ماشین رشته سیاره ای چیست؟

A ماشین گیر سیاره ای یک قطعه بسیار تخصصی از تجهیزات تولید سیم و کابل است که چندین رشته سیم را حول یک هسته یا محور مرکزی به هم می‌پیچاند و در عین حال صافی و کشش مطلق هر رشته را از طریق یک حرکت سیاره‌ای منحصر به فرد حفظ می‌کند. بر خلاف دسته های سنتی یا دسته های قفس سفت و سخت، الف ماشین گیر سیاره ای تضمین می کند که هر سیم پیچ حول محور خود در حین چرخش به دور محور مرکزی دستگاه می چرخد و هر گونه پیچش نامطلوب یا چرخش به عقب را در رشته های جداگانه کاملاً از بین می برد. طبق داده‌های صنعت از انجمن بین‌المللی سیم و ماشین‌آلات (IWMA)، فناوری رشته‌بندی سیاره‌ای در تولید کابل‌های برق با ولتاژ بالا، کابل‌های زیردریایی و خطوط پیچیده انتقال داده ضروری شده است، جایی که دقت طول لایه و یکپارچگی مکانیکی هادی رشته‌ای برای عملکرد ایمنی نهایی و عملیاتی الکتریکی از اهمیت بالایی برخوردار است.

ماشین رشته سیاره ای چیست و چگونه کار می کند؟

ماشین رشته‌بندی سیاره‌ای یک سیستم چرخشی چند بوبین است که در آن هر بوبین بادی بر روی گهواره چرخان جداگانه خود در یک قاب اصلی چرخان نصب می‌شود و به سیم‌های منفرد اجازه می‌دهد بدون هیچ گونه تنش پیچشی یا تغییر شکل کنترل‌نشده به هم بپیچند. اصل اساسی الف ماشین گیر سیاره ای را می توان با حرکت زمین به دور خورشید مقایسه کرد: درست همانطور که زمین در حین چرخش به دور خورشید حول محور خود می چرخد، هر سیم پیچی در دستگاه به دور مرکز خود می چرخد تا سیم را از بین ببرد، در حالی که به طور همزمان در یک مسیر دایره ای به دور نقطه تجمع مرکزی هادی رشته ای حمل می شود. این مکانیسم چرخش دوگانه بسیار مهم است، زیرا چرخش پشتی را که در غیر این صورت در هر سیم جمع می‌شود، در صورتی که در حین چرخاندن مارپیچ به دور هسته از یک بوبین ثابت بیرون کشیده شود، بسیار مهم است. در یک چیدمان استاندارد، یک صفحه 1/2 اینچی (12.7 میلی متر) با 18 بوبین می تواند تا 37 رشته سیم مجزا در یک پاس، با سرعت چرخش روتور اصلی تا 100 تا 300 دور در دقیقه بسته به اندازه دستگاه و سیم سنج. کل عملیات توسط سروو موتورهای هماهنگ و کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) کنترل می‌شود که تضمین می‌کنند طول لایه (فاصله محوری مورد نیاز برای یک چرخش کامل یک رشته در اطراف هسته) در تحمل کمتر از ± 1% . انجمن بین‌المللی سیم گزارش می‌دهد که این سطح از دقت برای رشته‌های متحدالمرکز چند لایه مورد استفاده در کابل‌های برق با ولتاژ متوسط ​​و بالا ضروری است، جایی که حتی ناسازگاری‌های جزئی در طول لایه می‌تواند نقاط تنش الکتریکی موضعی ایجاد کند که منجر به تخلیه جزئی و شکست زودرس عایق می‌شود.

