Провод? Кабель? Шнур?

«Провод», «кабель», «шнур» – в повседневной речи все три понятия мы обычно считаем синонимами, не особо углубляясь в то, каковы же отличия между этими изделиями, и существуют ли они вообще. В то же время для профессиональных электриков разница между ними колоссальна, и замена одного понятия другим при передаче информации от специалиста к специалисту может стать причиной серьёзной поломки. Далее мы рассмотрим, в чём состоит различие между кабелями, проводами и шнурами, узнаем, в каком контексте такая разница размывается, и попробуем задать критерии, помня которые, даже обычный человек не будет ошибаться.

Основополагающим фактором в объединении смыслов всех категорий кабельно-проводниковой продукции является общая функция – передача электроэнергии от одной точки к другой, от источника (или какого-либо распределительного устройства) к потребителю. Шнур, кабель и провод отличаются от других электротехнических изделий тем, что главенствующую роль в них играет именно процесс транспортировки тока. В отличие от тех же розеток, которые просто обеспечивают удобную коммутацию, являясь малым по размеру промежуточным звеном, проводники составляют саму суть сети электрокоммуникаций. При этом они отличаются и от конечных элементов электрических контуров – приборов и лампочек. Бытовая техника и освещение могут эксплуатироваться лишь время от времени, полностью отключаться от сети, пока в них не возникнет необходимость, истощать свой ресурс, выходить из строя. Те же светодиодные лампы – это просто расходный материал, если смотреть на вопрос с точки зрения многолетней эксплуатации. Однако для кабелей, шнуров и проводов недоступна такая роскошь, как поломка. Их функционирование должно быть всегда сопряжено только с наивысшей надёжностью, высочайшей длительностью нормальной работы без нареканий. Безусловно, и проводниковую продукцию периодически приходится чинить, но самое важное здесь то, что подобные случаи рассматриваются как неординарные, из ряда вон выходящие, случающиеся настолько редко, что за это время в доме может смениться уже два-три ремонта и столько же поколений люстр.

Ищем отличия

В любой области хозяйствования человека можно отыскать тот или иной вид проводниковых изделий. Конечно, можно сказать, что их не найдёшь, к примеру, в сфере изобразительного искусства или сочинения музыки, однако, если вдуматься, то сразу понимаешь, что художнику нужен свет – а он исходит от светильников, которые питаются током, приводящим по проводам. Ну, а современные композиторы вообще часто творят при помощи компьютерных систем, то есть напрямую привязаны к электрозависимой технике. На самом деле таких примеров можно привести огромное множество, и в их основе будет лежать одна мысль: проводники нужны, чтобы создавать замкнутые контуры, по которым через конечные потребители будет течь электроток. При этом, разумеется, важно снизить процент потерь и утечек – крайне желательно, до нулевого значения.

Вместе с тем, каждый человек понимает, что разные проводники могут использоваться в непохожих условиях. В жилых зданиях, в промышленных цехах, на улице, в коммерческих помещениях, под землёй, в воде, под лучами солнца, в холоде, на жаре и т.д. Всё это многообразие внешних факторов обуславливает различие в назначениях, а потому – в конструкциях и структуре изделий. Нередки и случаи комбинаций провода и кабеля или кабеля и шнура в одном контуре питания – это будет зависеть от того, какую техническую задачу необходимо решить в конкретной ситуации. Однако принципы подбора изделий для них всех учитывают строение проводников. Потому и мы хотим детально проанализировать каждый вид изделий.

Однако непосредственно начинать предлагаем с того, чтобы уяснить для себя наиболее базовую терминологию.

