Техпаспорт, норми витрат і техкарта кабелю: куди зникає зайва мідь

Клієнт замовляє 5 км силового кабелю 3 × 2,5 мм². За конструкцією на кілометр іде 68,3 кг міді, тож планувальник резервує 342 кг. Замовлення закривається з витратою 369 кг — і ніхто нічого не вкрав. Різниця ховається в тій частині норми витрат, якої немає в більшості електронних таблиць: у фіксованих відходах, які кожна лінія викидає під час кожного запуску.

У кабельному виробництві той самий виріб описують три документи. Технічний паспорт (TDS, technical data sheet) — це те, що обіцяно клієнту: конструкція, розміри, електричні параметри, стандарт. Норми витрат матеріалів визначають, скільки міді, ізоляції та оболонки йде на один кілометр. Технологія (технологічна карта) описує, як кожна лінія виготовляє кабель: операції, швидкості, температури, кроки скручування, випробування. Разом вони є специфікацією і технологічним маршрутом кабельного заводу.

Технічний паспорт: що обіцяно клієнту

Наш приклад — кабель 3 × 2,5 мм², 0,6/1 кВ, з ПВХ-ізоляцією та ПВХ-оболонкою, виготовлений за IEC 60502-1. Ключові рядки технічного паспорта:

• Струмопровідна жила: мідна нелуджена, клас 2, багатодротова, 7 дротів
• Макс. електричний опір жили при 20 °C: 7,41 Ом/км
• Ізоляція: ПВХ, номінальна товщина 0,8 мм, кольори жил — коричневий, чорний, сірий
• Оболонка: ПВХ, номінальна товщина 1,8 мм, чорна
• Зовнішній діаметр: близько 11,4 мм
• Приймально-здавальне випробування напругою: 3,5 кВ змінного струму, 5 хвилин

Технічний паспорт складають у величинах, які клієнт може перевірити. У ньому не сказано, скільки кілограмів чого-небудь іде у виріб. Це вже завдання заводу.

Міф: «2,5 мм² — це 2,5 мм² міді»

Ні. Номінальний переріз визначається електричним опором, а не геометрією. Наша жила складається з 7 дротів діаметром 0,67 мм: 7 × π/4 × 0,67² = 2,468 мм² міді. Її опір виходить близько 7,13 Ом/км — з запасом нижче межі 7,41, тож жила відповідає перерізу 2,5 мм². Проєктування під опір, а не під номінальну площу, заощаджує мідь на кожному кілометрі, а за нинішніх цін на мідь це швидко перетворюється на відчутні гроші.

Норми витрат: від конструкції до кг/км

У розрахунку кабелю є зручне правило: площа в мм² × густина в г/см³ = кг на км. Ось норма на один кілометр готового кабелю:

Мідь. 2,468 мм² × 8,89 г/см³ = 21,94 кг на км струмопровідної жили. Шість зовнішніх дротів скручені навколо центрального, тож кожен приблизно на 2 % довший за жилу. Це дає ще 1,7 %: 22,32 кг на км ізольованої жили. Скручування трьох жил додає ще 2 % довжини жили (3 × 1,02 = 3,06 км жили на км кабелю), тож міді — 22,32 × 3,06 = 68,3 кг/км.

Ізоляція. Діаметр жили зростає з 2,01 мм до 3,61 мм. Площа кільця: π/4 × (3,61² − 2,01²) = 7,06 мм². За густини ПВХ 1,45 г/см³ це 10,24 кг на км ізольованої жили, а × 3,06 = 31,3 кг/км кабелю.

Оболонка. Три скручені жили мають діаметр близько 7,78 мм; з оболонкою 1,8 мм кабель має 11,38 мм. Оболонка ще й заповнює проміжки між жилами, тож її площа — це повне коло мінус три жили: π/4 × (11,38² − 3 × 3,61²) = 71,0 мм². За густини 1,50 г/см³ це 106,5 кг/км.

Разом: близько 206 кг на кілометр, що відповідає типовій масі кабелів такого типу в каталогах виробників.

Частина норми, яка не залежить від кілометрів

Кожна лінія під час кожного запуску втрачає фіксовану довжину: кабель, виготовлений, поки екструдер виходить на режим, налаштовується діаметр і проходить перше іскрове випробування. На цьому заводі:

• лінія ізолювання: 150 м жили на кожен колір
• скручувальна машина: 50 м кабелю
• лінія накладання оболонки: 200 м кабелю

Для замовлення на 5 км рахуємо у зворотному напрямку: оболонка 5 000 + 200 = 5 200 м. Скручування 5 200 + 50 = 5 250 м. Жила кожного кольору 5 250 × 1,02 + 150 = 5 505 м, три кольори = 16 515 м жили.

Витрата міді: 16,515 км × 22,32 кг = 368,6 кг, або 73,7 кг на км готового кабелю. Це на 8 % більше за конструкторську норму. На замовлення 20 км ті самі фіксовані відходи розподіляються тонше: 1 393 кг міді, 69,6 кг/км, лише на 2 % більше. Отже, норма має дві частини — на кілометр і на запуск, — і від довжини замовлення залежить, яка з них болітиме. Саме тому короткі замовлення дорогі в плануванні кабельного виробництва.

Технологія: як кожна лінія виготовляє кабель

Технологічна карта веде кабель через увесь завод:

1. Волочіння: мідна катанка 8 мм волочиться до 0,67 мм, потім дріт відпалюють, щоб він став достатньо мʼяким для скручування.
2. Скручування жили: 7 дротів у жилу класу 2 із заданим кроком скручування.
3. Ізолювання: екструзія ПВХ товщиною 0,8 мм на швидкості близько 600 м/хв, один колір за запуск, з іскровим випробуванням у лінії.
4. Скручування жил: три ізольовані жили скручуються разом на швидкості близько 60 м/хв.
5. Накладання оболонки: екструзія ПВХ товщиною 1,8 мм на швидкості близько 50 м/хв з нанесенням метрового маркування.
6. Випробування та намотування: опір жили, випробування напругою 3,5 кВ, розкрій на будівельні довжини по 1 000 м на пʼять барабанів.

Технологічна карта містить також температурний профіль екструдера, розміри інструменту та кроки скручування, бо саме вони вирішують, чи вийдуть значення з технічного паспорта. Швидкість лінії визначає час: накладання оболонки на 5 200 м при 50 м/хв — це 104 хвилини машинного часу. А готові довжини мають поміститися на барабани, які у вас справді є.

Як це виглядає у factory.online

У платформі factory.online кожна конструкція кабелю має власні норми витрат матеріалів на кілометр і власні операції, а ізольована жила кожного кольору є окремим напівфабрикатом. MRP-розрахунок розузловує 5 км у метри жили та кілограми міді, а партії й тара несуть фактичні довжини на кожному барабані. Коли лінія підтверджує випуск і відходи, планувальник бачить фактичні кг/км поруч із нормою.

Якщо технічний паспорт, норми витрат і технологічні карти у вас живуть у трьох різних файлах, замовте демо і приходьте з однією конструкцією кабелю.