مزیت های حیاتی تابش سیاره ای نسبت به روش های مرسوم

مزیت تعیین کننده یک ماشین رشته سیاره ای توانایی آن در تولید یک هادی رشته ای کاملاً بدون پیچش است که ضمن حفظ یکنواختی هندسی برتر، خواص ازدیاد طول و استحکام گسیختگی هر سیم را حفظ می کند. در یک گیره قفس سفت و سخت معمولی یا نوار لوله‌ای، بوبین‌ها در چارچوب چرخان ثابت می‌شوند و سیم از روی فلنج کشیده می‌شود و برای هر چرخش کامل قفس به دور هسته، یک پیچ 360 درجه به هر سیم وارد می‌شود. این پیچش سیم را به طور دائم تغییر شکل می دهد، استحکام کششی آن را کاهش می دهد و آن را مستعد قفس پرندگان می کند - شرایطی که رشته های بیرونی یک کابل تمام شده از هسته تحت خم شدن یا کشش جدا می شوند. در مقابل، حرکت سیاره ای a ماشین گیر سیاره ای پیچش را خنثی می کند و در نتیجه رشته ای کاملاً مستقیم در ساختار کابل ایجاد می شود. این به هادی رشته‌ای اجازه می‌دهد تا به ضریب پر شدن (نسبت سطح مقطع کل سیم‌ها به سطح مقطع هادی) دست یابد. 93% تا 95% ، که رسانایی الکتریکی را برای یک قطر معین به حداکثر می رساند. برای هادی های مسی یا آلومینیومی در انتقال نیرو، این بهبود چگالی مستقیماً به کاهش مقاومت خط و کاهش تلفات I²R تبدیل می شود. علاوه بر این، سطح صاف و فشرده یک هادی رشته‌ای سیاره‌ای، شکاف‌های هوایی و برآمدگی‌هایی را که می‌توانند باعث تخلیه کرونا در کابل‌های ولتاژ بالا با ولتاژ بالای ۱۱۰ کیلو ولت شوند، به حداقل می‌رساند. با کاهش نیاز به نوار چسب و غربالگری گسترده، تولیدکنندگان می توانند در هزینه های مواد در طول دوره های تولید بزرگ صرفه جویی کنند.

ماشین های رشته سیاره ای در صنعت مدرن کجا استفاده می شوند؟

ماشین‌های رشته‌بندی سیاره‌ای عمدتاً در تولید رساناهایی با کارایی بالا به کار می‌روند که در آن الزامات مکانیکی و الکتریکی آنقدر سخت‌گیرانه است که حتی مقدار کمی اعوجاج سیم یا بی‌نظمی در طول لایه غیرقابل قبول است. حوزه های کاربردی کلیدی به شرح زیر است:

• کابل های برق فشار قوی و فوق فشار قوی: هادی های بدون پیچ خوردگی و کاملا فشرده تولید شده توسط a ماشین گیر سیاره ای برای کابل های عایق XLPE با ولتاژ 66 کیلوولت تا 500 کیلوولت ضروری است. طبق بروشور فنی CIGRE 720، سطح بیرونی صاف یک هادی سگمنتال رشته سیاره ای (رسانای میلیکن) خطر درختکاری الکتریکی در رابط هادی-عایق را به حداقل می رساند، که علت اصلی خرابی طولانی مدت کابل در شبکه های انتقال زیرزمینی است.
• کابل برق زیردریایی و زیر دریا: این کابل ها در طول عملیات تخمگذار در معرض خمش و کشش دینامیکی مداوم قرار می گیرند. استحکام کششی و انعطاف پذیری بالا که توسط سیم های مسی یا آلومینیومی رشته ای بدون پیچش حفظ می شود برای جلوگیری از شکستگی هادی بسیار مهم است. همانطور که تحلیلگران صنعتی از گروه CRU اشاره کردند، یک خرابی در یک کابل زیردریایی می تواند منجر به هزینه تعمیر بیش از چندین میلیون دلار شود.
• کابل های تخصصی کنترل و انتقال داده: در بازوهای رباتیک، سیم‌کشی هوافضا و کابل‌های صوتی پیشرفته، هرگونه نویز میکروفونیک یا بازتاب سیگنال ناشی از هندسه نامنظم رسانا غیرقابل قبول است. تمرکز استثنایی و صافی سطح ارائه شده توسط a ماشین گیر سیاره ای ویژگی های الکتریکی پایدار مورد نیاز برای امپدانس ثابت و یکپارچگی سیگنال را فراهم می کند.
• تولید طناب و طناب فولادی: برای طناب‌های تقویت‌کننده لاستیک و طناب‌های بالابر با استحکام بالا، رشته‌های فولادی منفرد باید بدون تنش پیچشی باقیمانده رشته شوند تا از باز شدن در هنگام برش جلوگیری شود. رشته های سیاره ای برای تولید طناب های چند رشته ای با طول های بسیار دقیق و چرخش صفر تحت بار استفاده می شود.

