1، تعریف هسته و منطق محاسبه شعاع خمش
شعاع خمش کابل به شعاع قوس مربوط به شکل منحنی کابل در حالت خمیده اشاره دارد. این پارامتر با قطر خارجی (D) کابل و مشخصات ساختاری تعیین می شود و فرمول محاسبه به صورت زیر است:
حداقل شعاع خمش{0}}ضریب (N) x قطر خارجی کابل (D)
مقدار ضریب N باید به طور جامع بر اساس نوع کابل، ساختار زره و استانداردهای صنعت تعیین شود. به عنوان مثال، مقدار N کابل های کنترل بدون زره معمولا 6 است، در حالی که مقدار N کابل های برق زره دار می تواند به 12-20 برسد.
با در نظر گرفتن کابل غلاف PUR که با آداپتور M12 مارک خاصی مطابقت دارد، قطر خارجی آن 5.75 میلی متر است. اگر از استاندارد شعاع خمشی برای سناریوهای نصب ثابت (N=5) استفاده شود، حداقل شعاع خمش عبارت است از:
5.75 میلی‌متر × 5=28.75 میلی‌متر
اگر یک صحنه متحرک (مانند مفاصل ربات) باشد، استاندارد N=10 سخت‌گیرانه‌تر مورد نیاز است و حداقل شعاع خمش باید به ۵۷.۵ میلی‌متر برسد.
2، الزامات متمایز استانداردهای صنعت
تفاوت های قابل توجهی در الزامات شعاع خمشی کابل های M12 در صنایع مختلف وجود دارد که بر اساس محیط کاربردی و ویژگی های بار کابل است.
رشته اتوماسیون صنعتی
طبق GB 50303-2015 "کد پذیرش کیفیت ساخت و ساز مهندسی برق در ساختمان ها"، شعاع خمش کابل M12 در نقطه چرخش سینی کابل باید شرایط زیر را داشته باشد:
کابل بدون زره: بزرگتر یا مساوی با 6D
کابل زره دار یا محافظ: بزرگتر یا مساوی 12D
به عنوان مثال، در کارگاه جوشکاری خودرو، کابل محافظ (D{0}}mm) که با آداپتور M12 مارک خاصی مطابقت دارد، باید شعاع خمشی بزرگتر یا مساوی 72 میلی‌متر را در نقطه چرخش پل حفظ کند تا از آسیب عایق ناشی از پیچ‌شدن لایه محافظ فلزی جلوگیری شود.
برنامه مشترک ربات
اتصالات ربات نیاز به جابجایی مکرر دارند و نیازهای بسیار بالایی برای عمر خمش کابل دارند. استاندارد ISO 14738 تصریح می کند که حداقل شعاع خمش کابل های M12 برای روبات ها باید شرایط زیر را برآورده کند:
نصب ثابت: بزرگتر یا مساوی با 5D
حرکت دینامیک: بزرگتر یا مساوی 10D
پس از استفاده از آداپتور T کد M12 در خط مونتاژ جوش یک شرکت خودروسازی خاص، شعاع خمش کابل اتصال از 4 بعدی به 6 بعدی افزایش یافت و میزان خرابی تجهیزات را 75٪ کاهش داد و طول عمر کابل را تا سه برابر افزایش داد.
صحنه تجهیزات الکتریکی در فضای باز
در سناریوهای فضای باز مانند اینورترهای فتوولتائیک و چراغ‌های خیابانی هوشمند، کابل‌های M12 باید در دمای شدید از -40 درجه تا+85 درجه مقاومت کنند. طبق استاندارد IEC 60227، شعاع خمش چنین کابل هایی نیاز به در نظر گرفتن ضریب جبران دما دارد:
محیط با دمای پایین (40- درجه): شعاع خمش باید 20 درصد افزایش یابد.
محیط با دمای بالا (+85 درجه): شعاع خمش باید 15٪ افزایش یابد
طبق آمار یک نیروگاه فتوولتائیک خاص، استفاده از طراحی شعاع خمشی جبران‌شده دما باعث کاهش 82 درصدی زمان خرابی اینورترها به دلیل خرابی اتصال می‌شود.
3، خطر معمولی شعاع خمش ناکافی
اگر شعاع خمش کابل M12 کمتر از استاندارد مورد نیاز باشد، ممکن است باعث واکنش زنجیره ای زیر شود:
آسیب هادی
هادی کابل از چندین سیم تک هسته ای تشکیل شده است که به هم پیچیده شده اند و خم شدن بیش از حد می تواند باعث شل شدن و بیرون زدگی هادی شود که مستقیماً بر عملکرد لایه نیمه هادی خارجی و لایه عایق تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در یک سیستم گام متغیر قدرت باد، به دلیل ناکافی بودن شعاع خمش کابل، برآمدگی هادی از لایه عایق سوراخ می‌شود و باعث تصادف اتصال کوتاه می‌شود و هزینه تعمیر و نگهداری به 200000 یوان می‌رسد.
تخریب عایق
The insulation layer at the bend will produce microcracks due to tensile deformation, reducing the insulation resistance. Test data shows that when the bending radius decreases from 10D to 5D, the insulation resistance of a certain brand of M12 cable drops sharply from>1000M Ω· کیلومتر تا<500M Ω· km, significantly increasing the risk of leakage.
خرابی محافظ فلزی
کابل های ولتاژ متوسط معمولاً از محافظ نوار مسی استفاده می کنند و خم شدن بیش از حد می تواند باعث چروک شدن یا پیچ خوردگی نوار فلزی شود و در نتیجه عایق آسیب ببیند. یک شرکت شیمیایی نتوانست شعاع خمشی 12D را برآورده کند، که منجر به پارگی لایه محافظ نوار مسی و ایجاد حادثه انفجار تجهیزات شد.
4، پیشنهادات عملی برای انتخاب و ساخت
مطابقت دقیق پارامترهای کابل
هنگام انتخاب، لازم است قطر خارجی کابل، ساختار زره و سناریوی استفاده مشخص شود. برای مثال، کابل غلاف PUR (D=5.75mm) که با یک آداپتور M12 مارک خاص مطابقت دارد، باید از استاندارد N=5 در سناریوهای نصب ثابت استفاده کند، در حالی که استاندارد N=10 باید در سناریوهای تلفن همراه استفاده شود.
حاشیه ایمنی رزرو کنید
اگر فضا اجازه می دهد، توصیه می شود شعاع خمش را 1.2-1.5 برابر مقدار استاندارد طراحی کنید. به عنوان مثال، هنگام استقرار کابل های M12 در یک کارخانه هوشمند، شعاع چرخش سینی کابل از 6 بعدی به 8 بعدی افزایش یافت که منجر به افزایش 40 درصدی راندمان سیم کشی و کاهش 60 درصدی میزان خرابی شد.
تقویت کنترل فرآیند ساخت و ساز
در مرحله ساخت، استفاده از ابزارهای حرفه ای (مانند تکیه گاه های غلتکی) برای کنترل شعاع خمش و بررسی منظم فشار جانبی ضروری است. طبق استاندارد DL/T 5744، فشار جانبی در خم کابل ها نباید از 3 کیلو نیوتن بر متر تجاوز کند، در غیر این صورت شعاع خمش باید تنظیم شود یا دستگاه های بافر اضافه شوند.