1. В основе любого кабельно-проводникового изделия лежат жилы. Жилами называют металлические токопроводящие проволоки (одну или множество сплетённых воедино), по которым ток идёт внутри кабеля, провода или шнура.
2. Проволока – общее название условно тонкой металлической нити, которая изготавливается методом протяжки, и вполне может использоваться в других сферах, помимо электромонтажа. Если же её поместить в некую оболочку или изоляцию, она начинает тяготеть к понятию «жила», а за ним – и «провод».
3. Изоляция представляет собой некое покрытие (в основном из резины или специальной пластмассы), которое обеспечивает отсутствие контакта с другими токопроводящими элементами, предметами окружающего мира или человеком.
4. Оболочка – это специальный наружный покров кабельно-проводникового изделия, который одновременно служит для его защиты от воздействия пыли, влаги, химикатов и их испарений, механических повреждений и пр. Оболочка, как и изоляция, может быть из резины или пластмасс (у проводов, кабелей и шнуров), из других металлов (только у кабелей) или вовсе представлять собой оплётку (у шнуров и кабелей). В свою очередь, оплётка чаще всего выполняется из хлопчатобумажных тканей (с пропиткой или без), из нетканых материалов, из различного волокнистого сырья естественного и искусственного происхождения или даже из проволоки.
5. Трос является специфической разновидностью проволоки, но при этом не имеет смысловых, структурных и эксплуатационных пересечений с кабельно-проводниковыми изделиями. Тросы используются в проводке на правах отдельного элемента, который помогает произвести натяжение проводников, проложить трассу по воздуху или армировать существующую линию. Некоторые тросы натягиваются самостоятельно, другие же входят в состав кабелей. Несмотря на то, что эти изделия практически всегда выполнены из токопроводящих металлов, для них никогда не предусматривается вторичная функция, и они несут только заданную физическую нагрузку. Напряжения на них нет, а если оно появляется, это свидетельствует о нарушении технологии и утечке тока.

Провод

Конструкция обычного провода включает в себя всего лишь два базовых элемента: металлическую жилу, по которой пойдёт ток, и слой изоляции, призванный защищать от нежелательной утечки. При этом вполне возможны следующие варианты: провод может иметь несколько жил, отделённых друг от друга, или всего одну. Если справедлив последний вариант, оболочка может и вовсе отсутствовать – как это бывает со многими воздушными ЛЭП. У них изоляционным слоем служит сам воздух. Важно лишь, чтобы провод при этом не касался других объектов, а точки обязательного контакта с опорами имели диэлектрические свойства. Как мы знаем, с этой задачей отлично справляются керамические изоляторы.

Не только теоретически, но и практически основную часть проводов можно изготавливать из любого металла, хорошо проводящего ток. Тем не менее, баланс экономической и эксплуатационной характеристик привёл к тому, что сегодня для указанных целей массово применяются только медь и алюминий. Весьма перспективным можно назвать и их композитный сплав – алюмомедь, но пока это слишком дорогой материал для замены коммуникаций на новые. В технике же успешно применяются проводники из сплавов стали, нихрома, серебра, золота, а иногда даже платины и других драгоценных металлов с покрытиями.

Если о понятии «провод» говорят специалисты-электрики, они прежде всего представляют единичную жилу. Она может быть создана как из одного цельного проводника необходимой протяжённости, так и состоять из целого множества отдельных тонких проволочек, свитых в единый пучок. Зачастую моножилы применяются там, где силовая линия прокладывается надолго, на десятилетия: между подъездным щитком и квартирным распределительным щитом, в полости плиты перекрытия для питания люстры, в трубе глубоко под землёй на дачном участке. Однопроволочные жилы довольно прочные, но не очень гибкие, из-за чего их имеет смысл использовать только там, где не предполагается динамичная нагрузка. Такие изделия немного дешевле, поскольку проще в изготовлении, они хорошо передают постоянные и низкочастотные токи. В свою очередь, гибкие многопроволочные жилы удобнее в работе, выдерживают больше изгибаний и отлично себя проявляют, когда приходится работать на высокой частоте.

Ключевой особенностью провода как типа кабельно-проводниковой продукции можно назвать его определённую «самостоятельность». Его часто прокладывают в одиночку, без параллельной линии. Вдобавок, если провод лишён изоляции, его размещают так, чтобы вероятность контакта человека или животного с ним была минимальной. Но даже в электрической изоляции провод нередко не имеет внешних оболочек, обеспечивающих достаточную механическую защиту, что накладывает ограничение на области применения.

Кабель

В свою очередь, у кабеля сама конструкция предрасположена к тому, чтобы противостоять разрушающему воздействию явлений окружающей среды. Количество жил в изделии может быть самым разным, и определяется оно исключительно предполагаемой сферой эксплуатации. Между жилами кабеля находится слой заполнителя с диэлектрическими свойствами, целью которого является предотвращение контакта между близко расположенными единичными проводниками.

Кроме таких базовых структурных элементов как металлическая жила, электрическая изоляция и защитная наружная оболочка, объединяющая некое количество жил, кабель может иметь и другие. К примеру, взаимная изоляция из полимера может дополняться насыпным или гелеобразным заполнителем, в центре симметрии изделия может присутствовать армирующий сердечник, а весь кабель быть дополнительно защищённым от электромагнитных наводок и помех при помощи особого экрана. Не редкостью является и бронирование кабеля – пластиковой или проволочной оболочкой, либо же тонкой стальной пластиной.

