Rozmawiają:
Rafał Baranik Kierownik Działu Technicznego HELUKABEL Polska Sp. z o.o.
Marek Trajdos Konsultant ds. Technicznych HELUKABEL Polska Sp. z o.o.
R.B.: Panie Marku, zacznijmy może od ogólnego, prostego pytania: Do czego służą prowadniki kablowe?
M.T.: Prowadniki kablowe zaprojektowano po to, aby otaczały i definiowały drogę prowadzenia elastycznych przewodów elektrycznych, hydraulicznych lub pneumatycznych, w ruchomych częściach maszyn. Zmniejszają one znacząco ich zużycie poprzez redukcję naprężenia i tarcia przewodów i węży, a w szczególności ograniczają plątanie się ich oraz możliwość uszkodzenia izolacji lub nawet przecięcia gdyby poruszający się przewód dostał się w strefę zgniotu lub ścinania ze względu na ruchome części maszyny.
R.B.: Krótkie pytanie, a taka długa odpowiedź?
M.T.: Tak, bo prowadnik ma wiele pożytecznych funkcji, jeżeli przewody muszą się poruszać w cyklu pracy maszyny.
R.B.: A peszle i rury osłonowe, czy to nie wystarczy?
M.T.: Dla połączeń nieruchomych rury mają niekiedy duże znaczenie ze względu na odseparowanie przewodów od warunków środowiskowych – oddziaływanie mechaniczne, chemiczne, czy promieniowanie UV może uszkodzić powłokę zewnętrzną. Gryzonie mogą ją naruszyć. Może być wiele różnych zagrożeń. Przewody charakteryzuje wiele parametrów. Mamy dziesiątki tysięcy rodzajów przewodów, ale mimo to dana, specyficzna kombinacja może być trudna do osiągnięcia.
R.B.: Tak, to zrozumiałe, ale dlaczego prowadnik, a nie elastyczna rura?
M.T.: Jeżeli przewód porusza się incydentalnie i z niczym nie koliduje mechanicznie, poza może lekkim tarciem, rura ochronna wystarczy. Natomiast prowadnik jest niezbędny, gdy w czasie przemieszczania musimy dokładnie wiedzieć w jakim obszarze przestrzennym przewód może się znajdować w sposób powtarzalny. To znaczy za każdym razem.
R.B.: Rura jest szczelna, może chronić na przykład przed wodą, na zdjęciach jednak widzimy prowadniki otwarte.
M.T.: Tak jak mówiłem chodzi głównie o zdefiniowanie drogi poruszania się za pomocą takiego „egzoszkieletu”. Prowadniki nie muszą być otwarte. Istnieją także całkowicie szczelne. Rury i prowadniki można przecież łączyć.
R.B.: Czy istnieje zagrożenie, że w prowadniku przewody ocierają się o siebie przy każdym ruchu?
M.T.: Oczywiście, że tak, ale na wszystko są sposoby. Po pierwsze należy stosować wkładki separacyjne odpowiednie do sytuacji, po drugie przewody wykonane z odpowiednich tworzyw, np. PUR (odporne na ścieranie). Wszystko zależy od częstości cykli i prędkości przemieszczeń w czasie zginania czy prostowania.
R.B.: Zginanie! Zatem… ?
M.T.: Należy stosować przewody przeznaczone do częstego zginania (w 6. klasie giętkości) i pilnować promieni gięcia, w czym oczywiście pomoże odpowiednio dobrany prowadnik. Tak jak mamy prowadniki do wszystkich (zginających się) przewodów, tak samo mamy przewody do wszystkich prowadników m.in. z rodziny TOPSERV®, TOPGEBER®, MULTIFLEX 512®-PUR, itd.
Rys. 1 TOPGEBER ®512 PUR
Rys. 2 TOPSERV PUR
Rys.3 MULTIFLEX 512®-PUR
R.B.: Zatem wkładki separacyjne przeciwdziałają ocieraniu?
M.T.: Tak, ale nie tylko. Chodzi też o separację pod względem cieplnym i kompatybilności elektromagnetycznej. Przewody, które się nie stykają lepiej przecież oddają ciepło, czyli możemy próbować oszczędzać na przekroju, co jest znowu ważne dla promieni zginania itd. To tak jak w zabawie w domino – jeden klocek się przewraca, popycha kolejny i tak dalej… Jeśli natomiast chodzi o kompatybilność elektromagnetyczną, to wszędzie czytamy zalecenia, że przewody zasilające i sygnałowe powinny być układane w pewnych odległościach od siebie, nawet pomimo ekranowania. Jak to zapewnić w korycie kablowym lub prowadniku bez separatorów. W praktyce przewody ładnie i równo leżą tylko na rysunkach wizualizacyjnych. W prawdziwym życiu potrzebne są separatory.
Ponadto jeżeli prowadniki pracują w innej pozycji niż pozioma, separatory są niezbędne, aby utrzymać przewody w określonych pozycjach.
R.B.: A jak wygląda sprawa materiału samych prowadników.
M.T.: Oczywiście muszą tak jak przewody być w dostatecznym stopniu odporne na oddziaływanie czynników środowiskowych. Jeżeli mają budowę zamkniętą chronią jak obudowa rozdzielnicy (rodzina prowadników SFK), jeżeli są otwarte – stanowią tylko ograniczoną ochronę mechaniczną, lecz za to warunki chłodzenia są lepsze. Prowadniki metalowe są niemal odpowiednikiem opancerzenia. W dodatku jest to pancerz zewnętrzny w stosunku do powłoki przewodu, który nie znajduje się w jego konstrukcji.
