Wzór użytkowy dotyczy dziedziny elektrotechniki, a mianowicie cyfrowych kabli komunikacyjnych. Kabel zawiera dwie skrętki miedziane skręcone w parę z izolacją wykonaną z litej lub porowatej poliolefiny lub kilka podobnych par skręconych razem. Na nich umieszczony jest pierwszy ekran wykonany z taśmy polimerowej z folii aluminiowej, rdzeń stykowy wykonany z ocynowanych drutów miedzianych oraz drugi ekran w postaci oplotu z ocynowanych drutów miedzianych. Skorupa wykonana jest z termoplastycznej kompozycji polimerowej niezawierającej halogenów. Zaleca się stosowanie polimerowej kompozycji termoplastycznej marki CONGuard S 6645.
Kabel może dodatkowo zawierać rdzeń sygnałowy wykonany z drutów miedzianych ocynowanych z izolacją wykonaną z bezhalogenowej kompozycji termoplastycznej. Rdzeń sygnałowy znajduje się pomiędzy ekranami.
Kabel może dodatkowo zawierać wypełniacz wykonany z wiązki nici lub włókien syntetycznych lub wiązki tworzywa sztucznego z polichlorku winylu lub pianki poliolefinowej. Wypełniacz znajduje się pomiędzy izolowanymi rdzeniami a pierwszym ekranem. Wynik techniczny - zwiększona wydajność bezpieczeństwo przeciwpożarowe, odporność na olej mineralny oraz odporność na ciepło i mróz.
Wzór użytkowy dotyczy dziedziny elektrotechniki, a mianowicie symetrycznych kabli skrętkowych parami przeznaczonych do rozproszonych systemów akwizycji danych wykorzystujących przemysłowy interfejs RS-485, głównie w taborze transportu szynowego i taborze specjalnym.
Znany jest kabel interfejsu, który zawiera dwa izolowane polietylenem, pełne lub porowate, skręcone parami przewody miedziane lub kilka podobnych par izolowanych przewodów, które są następnie skręcone w rdzeń. Na skręconych przewodnikach umieszczono pierwszy ekran wykonany z taśmy polimerowej z folii aluminiowej, rdzeń stykowy wykonany z ocynowanych drutów miedzianych, drugi ekran w postaci oplotu z ocynowanych drutów miedzianych oraz polimerową osłonę z tworzywa sztucznego polichlorku winylu. stosowane sekwencyjnie (Produkty kablowe. Informacje i zbiór techniczny. M., OJSC „VNIIKP” ”, 2009, T.2, s. 300-305).
Dany rozwiązanie techniczne jest najbliższy zaproponowanemu pod względem ogółu cech.
Kabel ten nie spełnia jednak rosnących wymagań bezpieczeństwa przeciwpożarowego dla instalacji grupowych, ponieważ nie rozprzestrzenia ognia tylko wtedy, gdy jest instalowany indywidualnie. Ma niską odporność na olej mineralny, niezbyt wysoką odporność na zewnętrzne czynniki temperaturowe, czyli odporność na temperaturę środowisko od minus 40 do 70°C.
Zadaniem technicznym było opracowanie konstrukcji kabla spełniającej wymagania bezpieczeństwa pożarowego, a mianowicie nierozprzestrzeniania się spalania podczas instalacji grupowej, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji dymu i gazów podczas spalania i tlenia, odpornego na działanie oleju mineralnego i posiadającego podwyższoną odporność na wpływy klimatyczne.
Postawione zadanie techniczne osiąga się przez to, że w kablu do interfejsu RS-485 zawierającym dwie skrętki miedziane skręcone w parę z izolacją wykonaną z litej lub porowatej poliolefiny, lub kilka podobnych par izolowanych żył skręconych z kolei w rdzeń, nałożony na skręcone izolowane przewody, pierwszy ekran wykonany jest z taśmy polimerowej z folii aluminiowej, rdzeń stykowy wykonany jest z ocynowanych drutów miedzianych, drugi ekran ma postać oplotu z ocynowanych drutów miedzianych i polimeru skorupa, ta ostatnia wykonana jest z termoplastycznej kompozycji polimerowej niezawierającej halogenów.
Jako materiał osłony zaleca się stosowanie termoplastycznej, bezhalogenowej kompozycji marki CONGuard S 6645.
Kabel może dodatkowo zawierać rdzeń sygnałowy wykonany z drutów miedzianych ocynowanych z izolacją z bezhalogenowej masy termoplastycznej i umieszczony pomiędzy ekranami.
W tym przypadku również preferowane jest zastosowanie termoplastycznej, bezhalogenowej kompozycji marki CONGuard S 6645 jako materiału izolującego żyłę sygnałową.
Kabel może dodatkowo zawierać wypełniacz, jeśli jest wykonany z rdzeniem sygnałowym lub bez. W tym przypadku ten ostatni jest wykonany z wiązki nici lub włókien syntetycznych lub wiązki związku tworzywa sztucznego z polichlorku winylu lub spienionej poliolefiny i jest umieszczony pomiędzy izolowanymi rdzeniami a pierwszym ekranem.
Rezultat techniczny, który zapewnia realizacja zastrzeganego zestawu cech, jest taki, że przy grupowym układaniu zastrzeganego kabla w wiązki, spalanie nie rozprzestrzenia się, a jednocześnie emisja dymu i gazów podczas spalania i tlenia się jest ograniczona. zmniejszony. Kabel według wynalazku spełnia wymagania bezpieczeństwa pożarowego zgodnie z kryteriami nierozprzestrzeniania się ognia przy układaniu w wiązkach (układanie grupowe), emisji dymu podczas spalania i tlenia.
Wzór użytkowy przedstawiono na rysunku, gdzie na rys. 1 przedstawiono przekrój poprzeczny kabla.
