Kotijohtotyypit, PVC-kaapeli ja Ethernet vs. puhelinkaapeliopas

Kaapelin tyypit: toiminnallinen yleiskatsaus

Kaapeli- ja lankatuotteet kattavat laajan valikoiman rakenteita, joista jokainen on suunniteltu vastaamaan tiettyä sähköisten, mekaanisten ja ympäristövaatimusten yhdistelmää. Laajemmalla tasolla kaapelit luokitellaan niiden ensisijaisen tehtävän mukaan: tehonsiirto, signaalin siirto, tiedonsiirto tai ohjaus. Jokaisessa luokassa johdinmateriaali, eristystyyppi, suojaus ja vaippaseos on määritelty vastaamaan jännitteen nimellisarvoa, virtakapasiteettia, taajuusaluetta, asennusympäristöä ja säädösvaatimuksia.

Ero välillä lanka ja kaapeli on hyödyllinen lähtökohta. Johto on yksittäinen sähköjohdin - kiinteä tai säikeinen - eristeellä tai ilman. Kaapeli on yhdistelmä kahdesta tai useammasta eristetystä johtimesta tai yhdestä eristetystä johtimesta, jossa on ulompi suojavaippa ja jotka on sidottu yhteen yhteiseen vaippaan. Arkikäytössä termejä käytetään usein vaihtokelpoisina, mutta teknisessä määrittelyssä ja hankinnoissa erolla on merkitystä.

• Virtakaapelit: Kuljeta sähköenergiaa syötöstä kuormaan. Vaihtelee pienjännitteisistä kodin kaapeleista korkeajännitteisiin siirtokaapeleihin, joiden nimellisarvo on kymmeniä tuhansia voltteja.
• Data- ja verkkokaapelit: Siirrä digitaalisia signaaleja laitteiden välillä. Sisällytä kierretty pari (Ethernet, puhelin), koaksiaali- ja kuituoptiset rakenteet.
• Ohjaus- ja instrumentointikaapelit: Kuljeta matalan tason signaaleja (4–20 mA, 0–10 V) teollisuuden automaatiojärjestelmien antureiden, säätimien ja toimilaitteiden välillä. Tyypillisesti monijohtiminen kokonais- tai yksittäisparisuojauksella.
• Koaksiaalikaapelit: Keskijohdin, jota ympäröi dielektrisyys ja punottu tai kalvosuoja, jota käytetään RF-signaalin siirtoon yleisradio-, tietoliikenne- ja antennisovelluksissa.
• Kuituoptiset kaapelit: Siirrä tiedot valopulsseina lasin tai muovin optisten kuitujen läpi sähkövirran sijaan. Käytetään, kun vaaditaan suurta kaistanleveyttä, pitkän matkan tai sähkömagneettisten häiriöiden sietokykyä.
• Erikoiskaapelit: Sisällytä tulenkestävät, halogeenittomat, panssaroidut, upotettavat, korkean lämpötilan ja mineraalieristetyt rakenteet tiettyjä säädöksiä tai ympäristövaatimuksia varten.

Talon johtotyypit: Asuinrakennusten sähköjohdot selitetty

Kotitalouksien sähköjohdotuksessa käytetään useita stjaardoituja kaapelityyppejä, joista kukin on määritetty tiettyihin piirityyppeihin ja asennuspaikkoihin kansallisten johdotuskoodien mukaan. Pohjois-Amerikan rakentamisessa NEC (National Electrical Code) säätelee johdotuskäytäntöjä; IEC-standardit ja kansalliset vastaavat (BS 7671 Isossa-Britanniassa, AS/NZS 3000 Australiassa) ovat voimassa muualla. Tietäen, mikä johdintyyppi on oikea tietylle piirille, estää koodirikkomukset, palovaaran ja kalliin korjaustyön.

NM-B-kaapeli (ei-metallivaippainen kaapeli / Romex)

NM-B on Pohjois-Amerikan asuntorakentamisen yleisin talojohtokaapeli. Se koostuu kahdesta tai kolmesta erikseen eristetystä kuparijohtimesta sekä paljaasta kuparisesta maadoitusjohdosta, jotka kaikki on suljettu kestomuoviseen ulkovaippaan. NM-B on luokiteltu vain kuiviin sisätiloihin – se ei sovellu kosteisiin tiloihin, maanalaisiin kulkuväyliin tai ulkoisiin asennuksiin. Käytetään vakiokokoja 14 AWG johto 15 ampeerin piireille ja 12 AWG 20 ampeerin piireille . Merkintä "B" tarkoittaa 90°C johtimen lämpötilaluokitusta.