В среде мастеров кабели считаются гораздо более высокоуровневыми изделиями, чем провода. Их делят почти на три десятка групп по разным принципам классификации, но для электриков всё это можно собрать в шесть категорий:

• силовые кабели – работают в электроустановках менее 1000 В и свыше 1000 В;
• контрольные кабели – используются в системах автоматизации и управления, осуществляют передачу информационных сигналов между различными компонентами;
• кабели управления – применяются в тех же системах, что и выше, для передачи управляющего воздействия, исходящего как от оператора-человека, так и от автоматики;
• кабели связи – осуществляют непосредственную связь между рядом компонентов различных систем, помогая им обмениваться сигналами разной частоты;
• излучающие кабели – помогают сложным системам и установкам испускать радиосигналы высокой частоты;
• греющие кабели – при прохождении тока нагреваются и выделяют тепло.

При этом жилы кабелей не особенно отличаются от жил проводов – они точно так же могут формироваться из одного или нескольких металлов, быть сплавными или композитными, состоять из одной жилы или целого набора. Зато для них действует менее относительная и более точная система разбиения на группы по степени гибкости. Моножилу, которую сложнее всего согнуть, относят к категории № 1, а наиболее гибкой является многопроволочная жила категории № 7. Многожильные проводники необходимо подключать ко всему оборудованию и электрофурнитуре при помощи специальных оконцевателей (простых штырьковых наконечников или петлевых клемм). Благодаря тому, что моножила при зажатии в контактном гнезде не способна распасться на отдельные проволочки, для неё никакие оконцеватели не нужны.

В силу того, что кабели могут эксплуатироваться в гораздо более сложных условиях, оболочки, которые их покрывают, должны быть способны одновременно выполнять несколько функций: защищать от механических повреждений, герметизировать проводники, не пропуская внутрь них влагу, исключать воздействие химикатов и испарений. Потому, в зависимости от конкретной марки, кабели могут содержать армирующие и экранирующие слои. В качестве материала таких оболочек выступают:

• обширная группа различных полимеров – прежде всего, это пластмассы разного класса;
• ткани высокой плотности и со специальными пропитками (в том числе, водо- и жироотталкивающими, а также нередко противодействующими распространению пламени при пожаре и снижающими уровень дыма);
• некоторые сорта резины и каучука, обладающие необходимым балансом прочности и эластичности;
• листовые металлические оболочки.

При этом производители уже не один десяток лет борются за то, чтобы один и тот же материал позволял воплотить сразу несколько чрезвычайно необходимых свойств. Например, все материалы, кроме металла, обладают некоторой пластичностью, что позволяет им одновременно выполнять три задачи. Первая – формировать наружный изоляционный слой проводника, обладающий высокими диэлектрическими свойствами, и защищающий человека от воздействия электротока. Вторая – образовывать герметичный канал, процессы в котором никак не зависят от всего того, что происходит «снаружи». Третья – выступать электромагнитным экраном, предохраняющим от возможных помех другие системы (в том числе, за счёт самих проводящих или полупроводниковых свойств оболочки).

К примеру, специальная кабельная бумага, которая имеет особенную химическую пропитку, может применяться в высоковольтных изделиях вплоть до 35 кВ. В свою очередь, сшитый полиэтилен, используемый с целью защиты от поражения током, способен эффективно функционировать даже в установках, вольтаж которых доходит до 500 кВ, сохраняя при этом целостность, а потому – требуемую надёжность и долговечность. Наконец, ещё не так давно в линиях до 500 кВ активно применялись маслонаполненные изделия. Внутри них располагались индивидуально экранированные жилы, которые помещали в своеобразную капсулу с маслом. Сегодня же такая продукция попросту потеряла актуальность ввиду того, что сшитый полиэтилен выходит дешевле, проще в производстве, удобнее в работе для мастеров, да и просто эффективнее по комплексу характеристик.

С определённой натяжкой можно говорить, что кабель представляет собой несколько проводов, связанных вместе. Потому все те требования и критерии эксплуатации, которые предъявляют к одной группе изделий, справедливы и для другой. С точки зрения дальнейшего функционирования, важнее всего проверить кабельно-проводниковую продукцию на поведение при коротком замыкании, на способность выдерживать длительные перегрузки, на природу распространения пламени и на токсичность при горении. Рассмотрим эти детали подробнее, ведь в том числе здесь кроется настоящая, эксплуатационная разница между кабельно-проводниковыми изделиями.