Kabel zawiera rdzeń przewodzący prąd 1, izolację 2, skrętkę 3, wypełniacz 4, pierwszy ekran 5, przewód stykowy 6, izolowany rdzeń stykowy 7, drugi ekran 8 i osłonę 9.
Poniżej znajdują się informacje potwierdzające możliwość zastosowania przemysłowego wzoru użytkowego.
Kabel wykonany jest wg tradycyjna technologia, stosowany w technologii tego typu kable W szczególności skręcanie drutów i żył izolowanych oraz nakładanie sita odbywa się na skręcarkach. Izolacja rdzenia i powłoki jest nakładana przy użyciu standardowych urządzeń do wytłaczania.
Liczbę par izolowanych żył dobiera się głównie w zakresie od 1 do 7.
Do produkcji kabli stosuje się znane materiały zgodnie z ich dokumentacją regulacyjną i techniczną.
Dyrygent musi spełniać wymagania GOST 22483.
Polietylen jest stosowany jako materiał izolacyjny przewodów przewodzących prąd. wysoka gęstość marek HE4872 lub Borcell TM HE4873, które są produkowane przez Borealis AG, Austria.
Termoplastyczna kompozycja polimerowa CONGuard S 6645 jest produkowana przez Condor Compaunds Cmbh, Niemcy. Próbki kabli zostały zbadane pod kątem zmniejszania palności ułożonej w wiązkę zgodnie z GOST R IEC 60332-3-22-2005 (kategoria A), pod kątem wytwarzania dymu zgodnie z GOST R IEC 61034-2005 oraz pod kątem wskaźników korozyjności produkty wydzielające dym i gazy zgodnie z GOST R IEC 60754 -2-99.
Przebadano 2 próbki:
1. Dobrze znany kabel.
2. Sugerowany kabel.
Wyniki testu przedstawiono w tabeli.
| Tabela | |||
| Charakterystyczne imię | Wymagania techniczne | Próbki kabli | |
| 1 | 2 | ||
| Nierozprzestrzenianie się ognia | Długość spalonego obszaru nie przekracza 2,5 m | 3,5 m, nie odpowiada | odpowiada 1,03 m |
| Tworzenie się dymu podczas spalania i tlenia | Utrzymanie przepuszczalności światła na poziomie co najmniej 40% | 44% | 19% |
| Działanie korozyjne produktów emisji dymu i gazów | Zawartość gazów zawierających kwasy chlorowcowane w przeliczeniu na HCl, mg/g, nie więcej niż 5,0 | 19,0 | 0 |
| Przewodność roztwór wodny z zaadsorbowanymi produktami emisji dymu i gazu, µS*mm, nie więcej niż 10,0 | 89 | 0.321 | |
| Wskaźnik PH (liczba kwasowa), nie mniej niż 4,3 | 2,1 | 6,24 |
Wyniki badań wskazują, że proponowany kabel spełnia podstawowe parametry bezpieczeństwa pożarowego.
Badanie próbek proponowanego kabla zgodnie z GOST 20.57.406-81 (metoda 203-1) wykazało, że kabel jest odporny na wpływy środowiska od -50 do 90°C.
Kabel został również przetestowany pod kątem odporności na olej mineralny zgodnie z GOST 12337-84. Próbki badano w temperaturze 50°C przez 20 godzin.
Tym samym kabel według wynalazku spełnia wymogi bezpieczeństwa pożarowego zgodnie z kryteriami nierozprzestrzeniania się spalania przy układaniu w wiązkach (układanie grupowe), emisji dymu podczas spalania i tlenia oraz wskaźników korozyjności produktów spalania, co zmniejsza zagrożenie dla ludzi. zdrowia w przypadku pożaru. Poszerzają się również obszary zastosowań kabla ze względu na jego zwiększone właściwości termiczne, mrozoodporne i odporność na olej mineralny.
1. Kabel do interfejsu RS-485, zawierający dwie skręcone pary żył skręconych z cynowanej miedzi w izolacji z litej lub porowatej poliolefiny lub kilka podobnych par izolowanych żył skręconych razem w rdzeń, nałożonych na skręcone izolowane żyły pierwszy ekran wykonany z taśmy polimerowej z folii aluminiowej, rdzeń stykowy wykonany z ocynowanych drutów miedzianych, drugi ekran w postaci oplotu z ocynowanych drutów miedzianych i powłoki polimerowej, znamienny tym, że powłoka jest wykonana z termoplastycznej kompozycji polimerowej, która nie zawiera halogenów.
2. Kabel według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że zawiera dodatkowo rdzeń sygnałowy wykonany z ocynowanych drutów miedzianych z izolacją z bezhalogenowej kompozycji polimerów termoplastycznych, umieszczony pomiędzy ekranami.
3. Kabel według któregokolwiek z zastrzeżeń 1 i 2, znamienny tym, że zawiera dodatkowo wypełniacz wykonany z wiązki nici lub włókien syntetycznych albo wiązki masy plastycznej polichlorku winylu lub pianki poliolefinowej, umieszczony pomiędzy izolowanymi żyłami a pierwszą ekran.
Skrętka znajduje zastosowanie jako medium transmisyjne we wszystkich nowoczesnych technologiach sieciowych, a także w telefonii cyfrowej i analogowej. Ujednolicenie pasywnych części sieci skrętki stało się centralnym elementem koncepcji tworzenia strukturalnych, niezależnych od aplikacji systemów okablowania. Wszelkie sieci oparte na skrętce (z wyjątkiem LocalTalk) są realizowane w topologii fizycznej w kształcie gwiazdy, która przy pewnym sprzęcie aktywnym może być zaimplementowana jako podstawa dowolnej topologii logicznej.
