Jotta kaapeleita voidaan käyttää turvallisesti, on ensin ymmärrettävä niiden toiminta. Pien-jännitekaapelit tarkoittavat yleensä virtakaapeleita, joiden nimellisjännite on 1 kV tai vähemmän. Niiden ensisijainen tehtävä on siirtää sähkövirtaa tehokkaasti ja turvallisesti tietyllä jännitteellä.
1. Johtava ydin: Johtaja
Kaapelin "valtatie" on sen sisäinen johdin, joka on tyypillisesti valmistettu kuparista tai alumiinista. Kuparia käytetään laajalti sen erinomaisen sähkönjohtavuuden, sitkeyden ja korroosionkestävyyden vuoksi; alumiinijohtimet tarjoavat etuja kustannusten, suurien poikki-poikkipinta-alojen ja painon vähentämisen suhteen. Johtimen poikki-pinta-ala määrittää suoraan sen nykyisen-kantokyvyn-eli virran määrän, jonka se voi siirtää turvallisesti. Koska virta tuottaa lämpöä, johtimen tulee olla riittävän paksu, jotta lämmöntuotanto pysyy turvallisissa rajoissa.
2. Kriittinen este: Eristyskerros
Johtimen ympärillä oleva eristekerros toimii tärkeänä suojalinjana kaapelin turvallisuudelle. Sen tehtävänä on luotettavasti eristää jännitteinen johdin ulkoisesta ympäristöstä (mukaan lukien muut johtimet, metalliosat tai ihmiskontakti), mikä estää virtavuodot ja oikosulut. Yleisiä eristysmateriaaleja ovat polyvinyylikloridi (PVC) ja silloitettu polyeteeni (XLPE). Tavalliseen PVC:hen verrattuna XLPE tarjoaa yleensä erinomaisen lämmönkestävyyden, ikääntymisen kestävyyden ja mekaanisen lujuuden; sen avulla kaapeli voi toimia jatkuvasti korkeammissa lämpötiloissa, mikä lisää virran-kantokykyä tai pidentää käyttöikää.
3. Turvatoimenpiteet: Suojus ja suojakerrokset
Eristyskerroksen ulkopuolella on tyypillisesti vaippakerros, joka suojaa sisärakennetta mekaanisilta vaurioilta, kemialliselta korroosiolta, kosteudelta, valolta ja muilta ympäristötekijöiltä. Sähkömagneettista yhteensopivuutta vaativissa sovelluksissa kaapeleissa voi olla myös metallisuojakerros (kuten kuparinauha tai punottu kuparilanka), joka tasoittaa sähkökenttää, johtaa vikavirtoja ja vaimentaa sisäisten virtojen aiheuttamia sähkömagneettisia häiriöitä.
Kaapelin toimintaperiaate voidaan tiivistää seuraavasti: eristekerroksen tarjoamalla tehokkaalla eristyksellä virta rajoittuu johtimeen ja kulkee määrättyä reittiä pitkin, kun taas rakenteet, kuten vaippa, varmistavat, että ulkoinen ympäristö ei häiritse tätä prosessia. Tämä eroaa paljaista johtimista tai yksinkertaisesti eristettyistä johtimista; jälkimmäisistä puuttuu kattava monikerroksinen suojaus, mikä aiheuttaa huomattavasti suurempia turvallisuusriskejä monimutkaisissa ympäristöissä tai kiinteissä asennuksissa.