UF-B-kaapeli (maanalainen syöttökaapeli)

UF-B-kaapeli on rakennettu samalla tavalla kuin NM-B, mutta johtimet on koteloitu suoraan kiinteään PVC-yhdisteeseen sen sijaan, että ne olisi vaipattu erikseen löysän ulkovaipan sisällä. Tämä vankka rakenne kestää kosteutta ja auringonvaloa, joten UF-B soveltuu suoraan maahan hautaamiseen ilman ulkovalaistukseen, ulkorakennuksiin ja maisemapiireihin tarkoitettua kanavaa. Se voidaan asentaa myös märkiin tai kosteisiin tiloihin maan päällä, missä NM-B on kielletty.

THHN/THWN johto

THHN (termoplastinen korkean lämmönkestävä nailonvaippainen) ja THWN (lämpö- ja vedenkestävä nailonvaippa) ovat yksijohtimia johtimia, jotka on suunniteltu vedettäviksi putken läpi sen sijaan, että niitä käytettäisiin itsenäisinä kaapeleina. Ne ovat vakiovalinta putkijohdoksi autotallissa, kellarissa ja kaikissa asennuksissa, joissa johtimet kulkevat EMT:n, jäykän putken tai PVC-putken sisällä. THHN/THWN-johtimia on saatavana eri värikoodatuilla eristysväreillä piirin toiminnan tunnistamiseksi. Kaksoisluokitus THHN/THWN-2 on nykyään yleisin, ja se kattaa sekä kuivat (90°C) että märkät (75°C) putkiasennukset.

Panssaroitu kaapeli (AC) ja metallipäällysteinen kaapeli (MC)

AC-kaapeli (jota kutsutaan yleisesti BX-kaapeliksi) ja MC-kaapeli käyttävät kumpikin joustavaa metallipanssaria - joko toisiinsa lukittuja teräs- tai alumiiniliuskoja - ulkovaipana muovin sijaan. Panssari tarjoaa mekaanisen suojan fyysisiä vaurioita vastaan ​​ja toimii MC-kaapelissa maadoitusreittinä yhdistettynä sisäiseen maadoitusjohtimeen. Molempia tyyppejä käytetään kaupallisessa rakentamisessa ja asuinrakennuksissa, joissa koodi vaatii lisäsuojaa – kuten avoimet juoksut keskeneräisissä kellareissa tai autotalleissa.

Palvelun sisääntulokaapeli (SE ja USE)

SE (Service Entrance) -kaapeli kuljettaa tehon sähkömittarista pääjakotauluun. Siinä käytetään suuria alumiini- tai kuparijohtimia – tyypillisesti 2 AWG – 4/0 AWG – ja kosteutta hylkivä ulkovaippa. USE (Underground Service Entrance) on suora hautausvaihtoehto maanalaisille palvelusyötöille alustaasennetuista muuntajista tai maanalaisista sähköliitännöistä.

PVC-eristetty sähköjohto: rakenne ja ominaisuudet

Polyvinyylikloridi (PVC) on maailmanlaajuisesti yleisimmin käytetty eriste- ja vaippamateriaali sähköjohdoissa ja kaapeleissa. Sen sähköeristyssuorituskyvyn, mekaanisen sitkeyden, kemiallisen kestävyyden, palonestokyvyn ja alhaisten raaka-ainekustannusten yhdistelmä tekee siitä oletusvalinnan asuin-, kaupallisissa ja teollisissa johdotussovelluksissa.

Miksi PVC:tä käytetään lankojen eristykseen

PVC-seos lankojen eristykseen on formuloitu pehmittimien, stabilointiaineiden ja palamista hidastavien lisäaineiden kanssa vaadittujen sähköisten ja mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi. Keskeisiä suorituskykyominaisuuksia ovat:

• Dielektrinen lujuus: Tavallinen PVC-eristys kestää sähkökentän voimakkuuksia 10-20 kV/mm , enemmän kuin riittävä useimpien rakennusjohtojen 600 V:n luokitukseen.
• Lämpötilaluokitus: Vakio PVC on mitoitettu kestämään 70°C jatkuvaa johtimen lämpötilaa (PVC/A-luokka). Tehokkaammat formulaatiot saavuttavat 90 °C (käytetään THHN- ja NM-B-johtimissa). Yli 105 °C:ssa silloitettu polyeteeni (XLPE) tai silikonikumi on parempi kuin PVC.
• Palonsuojaus: PVC:n klooripitoisuus estää luonnollisesti liekin leviämisen. Useimmat standardi PVC-lankayhdisteet sammuvat itsestään, kun sytytyslähde poistetaan, ja ne täyttävät IEC 60332:n tai UL:n liekkitestivaatimukset.
• Öljyn ja kemikaalien kestävyys: PVC kestää monenlaisia öljyjä, happoja ja emäksiä, joten PVC-eristeinen lanka sopii teollisuusympäristöihin, joissa on odotettavissa satunnaista kemiallista kosketusta.
• Kosteudenkestävyys: PVC:llä on alhainen veden imeytyminen, ja se säilyttää eristysominaisuudet kosteissa ja märissä paikoissa, kun se on valmistettu oikein.