Kable
Skrętki dwużyłowe (skręcone) w przeciwieństwie do kabli koncentrycznych są symetryczne i służą do różnicowego przesyłania sygnału. Skręcona para drutów różni się znacznie charakterystyką od pary tych samych prostych drutów, które biegną obok siebie, równolegle. Po skręceniu okazuje się, że przewodniki są umieszczone względem siebie pod pewnym kątem, co zmniejsza sprzężenie indukcyjne i pojemnościowe między nimi. Ponadto na dowolnym odcinku kabla wrażliwość na zakłócenia zewnętrzne jest znacznie mniejsza. Im mniejszy skok skrętu, tym mniejszy przesłuch, ale także większe tłumienie liniowe kabla i czas transmisji sygnału. Obecnie skrętki są stale udoskonalane poprzez zwiększanie przepustowości. 100 MHz jest już powszechnym wskaźnikiem dla takiego kabla.
Drut skręcona para składa się z dwóch skręconych izolowanych przewodów. Przewód ten służy do wykonywania połączeń skrośnych wewnątrz szaf rozdzielczych lub szaf, ale nie do układania połączeń pomiędzy pomieszczeniami. Przewód krosujący może składać się z 1-2-3 lub nawet 4 skręconych par.
Kabel różni się od drutu obecnością zewnętrznej pończochy izolacyjnej. Pończocha chroni przewody przed wilgocią i uszkodzeniami mechanicznymi.
Sznur to kawałek elastycznego kabla. Na przykład kawałek wielożyłowego 4-parowego kabla o długości 1-5 m z modułowymi wtyczkami 8-pinowymi (RJ-45) na końcach.
Kategoria- skrętka wskazuje zakres częstotliwości, w którym takie zastosowanie będzie skuteczne. Zakresy częstotliwości dla kabli różnych kategorii przedstawiono w tabeli 1. Kategorie definiuje norma EIA/TIA 568A. Kategorie 6 i 7 nie zostały jeszcze ujednolicone.
Tabela 1 - Klasyfikacja skrętek dwużyłowych
Istnieje również klasyfikacja kabli ze względu na rodzaj, którą wprowadziła firma IBM (tabela 2). Do tej klasyfikacji zaliczają się kable światłowodowe.
Tabela 2
| Typ | Projekt | Aplikacja |
|---|---|---|
| Typ 1 | Solidne 22 AWG. 2 pary przewodów STP 150 omów w folii osobistej i wspólnej osłonie z oplotu | Token Ring, stałe okablowanie. Bardzo duży i twardy, ale ma najlepsze parametry transport |
| Typ 2 | Solidne 22 AWG. 2 pary STP 150 Ohm w folii osobistej i wspólnym ekranie z oplotem + 2 pary UTP | Telefonia + Token Ring, okablowanie stacjonarne. Bardzo ciężki, gruby i wytrzymały |
| Typ 3 | 22 lub 24 AWG, 2,3 lub 4 pary UTP | Telefonia z filtrami może być zaimplementowana dla Token Ring 16 Mbit/s (niezalecane) |
| Wpisz 5 | 2 włókna światłowodowe 100/140 µm | Żetonowy Pierścień |
| Typ 6 | Linka 26 AWG, 2 pary STP 150 omów | Przewody i zworki do Token Ring |
| Typ 6a | 26 AWG linka płaska, 2 pary STP 150 omów | Undercover dla przewodów Token Ring |
| Wpisz 8 | 26 AWG linka płaska, 2 pary STP 150 omów | Undercover do przewodów Token Ring |
| Wpisz 9 | 26 AWG linka lub drut, 2 pary STP 150 omów | Lekkie okablowanie do Token Ring (plenum), zworek i kabli krosowych |
Zdarza się, że w oznaczeniu typów kabli znajdują się liczby, które wprowadzają w błąd. Przykładowo kabel MegaLAN400, który testowany jest w zakresie częstotliwości do 400 MHz. Oznacza to jednak, że w tym zakresie jego parametry są znormalizowane, ale przy 400 MHz jego ACR będzie już ujemny. Zasadniczo kabel ten działa na częstotliwościach do 200 MHz (przy 155 MHz jego ACR wynosi co najmniej 10 dB). Skrętka może być ekranowana lub nie (ryc. 1).
Rysunek - 1
Skrętka nieekranowana jest lepiej znana jako UTP (skrętka nieekranowana). Jeżeli kabel jest umieszczony we wspólnym ekranie, ale pary nie mają indywidualnych ekranów, to zgodnie z normą (ISO 11801) dotyczy to również przewodów nieekranowanych skręcone pary i jest oznaczony jako UTP lub S/UTP. Skrętka ekranowana (STP) występuje w wielu postaciach, ale każda para ma własną osłonę:
- STP z nazwą gatunku Wpisz xx- klasyczna skrętka komputerowa wprowadzona przez firmę IBM dla sieci TokenRing. Każda para tego kabla owinięta jest osobnym ekranem foliowym (z wyjątkiem typu 6A), obie pary owinięte są wspólnym ekranem z plecionki, na zewnątrz pokryta jest powłoką izolacyjną, impedancja - 150 Ohm. Drut może być lity lub skręcony 22-26 AWG. Kabel jednożyłowy 22 AWG może mieć szerokość pasma do 300 MHz.
- Kategoria STP 5 to ogólna nazwa kabla o impedancji 100 omów, który ma oddzielny ekran dla każdej pary i może mieć inną konstrukcję (folia, oplot itp.).
- PiMF to kabel, w którym każda para jest owinięta paskiem folii metalowej, a wszystkie pary znajdują się we wspólnej powłoce ekranującej. Kabel ten różni się od STP typu 1 liczbą par i szerszym pasmem częstotliwości
- SSTP - kategoria 7 - kabel podobny do PiMF
Kable mogą mieć różną impedancję. Norma EIA/TIA-568A definiuje dwie wartości - 100 i 150 omów, normy ISO1 1801 i EN 50173 również dodają 120 omów. Wymagania dotyczące dokładności impedancji w paśmie częstotliwości roboczej mieszczą się zwykle w przedziale +-15% wartości nominalnej.
