כימיים.
- חסרונות: מחיר גבוה יחסית, פחות נפוץ בשימושים כלליים.
- שימושים: כבלים ניידים, תעשייה כבדה, חשמל זמני.
- LSZH (Low Smoke Zero Halogen)
- טמפרטורת עבודה: C90°
- יתרונות: אינו פולט עשן סמיך או גזים רעילים בשרפה – מעלה את רמת הבטיחות.
- חסרונות: קשיח יותר, עמידות מכנית נמוכה לעומת PVC, יקר יותר.
- שימושים: כבלי חשמל ופיקוד במבני ציבור, לוחות חשמל, אזורים סגורים עם ריכוז אנשים.
פרק 2: סוגי מעטפת חיצונית
- PVC
- טמפרטורת עבודה: עד C70°
- יתרונות: גמיש, עמיד במים, שמנים וחומצות, נפוץ וזול.
- חסרונות: דליק, פולט עשן וגזים רעילים, מתבלה ב־UV לאורך זמן.
- שימושים: כבלים כלליים, התקנה פנימית, לוחות חשמל.
- LSZH (Low Smoke Zero Halogen)
- טמפרטורת עבודה: עד C90°
- יתרונות: עמיד באש, אינו פולט הלוגנים או עשן סמיך – תורם לבטיחות אש.
- חסרונות: פחות גמיש, עמידות מכנית בינונית, עלות גבוהה יותר.
- שימושים: מבנים ציבוריים, תחנות רכבת, מנהרות, בתי חולים.
- PE (Polyethylene)
- טמפרטורת עבודה: עד C70°
- יתרונות: עמידות מכנית גבוהה, עמידות לרטיבות, כימיקלים ולסביבה חיצונית.
- חסרונות: דליק (ללא תוספים), רגיש ל־UV אם אינו שחור.
- שימושים: כבלי מתח ביניים, התקנות חוץ, תשתיות תת־קרקעיות, כבלים באדמה.
- PUR (Polyurethane)
- טמפרטורת עבודה: עד C90°
- יתרונות: גמישות מצוינת, עמידות מעולה לשחיקה, שמנים ודלקים.
- חסרונות: רגיש לחום ממושך, יקר יחסית.
- שימושים: חשמל זמני באתרי בניה, מכונות תעשייתיות, כבלים ניידים, מסועים.
- Rubber / CPE / PCP
- טמפרטורת עבודה: עד C90°
- יתרונות: עמידות מכנית גבוהה, גמישות מעולה, תפקוד טוב בתנאי חוץ קשים.
- חסרונות: כבד, יקר, פחות מתאים לסביבות מעודנות.
- שימושים: אתרי בנייה, כבלים זמניים, מטבחים, ציוד חשמלי נייד.
טבלת שילובים נפוצים של בידוד ומעטפת בכבלים
| שימושים נפוצים | מאפיינים עיקריים | מעטפת חיצונית | בידוד הגידים |
| כבלי פיקוד וחשמל כלליים | זול, גמיש, מתאים להתקנה פנימית | PVC | PVC |
| תשתיות חוץ ותת־קרקע | עמידות גבוהה לרטיבות, זול וקל | PE | XLPE |
| מערכות תעשייה סטנדרטיות | בידוד עמיד בחום, מעטפת בסיסית | PVC | XLPE |
| לוחות חשמל, מוסדות ציבור | ביצועים חשמליים + בטיחות אש | LSZH | XLPE |
| עמידות תרמית + שחיקה גבוהה | עמידות תרמית + שחיקה גבוהה | PUR | EPR |
| שילוב עמיד מאוד לתנאים קשים | שילוב עמיד מאוד לתנאים קשים | Rubber | EPR |
| כבל בטיחות אש מלא (נטול הלוגן) | כבל בטיחות אש מלא (נטול הלוגן) | LSZH | LSZH |
סיכום
בעת תכנון מערכת חשמל או פיקוד, חשוב לבחור לא רק את שטח החתך ואת מתח הפעולה, אלא גם את שילוב חומרי הבידוד והמעטפת שיתאימו לדרישות:
- תרמיות וחשמליות (לבידוד)
- מכניות, סביבתיות ובטיחותיות (למעטפת)
הבנה טובה של החומרים הקיימים תורמת לאמינות הכבל, לעמידותו, ולרמת בטיחות גבוהה יותר.