PVC-eristyksen rajoitukset

PVC-eristyksellä on kaksi merkittävää rajoitusta turvallisuuskriittisissä sovelluksissa. Ensinnäkin, kun se palaa, PVC vapautuu kloorivetykaasua ja tiheää mustaa savua , jotka ovat erittäin myrkyllisiä ja syövyttävät elektroniikkaa suljetuissa tiloissa. Tämä on johtanut LSZH (Low Smoke Zero Halogen) -yhdisteiden käyttöönotossa tunneleissa, lentokentillä, datakeskuksissa ja julkisissa rakennuksissa, joissa savumyrkyllisyys paloevakuointiskenaariossa on ensisijainen huolenaihe. Toiseksi PVC haurastuu alle -15 °C - -30 °C lämpötiloissa pehmittimen koostumuksesta riippuen, mikä rajoittaa sen käyttöä ulkoasennuksissa erittäin kylmissä ilmastoissa ilman lisäsuojaa.

Yleiset PVC-eristetyt lankatyypit

• H07V-U / H07V-R / H07V-K (IEC): Yksijohtiminen PVC-eristeinen rakennuslanka umpijohtimissa (U), säikeisissä (R) ja joustavasäikeisissä (K) johtimissa. Nimellisjännite 450/750 V. Yleiseurooppalainen standardi, joka vastaa Pohjois-Amerikan THHN:ää.
• NYM / NYY (saksa/eurooppalainen): PVC-eristeiset, PVC-vaippaiset monijohtimiset kaapelit kiinteään asennukseen. NYY on raskaampi ulkovaippainen versio, joka on hyväksytty suoraan hautaamiseen.
• BV / RV (kiinalainen standardi): Yksiytiminen PVC-eristetty lanka, jota käytetään laajasti Aasian asuin- ja liikerakentamisessa. BV käyttää kiinteitä johtimia; RV käyttää joustavia säikeitä johtimia paneelien johdotukseen ja laiteliitäntöihin.

Ethernet-kaapeli vs. puhelinkaapeli: Tärkeimmät erot

Ethernet-kaapelit ja puhelinkaapelit ovat molemmat kierrettyjä parirakenteita, ja ne näyttävät ulkopuolelta lähes identtisiltä - molemmissa käytetään pienihalkaisijaisia kuparijohtimia, PVC- tai LSZH-eristystä ja samanlaisia ​​vaipan halkaisijat. Erot ovat johtimien määrässä, kiertymisnopeudessa, liittimen tyypissä, sähköisissä eritelmissä ja taajuusalueella, joka kukin on suunniteltu tukemaan.

Puhelinkaapeli (POTS / strukturoitu johdotus)

Perinteinen puhelinkaapeli (kutsutaan myös asemalangaksi tai kierretyksi paripuhelinkaapeliksi) kuljettaa analogisia äänisignaaleja erittäin matalilla taajuuksilla – tavallinen POTS (Plain Old Telephone Service) -äänitaajuus on käytössä. 300 Hz - 3,4 kHz . Tyypillisessä kaksilinjaisessa puhelinasennuksessa käytetään 4-johtimista kaapelia (kaksi kierrettyä paria), joiden johtimia on 22–26 AWG ja jotka päätetään RJ11- tai RJ14-liittimillä. Kierrosnopeus on löysä verrattuna datalaatuiseen kaapeliin, koska matalataajuiset analogiset signaalit eivät vaadi tiukkoja kierretaajuuksia signaalin eheyden säilyttämiseksi.

DSL (Digital Subscriber Line) -puhelinkaapeli on saman perusrakenteen laadukkaampi muunnelma – edelleen RJ11-liittimillä ja olemassa olevalla puhelinparilla päätettävissä, mutta suunniteltu tukemaan taajuuksia 17 MHz:iin (VDSL2) tai korkeampiin samaan kuparipariin, jota käytetään puhetta varten. Nopean DSL:n kaapelin laatuvaatimukset menevät merkittävästi päällekkäin alempien datakaapeliluokkien kanssa.