Każda skręcona para ma swój własny skok skrętu, który różni się od sąsiadów. Powoduje to zmniejszenie wzajemnej indukcyjności i pojemności par przewodów, a co za tym idzie zmniejszenie przesłuchu. Ponieważ parametry falowe par zależą również od skoku skręcenia, pary w kablu nie są identyczne. Kable są zwykle okrągłe, w których elementy są zebrane w wiązkę. Istnieją jednak również kable płaskie stosowane w telefonii do łączenia urządzeń końcowych. Jednak pary w nich zwykle nie są skręcone.
Przewodniki mogą być sztywne, jednożyłowe lub wielożyłowe. Kable elastyczne wielożyłowe składają się z 7 żył. Kabel z przewody jednożyłowe ma lepsze i stabilniejsze parametry niż kabel wielożyłowy. Znormalizowany dla kabli wieloparowych kodowanie kolorami drutów, co pozwala na szybkie i prawidłowe cięcie bez ciągłości. Każda para ma przewód do przodu (końcówka) i przewód powrotny (pierścień). Oznaczenia dla kabla 25-parowego przedstawiono w tabeli 3 dla kabla 4-parowego oraz w tabeli 4.
Tabela 3
| Numer pary | Proste (wskazówka) | Rewers (pierścień) |
|---|---|---|
| Biały/niebieski | Niebieski/biały | |
| Biały/pomarańczowy | Pomarańczowy/biały | |
| Biały/zielony | Zielony/biały | |
| Biały/brązowy | Brązowy/biały | |
| Biały/szary | Szary/biały | |
| Czerwony/niebieski | Niebieski/czerwony | |
| Czerwony/pomarańczowy | Pomarańczowy/czerwony | |
| Czerwony/zielony | Zielony/czerwony | |
| Czerwony/brązowy | Brązowy/czerwony | |
| Czerwony/szary | Szary/czerwony | |
| Czarny/niebieski | Niebieski/czarny | |
| Czarny/pomarańczowy | Pomarańczowy/czarny | |
| Czarny/zielony | Zielony/czarny | |
| Czarny/brązowy | Brązowy/czarny | |
| Czarny/szary | Szary/czarny | |
| Żółty/niebieski | Niebieski/żółty | |
| Żółty/pomarańczowy | Pomarańczowy/żółty | |
| Żółty/zielony | Zielony/żółty | |
| Żółty/brązowy | Brązowy/żółty | |
| Żółty/szary | Szary/żółty | |
| Fioletowy/niebieski | Niebieski/fioletowy | |
| Fioletowy/pomarańczowy | Pomarańczowy/fioletowy | |
| Fioletowy/zielony | Zielony/fioletowy | |
| Fioletowy/brązowy | Brązowy/fioletowy | |
| Fioletowy/szary | Szary/fioletowy |
2. Linie kablowe komunikacja
2.1. Klasyfikacja kabli komunikacyjnych
Kabel to konstrukcja składająca się z izolowanych przewodów (rdzenia) skręconych ze sobą, zamkniętych we wspólnej, odpornej na wilgoć powłoce i osłonach pancerza.
Kable komunikacyjne są klasyfikowane według następujących kryteriów:
według obszaru zastosowania – do strefy głównej (wewnątrzregionalnej, wiejskiej, miejskiej, do przyłączenia linii i wkładek oraz kabli radiowych)
zgodnie z warunkami układania – do kabli podziemnych, podwodnych, napowietrznych i do prowadzenia kanalizacji telefonicznej;
w całym spektrum transmitowanych częstotliwości - dla niskich częstotliwości LF (tonalnych do 10 kHz) i wysokich częstotliwości HF (powyżej 10 kHz);
rozmyślnie – na symetryczne i koncentryczne. Obwód symetryczny składa się z dwóch całkowicie identycznych konstrukcji i elektrycznie izolowane przewody (rysunek 1.1 a). Obwód współosiowy składa się z dwóch cylindrów ustawionych w jednej osi, przy czym jeden cylinder jest przewodnikiem pełnym, umieszczonym koncentrycznie wewnątrz drugiego cylindra – pustego w środku (rys. 1.1b)
Rysunek 1.1.
Ponadto wyróżnia się kable:
zgodnie ze sposobem budowy rdzenia- ze skręcaniem wiązek i skrętów;
zgodnie ze sposobem skręcania rdzeni– do skrętów podwójnych i gwiazdowych;
według rodzaju powłoki ochronnej– do kabli o powłoce metalowej, plastikowej i metalowo-plastikowej;
według rodzaju osłony pancernej- gołe (bez pancerza) i opancerzone taśmami stalowymi lub drutami płaskimi lub okrągłymi.
2.2. Elementy konstrukcyjne kabli komunikacyjnych
2.2.1. Przewodnicy
Rdzenie przewodzące kabli komunikacyjnych muszą charakteryzować się wysoką przewodnością elektryczną, elastycznością i wystarczającą wytrzymałością mechaniczną. Drut stosowany na żyły kablowe. powinno być gładkie na całej powierzchni. bez pęknięć, lutowania i mają tę samą średnicę. Przewodniki przewodzące prąd są wykonane głównie z miedź I aluminium.
W przypadku kabli miejskiej sieci telefonicznej zwykle stosuje się drut miedziany o średnicy 0,32; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 mm, dla kabli dalekobieżnych o średnicy 0,8; 0,9; 1,2; 1,4 mm. Najczęściej stosowanymi kablami w sieciach miejskich są kable z rdzeniami o średnicy 0,5 mm; do komunikacji na duże odległości stosuje się kable z rdzeniami o średnicy 1,2 mm.