В момент короткого замыкания, происходящего между двумя жилами, соседствующими в одном кабеле, формируется очаг тепла, температура которого легко может достигать 1000 °С. Разумеется, такое явление способно спровоцировать горение, особенно если защитная автоматика не успевает сработать вовремя и нагрев происходит более длительно. Обычно в процессе горения принимают участие все жилы в кабеле, хотя само замыкание было спровоцировано контактом всего двух. Выделяющиеся при этом газы создают высокое давление, буквально вспучивающее несколько слоёв изоляции и все эластичные защитные оболочки. В результате происходит разгерметизация внутреннего пространства кабеля, а это означает приток кислорода к очагу, то есть, усиление горения. Чем выше качество изделия, тем дольше его оболочки смогут противостоять натиску смеси газов изнутри. Соответственно, шансы на то, что огонь погаснет сам по себе за тот же промежуток времени выше. Бронированные оболочки помогают сдерживать лопанье внутренних слоёв изоляции и не так скоро выпускают пламя наружу.

Сопротивление мощностным перегрузкам – ещё один экстремальный режим для проверки кабельной продукции. Токи, превосходящие нормальные в несколько раз, точно так же, как и КЗ, разогревают металлическую основу проводника до очень высоких температур. За этим всё так же следует прогрев изоляций и оболочек, а на определённой стадии – химическое разложение материала изоляции с выделением паров и газов. В нормальных условиях на такие силы токов должны реагировать автоматические выключатели, но, если они неисправны или рассчитаны и установлены неверно, процесс перегруза продолжится, газы выйдут наружу и воспламенятся. Качественный кабель спокойно должен выдерживать 1,1 своего номинала любое количество времени, 1,5 номинала – от 10 минут до часа, а всё, что выше этого значения, уже больше лежит в плоскости корректной работы защитной автоматики.

Распространение горения для каждой из марок кабеля рассматривается не только в разрезе самой пожарной безопасности, но и с точки зрения потенциальных масштабов ущерба при распространении пламени внутри помещения. Типичные оболочки, выполненные из поливинилхлоридных пластикатов, а также некоторых сортов полиэтилена, довольно неплохо распространяют горение, особенно в том случае, когда точка возгорания находится на вертикальном участке проводки. В связи с этим всю кабельно-проводниковую продукцию делят на четыре типа:

• обычная – хорошо или умеренно горючая в определённых обстоятельствах;
• негорючая при одиночной прокладке – условно почти не распространяющая горение при наличии одного кабеля, который расположен не только горизонтально, но и вертикально;
• негорючая при групповой прокладке – условно почти не распространяющая горение в случае параллельного или близкого размещения некоторого количества кабелей, которые могут быть расположены не только горизонтально, но и вертикально;
• огнестойкие – изделия, оболочки которых изготавливаются из сырьевых материалов, не способных гореть (однако некоторые из них всё же могут подолгу медленно тлеть, не расширяя очаг, или плавиться).

Уровень огнестойкости обычно оценивается экспериментальным путём, по итогу серии опытов, состоящих в целенаправленном поджигании кабелей. Количественным показателем процесса при этом выступают удельная теплота сгорания проводки и скорость движения пламени вдоль линии.

Наконец, степень токсичности изделий оценивается по процессу и результату имитируемого пожара. Рассматриваются как ситуации, когда огонь пришёл извне, так и те, в которых он начался в самом кабеле. Важно понимать, что некоторые типы изоляции, которые фактически не поддерживают и не распространяют огонь, при этом могут выделять токсичные пары. Такие изделия должны быть запрещены к использованию в местах, где ожидаются большие скопления публики (залы ресторанов и кинотеатров, станции метро, торговые и развлекательные центры).

Кроме того, каждая единица проводниковой продукции, которая желает в дальнейшем всегда классифицироваться как «кабель», должна пройти ряд ГОСТовых тестов. Среди них есть максимально похожие на уже упомянутые (противопожарная устойчивость, стойкость к внешнему нагреву, уровень защищённости от попадания влаги вовнутрь) и принципиально другие (способ разделки, эластичность и удобство в работе, принципы оконцевания жил). Эксперты проверяют каждый критерий, оценивают по количественной или качественной шкале, а затем результаты оценки укладывают в стандартный диапазон для кабеля определённой категории.