Ethernet-kaapeli (strukturoitu kaapelointi)

Ethernet-kaapeli on 8-johtiminen (4 kierrettyä paria) kaapeli, joka on suunniteltu siirtämään tietoa korkeilla taajuuksilla tiukasti kontrolloiduilla sähköparametreilla. Tärkeimmät tiedot ovat kaistanleveys (MHz), vaimennus, ylikuuluminen (NEXT, FEXT) ja impedanssi – näiden kaikkien on täytettävä määritetyt rajat kaapelin nimellistaajuusalueella. Luokkaluokitus määrittää tuetun tiedonsiirtonopeuden ja enimmäistaajuuden:

• Cat5e: 100 MHz kaistanleveys, tukee Gigabit Ethernetiä (1000BASE-T) 100 metriin asti. Uusille asennuksille hyväksyttävä vähimmäisluokka.
• Cat6: 250 MHz kaistanleveys, tukee 10 Gigabit Ethernetiä 55 metriin asti. Käyttää tiukempaa kierrenopeutta ja usein keskimmäistä spline-erotinta vähentääkseen parien välistä ylikuulumista.
• Cat6A: 500 MHz kaistanleveys, tukee 10 Gigabit Ethernetiä koko 100 metrin kanavan pituuteen asti. Vaatii halkaisijaltaan suuremman kaapelin ja tiukemmat asennuskäytännöt vieraiden ylikuulumisen saavuttamiseksi.
• Cat8: 2000 MHz kaistanleveys, tukee 25/40 Gigabit Ethernetiä 30 metriin asti. Käytetään datakeskuksen telineen yläosan kytkinliitännöissä yleisen vaakakaapeloinnin sijaan.

Ethernet-kaapelit päättyvät RJ45-liittimiin – fyysisesti leveämmät kuin RJ11-puhelinliittimet ja niissä on 8 kontaktia 4 tai 6 puhelinliittimen sijaan. RJ45-pistoke ei mahdu RJ11-liitäntään, vaikka RJ11-pistoke voidaan liittää RJ45-liitäntään – yleinen hämmennys, kun olemassa olevia rakenteellisia johtoja käytetään uudelleen.

Voidaanko puhelinkaapelia käyttää Ethernetissä?

Vakiopuhelinkaapeli ei tue nykyaikaista Ethernet-verkkoa. Siinä on vain 2 paria (4 johdinta) verrattuna 4 pariin (8 johdinta), jotka vaaditaan Gigabit Ethernetille, ja sen sähköisiä ominaisuuksia – vaimennusta, ylikuulumista ja impedanssia – ei ohjata tietotason määritysten mukaisesti. Legacy 10BASE-T Ethernet (10 Mbps) käyttää teknisesti vain kahta paria ja voisi toimia puhelinkaapelilla lyhyitä matkoja, mutta mikään nykyinen verkkostandardi ei toimi riittävän käytännöllisillä nopeuksilla, jotta puhelinjohdon käyttö olisi perusteltua oikean strukturoidun kaapeloinnin asentamisen sijaan.

Oikean kaapelin valinta sovellukseen

Yleisin yksittäinen johdotusvirhe asuin- ja kevyissä kaupallisissa projekteissa on kaapelin määrittäminen ulkonäön tai likimääräisen samankaltaisuuden perusteella eikä piirin todellisten sähkö- ja asennusvaatimusten perusteella. Hyllyllä oikealta näyttävän kaapelin jännite voi olla aliarvostettu, asennusympäristöön sopimaton tai yhteensopimaton päätelaitteiston kanssa – kaikki tämä aiheuttaa turvallisuus- ja yhteensopivuusongelmia, joiden korjaaminen asennuksen jälkeen on kallista.

varten virtajohdot , vähimmäisvaatimukset ovat jännite, virransiirtokyky (kapasiteetti) asennuksen ympäristön lämpötilassa, soveltuvuus märkään tai kuivaan paikkaan ja onko asennustapa putkijohto, suora hautaaminen vai vapaa ilma. NM-B kattaa suurimman osan Pohjois-Amerikan asuinalueiden sisäpiireistä; THHN putkessa kattaa autotallin, kellarin ja kaupalliset sovellukset; UF-B hoitaa suoraan haudatut ulkolenkit.

varten datakaapelointi , Cat6 on käytännöllinen perusta kaikille uusille strukturoiduille kaapelointiasennuksille – Cat5e:n rajakustannukset ovat minimaaliset, ja tuleville verkkopäivityksille on paljon tilaa. Cat6A on taattu asennuksissa, joissa 10 gigabitin yhteys täydellä 100 metrin kanavan pituudella on nykyinen tai lähiajan vaatimus, kuten liikerakennuksissa, paljon dataa vaativissa työpaikoissa ja palvelinhuoneen patch-kaapeloinnissa.

varten PVC vs. LSZH eristysvalinta , määräävä tekijä on asennuspaikka ja sovellettava rakennusmääräys. LSZH on pakollinen monilla lainkäyttöalueilla kaapeleille, jotka on asennettu ilmankäsittelytiloihin (kokoushuoneeseen), suljettuihin julkisiin tiloihin, liikenneinfrastruktuuriin ja kaikkialle, missä savumyrkyllisyys tulipalossa aiheuttaa kohonneen riskin. Vakio-PVC on edelleen hyväksyttävä ja kustannustehokas useimmille yleisille teollisuus- ja asuinjohdoille, joita nämä vaatimukset eivät koske.