Przewodniki aluminiowe - wykorzystywane do produkcji kabli komunikacyjnych, mają średnicę 1,15; 1,55; 1,8 mm. Przewodniki te mają podobną przewodność elektryczną do miedzianych o średnicy 0,9; 1,2; Odpowiednio 1,4 mm. Zastosowanie przewodów aluminiowych zamiast miedzi powoduje 1,28-krotne zwiększenie średnicy kabla, a co za tym idzie, zwiększenie zużycia drogiego ołowiu do produkcji powłoki ochronnej. Dlatego zastosowanie przewodów aluminiowych jest najbardziej opłacalne w kablach bez powłoki ołowianej.
Żyły kablowe mają przeważnie solidną, cylindryczną konstrukcję. Ponadto stosowane są przewodniki i inne złożony projekt. W tych kablach, gdzie jest to wymagane zwiększona elastyczność i wytrzymałość mechaniczną, przewodnik jest skręcony w litę kilku drutów, zwykle 7,12,19. Kable wykonywane są również z żyłami bimetalicznymi o konstrukcji aluminiowo-miedzianej, stalowo-miedzianej.
W kablach podmorskich stosuje się skrętkę składającą się z drutów różne sekcje. W środku takiego rdzenia znajduje się gruby przewodnik, żyłka składa się z cienkich drutów.
W kablach koncentrycznych żyła wewnętrzna jest lita, a żyła zewnętrzna to wydrążony cylinder wykonany z miedzi lub aluminium.
Elektrycznie najlepsza forma Zewnętrzny przewodnik kabla koncentrycznego jest rurką jednolitą na całej długości. Jednak wykonanie takiego przewodnika jest niezwykle trudne. Odmiany elastycznych przewodów zewnętrznych kabla koncentrycznego znalazły zastosowanie przemysłowe.
Najczęściej stosowaną konstrukcją w koncentrycznych kablach komunikacyjnych jest pierwsza konstrukcja przewodu zewnętrznego (miedziany cylinder ze szwem odgromowym), ponieważ jest ona bardziej zaawansowana technologicznie i zapewnia wymaganą równomierność elektryczną na całej długości.
2.2.2. Izolacja
Elektrycznie właściwości izolacyjne charakteryzują się następującymi czterema parametrami:
Najlepszym dielektrykiem jest powietrze, które ma 1,, tg 0.
Jednak prawie niemożliwe jest stworzenie izolacji z samego powietrza.
Dlatego izolacja kabla jest połączony i zawiera zarówno powietrze, jak i stały dielektryk, a ilość stałego dielektryka musi być minimalna i jest określona przez wymagania dotyczące stabilności izolacji i sztywności jej konstrukcji. Izolacja musi chronić przewody przewodzące prąd przed kontaktem ze sobą i ściśle zamocować położenie względneżyły w grupie na całej długości kabla.
Do izolacji żył kablowych, wraz z papierem, stosuje się nowoczesne polimery, takie jak polietylen, styroflex (polistyren), fluoroplast, polichlorek winylu itp.
Znany następujące typy izolacja kabla komunikacyjnego:
Rurowy, wykonane z papieru lub taśma plastikowa, nałożony w formie tuby (rysunek 1.2a);
Kordelna, składa się z nici kordelowej umieszczonej w otwartej spirali na przewodniku oraz taśmy nałożonej na kordel (ryc. 1.2b);
Solidny, wykonany z ciągłej warstwy tworzywa sztucznego (rysunek 1.2c);
Porowaty, jest uformowany z warstwy tworzywa piankowego (rysunek 1.2d);
Balon, to cienkościenna rurka z tworzywa sztucznego, wewnątrz której swobodnie umieszczony jest przewodnik. Rurka jest okresowo zagniatana punktowo lub spiralnie i bezpiecznie utrzymuje rdzeń w środku izolacji (rysunek 1.2e, f);
Pralka, wykonany jest w postaci podkładek o grubości 1,5-2,5 mm wykonanych z stałego dielektryka, zamontowanych na przewodniku w określonych odstępach 20-30 mm (ryc. 1.2g);
Spirala, jest spiralą z tworzywa sztucznego równomiernie rozmieszczoną na całej długości przewodnika, mającą przekrój prostokątny(Rysunek 1.2h);
Czapka, składa się z cylindrycznych, plastikowych lub ceramicznych nasadek umieszczonych ściśle na przewodniku (rysunek 1.2.1);
Tuleja, wykonany z tulejek polietylenowych o długości 12 mm, naciągniętych na przewód w odstępach 6 mm (rysunek 1.2.5i);
Taśma, wykonany jest z ułożonej wzdłużnie taśmy polietylenowej o grubości 0,4 mm, na której znajdują się cztery wypustki o wysokości 1,2 mm w odstępie 12 mm;
Cordelno-rurowy, składa się z sznurka polietylenowego o średnicy 0,6 - 0,8 mm i rurki polietylenowej o grubości 0,2 - 0,3 mm.
Rysunek 1.2.
Rysunek 1.2.1.
Większość aplikacji aktualnie otrzymane:
- do kabli komunikacyjnych miejskich i wiejskich, rurowych, z polietylenu litego, papieru porowatego lub polietylenu;
- do symetrycznych kabli komunikacyjnych na duże odległości, z polietylenu kordowo-styropianowego, balonowego, rurowego lub porowatego;
- do kabli koncentrycznych, podkładkowych, balonowych, spiralnych i porowatych. We wszystkich przypadkach dielektrykiem jest polietylen;
- do podwodnych kabli koncentrycznych, ciągła izolacja polietylenowa.
2.2.3. Skręcanie łańcuchów kablowych
W kablach symetrycznych stosuje się kilka metod skręcania izolowanych przewodów w grupy (rysunek 1.3).
Rysunek 1.3
Skręt w parach(P) – dwie izolowane żyły skręcone są w parę ze skokiem skrętu nie większym niż 300 mm (rysunek 1.3a).