مقایسه Stranders سیاره ای با Stranders قفس سخت و لوله ای

هنگامی که سازندگان کابل، تجهیزات بندکشی را برای یک خط تولید جدید ارزیابی می‌کنند، انتخاب بین یک گیره سیاره‌ای، یک سیم‌گیر قفس سفت و سخت، و یک نوار لوله‌ای شکل شامل یک مبادله بین کیفیت محصول، سرعت تولید و سرمایه‌گذاری است. جدول زیر مقایسه مستقیمی از عملکرد کلیدی و پارامترهای کاربردی که این سه نوع ماشین را متمایز می کند، ارائه می دهد.

همانطور که در جدول نشان داده شده است ماشین گیر سیاره ای سریع ترین یا ارزان ترین نیست، اما هادی با بالاترین کیفیت را ارائه می دهد. برای کابلی که به مدت 40 سال در زیر زمین یا زیر آب نصب می شود و بدون پروژه مهندسی عمران عظیم قابل تعویض نیست، هزینه اولیه اضافی فرورفتن سیاره ها در مقایسه با هزینه طول عمر یک خطای عایق ناچیز است.

مشخصات فنی کلیدی و ملاحظات عملیاتی

پاکت عملکرد یک ماشین رشته سیاره ای با ظرفیت بوبین، تعداد روتورها، حداکثر سرعت چرخش، و دقت سیستم کنترل طول دراز آن تعریف می شود. یک استردر سیاره ای معمولی با اندازه متوسط که برای تولید هادی کابل برق طراحی شده است دارای ویژگی های زیر است:

• قطر بوبین: قطر فلنج بین 400 میلی متر تا 630 میلی متر با ظرفیت سیم تا 500 کیلوگرم از مس یا آلومینیوم در هر بوبین. برای رشته های هادی بزرگ، یک خط ممکن است دارای شش یا دوازده روتور باشد که هر کدام دارای چندین بوبین هستند.
• محدوده قطر سیم: این دستگاه می تواند سیم های جداگانه را از تقریباً پردازش کند 0.5 میلی متر تا 5.0 میلی متر در قطر، با محدوده خاص بسته به راهنماهای غلتک و تنظیمات کشش دهنده.
• کنترل طول لایه: سروو محور مدرن ماشین گیر سیاره ایs به طول خواب از 30 میلی متر تا بیش از 500 میلی متر دست یابید که از طریق صفحه نمایش لمسی HMI قابل تنظیم است. طول درازکشی به صورت الکترونیکی با کلاهک جمع‌آوری همگام‌سازی می‌شود تا حتی با پر شدن قرقره برداشتن و تغییر قطر موثر، نسبت ثابتی حفظ شود.
• پیش تاب و پس از شکل گیری: برای هادی های متراکم، ماشین ممکن است مجهز به سرهای پیش پیچشی باشد که یک تغییر شکل پلاستیکی جزئی به سیم ورودی اعمال می کند و قالب ها یا غلتک های پس از شکل دهی که هادی رشته ای را به شکل دایره ای یا قطعه ای نهایی آن فشرده می کند. بر اساس یک مقاله فنی ارائه شده در کنفرانس سالانه IWMA، استفاده از نیروی پس از شکل گیری از 2 تا 4 کیلونیوتون می تواند ضریب پر را تا 3 درصد بیشتر افزایش دهد.