 Rys. 4 prowadnica typ SFK |  Rys. 5 prowadnica typ SLE |
Nośność osiągalna dla prowadnika stalowego – z rodziny SLE – jest zasadniczo większa.
Prowadnik stalowy jest osiągalny również w różnych wykonaniach: ze stali ocynkowanej, nierdzewnej, dodatkowo utwardzanej itd. Ponadto istnieje kwestia kontaktu powłoki przewodu z elementami prowadnika, co ustala się stosując określonego typu wkładki mocujące, aby przewody były prowadzone w ściśle określony sposób.
R.B.: A jak wygląda kwestia wytrzymałości mechanicznej samych prowadników, a właściwie prowadników z przewodami?
M.T.: No cóż, mamy wykonania mocniejsze i słabsze. W przypadku konstrukcji stalowych SLE są bardziej „delikatne”, a GKA mocniejsze. Przykładowo odcinki swobodne dla SLE nie powinny przekraczać 10 metrów, a dla GKA możemy pozwolić sobie nawet na 20 metrów. Oczywiście coś za coś: mocniejsze prowadniki są cięższe, masywniejsze i … droższe. Zatem trzeba jak zawsze stosować odpowiednie do danego przypadku.
R.B.: Dlatego mamy taki bogaty asortyment?
M.T.: Zgadza się.
R.B.: Jesteśmy elastyczni?
M.T.: Oczywiście! Jako przykład możemy zaprezentować konstrukcje hybrydowe, mówimy tu o rodzinie prowadników PLE. Swobodne łączenie tworzyw, stali i aluminium daje nowe możliwości projektantom. A przy okazji odnosząc się do Pana pytania – „czy jesteśmy elastyczni” – przychodzi mi na myśl fundamentalna zasada teorii ewolucji Darwina. Większość ludzi sądzi, że głosi ona iż przetrwają organizmy najlepiej przystosowane, natomiast naprawdę teoria ta mówi, że przetrwają najłatwiej przystosowujące się, ponieważ warunki otoczenia są zmienne i maksymalna optymalizacja do bieżących warunków może nie sprzyjać dynamice reakcji na zmiany.
 Rys. 6 Prowadnica typ GKA |  Rys. 7 Prowadnica typ PLE |
R.B.: Czy temat odporności możemy uznać za wyczerpany?
M.T.: Nie bardzo. Pozostaje ważne zagadnienie – niezawodności, a dokładniej liczby cykli pracy, które można uznać za pewne. Obecnie dla większości produktów określa się tak zwany (przewidywany) czas życia.
R.B.: Moglibyśmy to bliżej wyjaśnić?
M.T.: Kupując powiedzmy kostkę masła patrzymy na datę przydatności do spożycia. Jest to oczywiste. Podobnie wygląda sytuacja z produktami technicznymi. Na przykład kondensator elektrolityczny ma określony czas użytkowania – oczywiście statystyczny. Czas ten zależy nie tylko od samego rodzaju produktu, lecz również od warunków użytkowania, np. od temperatury. Im wyższa temperatura, tym będzie on w tym przypadku krótszy. Są też produkty, których czas życia jest związany ze zjawiskami mechanicznego zmęczenia (sprężyna) lub innymi zjawiskami, jak przykładowo stopniowe wypalanie się styków przekaźnika wraz z każdym rozłączeniem obwodu.
W przypadku prowadnika czas użytkowania będzie wyznaczał iloczyn liczby spodziewanych do awarii cykli pracy oraz średniego czasu cyklu. Oczywiście przy odejściu od przewidywanych przez producenta warunków użytkowania (zapylenie, promieniowanie słoneczne, temperatura, przeginanie „pozakatalogowe” w wypadku niewłaściwego projektu, czy przeciążenie zbyt dużą ilością kabli itd.) trzeba będzie ten iloczyn pomnożyć przez współczynnik zmniejszający.
R.B.: Przychodzą Panu na myśl jeszcze jakieś aspekty specjalne?
M.T.: Oczywiście, na przykład kwestia ochrony przed rozładowaniem elektrostatycznym, znanym najczęściej jako skrót ESD. Jeżeli prowadnik jest metalowy, to oczywiście nie gromadzi ładunków na powierzchni. Metal przewodzi i pozwala ładunkom przepłynąć do ziemi (o ile oczywiście mamy sprawne uziemienie), natomiast stosując ze względów ochrony mechanicznej różnego rodzaju wkładki z tworzyw sztucznych musimy się zastanowić nad skutkami ich zastosowania dla ładunków elektrostatycznych.
R.B.: Jaka na to jest rada?
M.T.: Wkładki z tworzyw ESD oczywiście.
R.B.: Poruszyliśmy kwestię uziemienia, czy możemy cos na ten temat powiedzieć?
M.T.: Cóż – prowadnik jest rodzajem obudowy i zasada będzie taka sama jak w przypadku rozdzielnic i sterownic: przyczyną porażenia prądem elektrycznym może być dotknięcie części czynnych instalacji elektrycznej lub części przewodzących, na których pojawił się potencjał niebezpieczny w wyniku awarii (np. przetarcia) izolacji. Zatem jeśli zastosujemy prowadnik metalowy, musi być on uziemiony. Jeżeli spodziewamy się różnic potencjałów, to musimy zastosować połączenia wyrównawcze o skuteczności zapewniającej redukcję różnic potencjałów punktów potencjalnego dotyku do wartości bezpiecznych.
R.B.: A więc?
M.T.: A więc znowu wracamy do tematu jakości wykonania!