Czterokrotny skręt Lub gwiezdny(3) - cztery izolowane żyły umieszczone w narożach kwadratu, skręcone ze skokiem skrętu 150 - 300 mm (rysunek 1.3b). pary konwersacyjne (łańcuchy) w tym skręcie są utworzone z rdzeni ukośnych. Zatem rdzenie a i b tworzą jedną parę, a rdzenie c i d drugą.
Skręt w podwójnej parze(DP) - dwie wstępnie skręcone pary są skręcone razem w czwórkę (rysunek 1.3c). Kroki skręcania par muszą różnić się zarówno od siebie, jak i od etapu skręcania samego czworokąta. Przyjmuje się, że skok skręcenia par mieści się w przedziale 400 - 800 mm, a skok skręcenia czwórek wynosi 150 - 300 mm.
Twist z podwójną gwiazdą(DZ) - cztery wstępnie skręcone pary są ponownie skręcone ze sobą metodą gwiazdową, tworząc ósemkę (rysunek 1.3d). Etapy skręcania par tworzących ósemkę są różne i wynoszą od 150 do 250 mm, a etap skręcania ósemki wynosi od 200 do 400 mm. Kierunek skręcania par i skręcania ósemek powinien być przeciwny.
Skręt ósemkowy(B) - osiem żył tej grupy rozmieszczonych jest koncentrycznie wokół rdzenia wykonanego z materiału izolowanego, np. kordu polietylenowego styroflex (rysunek 1.3e).
Najbardziej ekonomiczny, zapewniający najlepszą stabilność pod względem parametry elektryczne, to zwrot akcji w kształcie gwiazdy. Ten skręt jest stosowany głównie w kablach komunikacyjnych na duże odległości.
Grupy (pary, czwórki itp.) są skręcone we wspólny rdzeń kabla. Istnieją dwa systemy skręcania w rdzeń: wiązkowy i skręcony. Podczas skręcania wiązek grupy są najpierw skręcane w wiązki (po 50 lub 100 grup każda), a następnie wiązki skręcane są w rdzeń.
Podczas skręcania warstw grupy układają się w kolejne koncentryczne warstwy (warstwy) wokół warstwy środkowej składającej się z jednej do pięciu grup.
Podczas skręcania warstw liczba grup w każdej kolejnej warstwie n x wzrasta o sześć w porównaniu z poprzednim n:
Wyjątkiem od tej reguły jest druga warstwa w przypadku, gdy w pierwszej (centralnej) warstwie znajduje się tylko jedna grupa. Następnie w drugiej warstwie wzrost nie będzie o sześć, ale o pięć grup.
2.2.4. Muszle i osłony ochronne
Rdzeń kabla, składający się z grup skręconych według określonego układu, pokryty jest izolacją pasową i zamknięty w hermetycznej osłonie, która chroni kabel przed wilgocią i ewentualnymi wpływy mechaniczne które mogą powstać podczas transportu, instalacji i eksploatacji kabla.
W przemyśle kablowym stosowane są następujące powłoki kabli: metalowe, plastikowe i metalowo-plastikowe.
Obudowy metalowe obejmują głównie ołów, aluminium i stal. Osłony ołowiane są nakładane na kabel poprzez prasowanie na gorąco. Aby skorupa ołowiana miała większą twardość i odporność na wibracje, wykonywana jest ze stopowego ołowiu z dodatkiem 0,4 - 0,8% antymonu. Grubość powłok ołowianych w zależności od średnicy kabla podano w tabeli. 2.12.
Tabela 2.12
Łuski aluminiowe tłoczone są na gorąco lub produkowane na zimno z pasków ze zgrzewanym szwem wzdłużnym. Znane są metody zgrzewania powłok taśm aluminiowych prądami o wysokiej częstotliwości lub metoda spawanie na zimno, ciśnienie. Dla duże średnice kable (powyżej 20–30 mm stosuje się aluminium) w osłonach o konstrukcji falistej.
Stosowanie osłon aluminiowych jest bardzo postępowe. Aluminiowa obudowa jest lekka, tania i ma wysokie właściwości ekranujące. Aluminium jest jednak bardzo podatne na korozję elektrochemiczną i dlatego jest niezawodnie chronione wężem polietylenowym.
Powłoki stalowe wykonuje się poprzez spawanie pasków o grubości 0,3–0,5 mm, zwiniętych w rurkę. Aby zwiększyć elastyczność, stalowe powłoki są pofałdowane. Aby zabezpieczyć przed korozją, stalowe osłony pokryte są wężem polietylenowym z nałożoną wcześniej warstwą bitumu. Koszt osłon stalowych stanowi 50% kosztu osłonek ołowianych i 64% osłon aluminiowych. Takie muszle nie wymagają dodatkowej ochrony mechanicznej.
Spośród osłonek z tworzyw sztucznych najczęściej stosowane są kompozycje polietylenu, polichlorku winylu i poliizobutylenu. Osłony z tworzywa sztucznego korzystnie łączą w sobie odporność na wilgoć, odporność na korozję elektryczną i chemiczną oraz nadają kablowi lekkość, elastyczność i odporność na wibracje. Jednak para wodna stopniowo przenika przez tworzywo sztuczne, co prowadzi do spadku rezystancji izolacji kabla. Dlatego osłony z tworzyw sztucznych stosowane są głównie w kablach o izolacji niehigroskopijnej, takiej jak polietylen, fluoroplastik itp.