Шнур

До определённой степени шнуры занимают промежуточное положение между обычным кабелем и неким многожильным проводом, помещённым в изоляцию. Можно говорить, что важнейшей из отличительных характеристик шнура является его гибкость, иногда даже – умеренная эластичность при растяжении. Всё это необходимо непосредственно для того, чтобы обеспечить базовую сущность эксплуатации шнуров – их постоянные сжатия и натяжения, изгибы, регулярные перематывания и складывания.

С точки зрения сферы применения всё ещё проще – шнурами соединяют мобильные, переносные и подвижные приборы или устройства с питающей электросетью. Легко заметить, что никто никогда не скажет, что между двумя опорами ЛЭП располагаются шнуры: для всех, а не только для специалистов там могут быть лишь провода, в крайнем случае – кабели. Вся техника, которая есть в наших домах и квартирах, оснащена именно шнурами: телевизоры, пылесосы, электрочайники, утюги, настольные лампы, зарядные устройства для гаджетов, мониторы компьютеров и их системные блоки, мультиварки, стиральные машины, перфораторы и дрели, радиоприёмники, паяльники, фены, миксеры и пр. Кроме того, будет правильным отметить, что, говоря о шнуре, мы всегда подразумеваем, что на конце изделия обязательно находится штепсельная вилка или технологичный разъём для подключения, а не просто зачищенные концы жил. Таким образом, с сугубо потребительской стороны шнур – это самый «готовый к употреблению» вид кабельно-проводниковой продукции среди всех возможных.

Вместе с тем, необходимо отметить области перехлёста значений и допустимых замен. Как понятно из сказанного выше, называть провод шнуром – неверно, а вот шнур проводом – просто не очень логично, ведь это будет существенно сужать его область применимости. Точно из тех же соображений в технических паспортах на некоторые устройства (а особенно часто – на электроинструмент) можно найти обозначение «кабель питания» вместо более контекстуально ожидаемого «шнур питания». Такое обозначение с одной стороны более корректно отражает структуру изделия, суть его работы и даже принцип использования, а с другой – указывает на некоторую отделимость от самого прибора или устройства. Потому применительно к единице бытовой технике и слово «шнур», и слово «кабель» будет одинаково правильным. По тем же причинам любой отрезной кабель, купленный на замену, может стать шнуром для конкретного агрегата.

Каждое кабельно-проводниковое изделие обязано иметь маркировку. Основная наносится при производстве на фабрике – прямо на оболочку, а вторичная – при монтаже, на удобные и доступные мастеру области. К той самой заводской относят собственно цветовую маркировку изоляции на жилах, надписи и тиснения на наружных оболочках, изоляции, а порой и тиснение на самом металле (в том случае, если речь идёт о моножиле). Для изделий более крупного сечения, используемых в промышленности или для прокладки городских магистралей, могут применяться также навесные бирки или приклеиваемые этикетки.

Правильная маркировка позволяет быстро определить сферу назначения кабеля или провода, узнать его основные конструктивные характеристики и получить представление о специфических параметрах конкретной марки. В процессе монтажа и сборки цепей мастер маркирует проводку по-своему, доступным образом обозначая маршруты силовых трасс, концы одних и тех же линий, соединения внутри распределительных и монтажных коробок, связи между элементами. В последние годы всё чаще используются особые электронные маркеры, которые помогают отыскать нужный конец кабеля даже в туго набитом проводниками канале. Детально на принципах цветовой маркировки фазного и нулевого провода, а также жилы заземления мы здесь останавливаться не будем.

Подводя сравнительный итог, можно сказать следующее.

• Провод – это любой проводник, в том числе, самый простой, и в том числе, без изоляции. Провод используется для воздушной прокладки электрокоммуникаций, а при наличии некой защитной диэлектрической оболочки – для наиболее примитивных задач. Он не предназначен для укладки под землю и не протягивается в воде или влажных средах без специальных средств-кондукторов (полостей, труб, каналов). Не только электроизоляционная, но также механическая, пыле- и влагозащищённость его токопроводящих жил минимальны.
• Кабель – это полноценное и довольно сложное изделие на основе проводов, помещённых в единый корпус или оболочку. Он может иметь разные размеры, толщину жил, прочность и гибкость, но при этом надёжно защищён при помощи ряда дополнительных средств от опасностей различной природы.
• Шнур – это усложнённый провод или упрощённый кабель, имеющий чётко предписанное ему назначение. Его оболочки и покровы достаточно хороши, чтобы обеспечивать электрическую изоляцию, но не сравнимы по механической прочности с кабелями. Вдобавок именно шнур из всех трёх рассмотренных здесь изделий обладает наибольшей гибкостью, а потому удобен в эксплуатации для подключения переносной техники.