سوالات متداول در مورد ماشین های رشته سیاره ای

تفاوت بین رشته‌بندی سیاره‌ای و رشته‌بندی دسته‌ای چیست؟

رشته‌بندی دسته‌ای تمام سیم‌ها را در یک کمان یا قفس چرخان بدون کنترل موقعیت تک تک رشته‌ها به هم می‌پیچاند، که منجر به یک قرارگیری تصادفی و اعوجاج قابل‌توجه سیم می‌شود. الف ماشین گیر سیاره ای از سوی دیگر، موقعیت، کشش و پیچش هر سیم را دقیقاً کنترل می کند و یک لایه هم مرکز بسیار منظم با پیچش داخلی صفر ایجاد می کند. رشته‌بندی دسته‌ای برای هادی‌های انعطاف‌پذیر کم‌هزینه استفاده می‌شود، در حالی که رشته‌بندی سیاره‌ای برای کابل‌های توان و داده با قابلیت اطمینان بالا محفوظ است.

آیا یک ماشین رشته سیاره ای می تواند هادی های فشرده تولید کند؟

بله، و اغلب این روش ترجیحی است. از آنجایی که سیم ها از قبل در یک هندسه متحدالمرکز کامل با پیچش صفر مرتب شده اند، تحت فشار یک قالب یا غلتک شکل به طور یکنواخت تر فشرده می شوند. الف ماشین گیر سیاره ای مجهز به سر تراکم می تواند قطر رسانا را 8% تا 12% کاهش دهد و در عین حال سطح صاف و بدون شکاف را حفظ کند، که به میزان قابل توجهی مقدار عایق و مواد محافظ مورد نیاز در مراحل اکستروژن بعدی را کاهش می دهد.

چه موادی را می توان در یک ماشین رشته سیاره ای پردازش کرد؟

این دستگاه برای رسیدگی به سیم های آهنی و غیر آهنی، از جمله مس آنیل شده، مس سخت کشش، آلومینیوم، آلیاژ آلومینیوم، سیم فولادی گالوانیزه و فولاد ضد زنگ طراحی شده است. انتخاب مواد به کاربرد نهایی بستگی دارد: مس و آلومینیوم برای هدایت الکتریکی و فولاد برای استحکام مکانیکی در هادی های سقفی (ACSR) و طناب های سیم. شرط حیاتی این است که سیم باید دارای خواص قطر و ازدیاد طول ثابت باشد تا کشش یکنواخت را در تمام بوبین ها حفظ کند.

چگونه می توان تنش دقیق را روی یک ماشین گیر سیاره ای حفظ کرد؟

هر پایه بوبین مجهز به یک ترمز اصطکاکی مکانیکی قابل تنظیم یا یک کشنده الکترومغناطیسی فعال است. تنش به مقداری معمولاً بین تنظیم می شود 1 و 10 نیوتن بسته به قطر سیم و قدرت تسلیم. اگر کشش خیلی کم باشد، سیم ها شل می شوند و هادی پایداری هندسی ضعیفی خواهد داشت. اگر بیش از حد بالا باشد، سیم ها می توانند به پایین یا حتی بشکنند. کالیبراسیون منظم سیستم کشش با یک تنش سنج دستی برای حفظ کیفیت محصول ضروری است، زیرا کشش ناهموار بین بوبین ها علت اصلی بی نظمی در طول لایی است.

از آنجایی که تقاضا برای انتقال توان قابل اعتماد و با ظرفیت بالا و ارتباطات داده همچنان در حال افزایش است ماشین گیر سیاره ای سنگ بنای تولید کابل های پیشرفته باقی مانده است. توانایی آن در ارائه یک هادی بدون پیچش و از نظر هندسی کامل نمی تواند با روش های رشته ای سریع تر اما کمتر دقیق مطابقت داشته باشد. با سرمایه‌گذاری در فناوری سیاره‌ای، تولیدکنندگان سیم و کابل اطمینان حاصل می‌کنند که هادی‌های حیاتی که شبکه‌های برق، نیروگاه‌های بادی فراساحلی و شبکه‌های ارتباطی ما را به هم متصل می‌کنند، برای چندین دهه تحت سخت‌ترین شرایط، ایمن و کارآمد عمل خواهند کرد.