Obecnie znana jest cała seria łączonych skorup metalowo-plastikowych. Płaszcz „alpet” składa się z karbowanej taśmy aluminiowej o grubości 0,2 mm nałożonej wzdłużnie (z zakładką) na rdzeń kabla i węża polietylenowego. Powłoka stalowego peta składa się z dwóch taśm falistych - aluminiowej o grubości 0,13–0,2 mm i stalowej ocynkowanej o grubości 0,2 mm - nałożonych wzdłużnie na rdzeń oraz zewnętrznego węża polietylenowego. W tym przypadku dolną - aluminiową - taśmę nakłada się z małą szczeliną, a górną - stalową - z zakładką. Podłużny szew taśmy stalowej jest spawany.
Znane są również osłony kombinowane, które łączą w sobie cienką osłonę ołowianą i wąż polietylenowy (osłona zwijana). Takie osłony służą do ochrony kabli przed uszkodzeniami na skutek uderzeń pioruna, a także do ochrony ołowiu przed korozją.
Porównywanie różne projekty muszle ochronne, należy zauważyć, że najbardziej obiecujące są aluminium i stal, niezawodnie chronione wężem polietylenowym.
Na zewnątrz kabla znajdują się osłony pancerne, które chronią kabel przed uszkodzeniami mechanicznymi i korozją. Osłony te składają się z trzech głównych części: osłony stalowej oraz dwóch osłon włóknistych umieszczonych pod i nad pancerzem.
Osłony włókniste składają się z przędzy kablowej (juty) impregnowanej kompozycją bitumiczną.
W zależności od mechanicznych oddziaływań na kabel podczas instalacji i eksploatacji stosuje się następujące rodzaje pancerzy:
- dwie taśmy stalowe (gatunek B);
- tkanie z rundy druty stalowe(marka K);
- skręcone z płaskich drutów stalowych (gat. P);
Ponadto zastosowano wzmocniony podwójny pancerz, składający się z kombinacji różne typy zbroja (BC, KK).
2.3. Oznaczenie kabli komunikacyjnych
Dla ułatwienia klasyfikacji i wykorzystania kabli przypisano im określone symbol– marka kabla. Kable miejskie i dalekobieżne oznaczone są literą M; litery KM oznaczają koncentryczne linie miejskie. Miejskim kablom telefonicznym przypisuje się literę T. Jeżeli kabel ma izolację styropianową, to dodatkowo wprowadza się literę C, a izolację polietylenową - wówczas literę P. W kablach z osłoną aluminiową dodaje się także literę A, i w stalowej pochwie - litera C.
W zależności od rodzaju powłoki ochronnej kable oznaczane są literami: G - goły (ołowiany), B - w pancerzu taśmowym i K - w pancerzu z drutu okrągłego. Obecność zewnętrznej plastikowej powłoki jest oznaczona literą P (polietylen) lub B (polichlorek winylu).
2.3.1. Kable koncentryczne na duże odległości
Główny kabel koncentryczny 2,6/9,4 marki KMB-4 składa się z czterech par koncentrycznych i pięciu gwiazdek (ryc. 1.4.). Każda para koncentryczna składa się z wewnętrznego przewodu miedzianego o średnicy 2,6 mm i przewodu zewnętrznego w postaci rurki miedzianej o średnicy 9,4 mm z jednym szwem wzdłużnym. Para współosiowa jest izolowana podkładkami polietylenowymi o grubości 2,2 mm w odległości 25 mm między nimi. Na wierzchu przewodu zewnętrznego znajduje się dodatkowy ekran w postaci dwóch miękkich ekranów stalowe paski o grubości 0,15 - 0,2 mm, która jest pokryta jedną lub dwiema warstwami papieru kablowego. Kabel ma ołowianą osłonę i konwencjonalne osłony pancerza i jest oznaczony jako KMB, KMG i KMK. Kabel typu 2,6/9,4 stosowany jest głównie w systemie jednoprzewodowym.
Rysunek 1.4
W kablu czterokoncentrycznym dwie pary koncentryczne rozmieszczone diametralnie służą do wielokanałowej komunikacji telefonicznej, a dwie drugie pary służą do telewizji. Pary telefoniczne mogą transmitować 1920 kanałów w widmie 312 8500 kHz. W przypadku telewizji, zarówno czarno-białej, jak i kolorowej, wykorzystywane jest widmo częstotliwości 6 MHz.
Możliwe jest również zastosowanie pary koncentrycznej dla 300 rozmowy telefoniczne w widmie 312 1500 kHz oraz programy telewizyjne w paśmie 1900 8500 kHz.
Systemy zagęszczania kabli dostępne są w widmie do 12 MHz, które może zapewnić 2700 kanałów telefonicznych oraz do 17 MHz dla 3600 kanałów.
Kable koncentryczne małogabarytowe produkowane są w średnicach:
1,2/4,6; 1,2/5,3; 1,5/5,4 itd. Najczęściej stosowany jest kabel o stosunku średnicy żyły 1,2/4,6 mm.
Kable koncentryczne małogabarytowe przeznaczone są do budowy autostrad kablowych o ograniczonej długości, linii rokadnye między autostradami, instalowania głębokich wejść linii przekaźnikowych radiowych i zapewniania łączności regionalnej.
Zaletą kabli o małych rozmiarach jest prostota konstrukcji, niski koszt i łatwość produkcji. Jeśli wskazane jest stosowanie średniej wielkości kabli koncentrycznych z dużą wiązką połączeń (500 i więcej), wówczas kable o małych rozmiarach sprawdzają się również przy małej liczbie kanałów, zaczynając od dziesiątek (60-120). Kable te w odróżnieniu od symetrycznych nie wymagają złożona praca na symetrii.
Najszerzej stosowany jest czterokoncentryczny kabel o małych rozmiarach. Może być wykonany zarówno w łusce plastikowej (MKTP-4), jak i ołowianej z pancerzem taśmowym (MKTSB-4). Rdzeń kabla jest w obu przypadkach identyczny.
Kombinowane kable koncentryczne zawierają pary środkowe
2,6 9,4, małe pary koncentryczne 1,2 4,6 i grupy symetryczne. Kable kombinowane umożliwiają:
- organizować potężne wiązki kanałów telefonicznych i transmisji telewizyjnej na duże odległości parami koncentrycznymi 2,6/9,4 z wykorzystaniem systemów zagęszczania K-1920 i K-3600;
- zapewnienie kanałów dystrybucji dla komunikacji pomiędzy miastami i punktami pośrednimi zlokalizowanymi wzdłuż autostrady za pośrednictwem par koncentrycznych 1,2/4,6 w systemie K-300, a następnie w systemie K-1320;
- zapewnić przydział wymagana ilość kanały w dowolnym miejscu na trasie z układu zagęszczania sprzętem K-300 i układu zagęszczania sprzętem K-24k dla par symetrycznych;
- organizować usługi łączności i telesygnalizacji w parach symetrycznych i poczwórnych.
2.3.2. Kable zbalansowane na duże odległości
Kable symetryczne dalekobieżne dzielą się na trzy typy: kable w izolacji sznurowo-papierowej MK, w izolacji kordowo-styropianowej (styroflex) MKS i w izolacji polietylenowej MKP. Zewnętrzne powłoki wykonane są z ołowiu, aluminium lub stali.
Do komunikacji na duże odległości stosuje się głównie kable o konstrukcji 4*4 i 7*4, a do komunikacji strefowej (wewnątrzregionalnej) - 1*4.
Kable przeznaczone są do multipleksowania wysokich częstotliwości w widmie do 252 kHz, przy wykorzystaniu sprzętu K-60 pracującego przy napięciu zasilania zdalnego 1000 V. DC(690 V AC). Odległość pomiędzy NUP-ami wynosi 20 km, pomiędzy punktami kontrolnymi – 160–250 km. Maksymalny zasięg – 12500 km.
Najczęściej stosowane są kable z izolacją styropianową (styroflex) akumulatorową MKS. W zależności od rodzaju łuski dzieli się je na: MKS – w łusce ołowianej, MKSA – w łusce aluminiowej, MKSS – w łusce stalowej. We wszystkich przypadkach rdzeń kabla jest identyczny. Kable typu MKS produkowane są w formie konstrukcji 7*4; Długość konstrukcji 4*4 i 1*4 825 m.
Projekt najpopularniejszego kabla symetrycznego cztero-czterechowego z izolacją kordowo-styropianową MKS - 4*4 pokazano na ryc. 1.5. Średnica żył miedzianych wynosi 1,2 mm. Żyły przewodzące quadów wysokiej częstotliwości są izolowane wielobarwnym kordelem polistyrenowym o średnicy 0,8 mm i taśmą styropianową o grubości 0,05 mm z zakładką 25-30%. . Pierwsza para każdego quada składa się z czerwonych i żółte kwiaty, druga para składa się z żyłek w kolorach niebieskim i zielonym.
Rysunek 1.5
1 - Pokrycie zewnętrzne (juta)
2 - Drut pancerny
3 - Dwa paski krepiny
4 - Osłona ołowiana
5 - Poduszka
6 - Dwie taśmy pancerza
7 - Drut miedzianyśrednica 0,9 mm
8 - Taśma polistyrenowa
9 - Kordel o średnicy 0,4 mm
10 - Kolorowa przędza bawełniana
11 - Kordel o średnicy 0,8 mm
12 - Rdzeń przewodzący prąd o średnicy 1,2 mm
13 - Linka centrująca o średnicy 1,1 mm
14 - Taśma polistyrenowa
15 - Izolacja talii
Dwa rdzenie w czworokącie, umieszczone po przekątnej, tworzą parę roboczą. Izolacja żył pierwszej pary czworokąta ma kolor czerwony i żółte kolory, druga para jest niebieska i zielona. Zewnętrznie czwórki różnią się kolorem przędzy bawełnianej lub wykonanej wstążki materiał syntetyczny, nałożony na cztery w otwartej spirali. Kolor według numerów seryjnych jest następujący: pierwszy (wliczając) - czerwony; drugi (licząc kierunki) jest zielony, trzeci jest niebieski; czwarty jest żółty.
Środek czwórki wypełniony jest kordelem styroflexowym o średnicy 1,1 mm. Stopnie skręcania wszystkich czwórek są różne, wzajemnie spójne i mieszczą się w przedziale 125–275 mm.
Kable z powłoką ołowianą i odpowiednim pancerzem posiadają marki: MKSG, MKSB i MKSK. Grubość powłoki ołowianej dla kabla MKSB wynosi 1,25 mm, a dla pozostałych 1,4 mm.
Kable z powłoką aluminiową posiadają na wierzchu aluminium powłokę antykorozyjną w postaci bitumu i węża polietylenowego. Nazwy takich kabli mają dodatkowo przypisane litery
„AP”: MKSAP, MKSAPB, MKSAPK itp. Grubość powłoki aluminiowej podczas spawania wysoką częstotliwością wynosi 1,0 mm, podczas prasowania - 1,3 mm.
Kable w osłonie stalowej posiadają oznaczenie MKSSP. Stalowa skorupa ma grubość 0,4 mm i jest pofałdowana na całej długości, co zapewnia większą elastyczność. Na stal nakładana jest powłoka antykorozyjna w postaci bitumu i węża polietylenowego.
2.3.3. Kable strefowe (wewnątrzobszarowe).
Do komunikacji strefowej tj. do połączeń ośrodka regionalnego z dzielnicami zastosowano kable koncentryczne jednokablowe VKPAP-1 (z parą 2,1/9,7) uszczelnione sprzętem K-120 w układzie jednokablowym oraz kable jednoczteroosobowe o różnych modyfikacjach izolacja polietylenowa MCP - 1*4 i kordelowa - styropian (styroflex) MKS - 1*4, uszczelniona osprzętem K-60 w systemie dwuprzewodowym.