Тема 1.2 Классификация и маркировка электрических кабелей связи
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Вопросы: Основные элементы КЛС. Классификация, конструктивные элементы и материалы, маркировка кабелей связи.
Кабель - конструкция, состоящая из скрученных вместе изолированных проводников (сердечник), заключенных в общую влагозащитную оболочку и броневые покровы. Кабели связи классифицируются по назначению, области применения, условиям прокладки и эксплуатации, спектру передаваемых частот, конструкции, материалу и форме изоляции, системе скрутки и роду защитных покровов. В зависимости от области применения кабели связи разделяются на: магистральные, зоновые (внутриобластныe), сельские, городские, подводные, а также кабели для соединительных линий и вставок. Изготовляются также радиочастотные кабели для фидеров питания антенны радиостанций и монтажа радиотехнических установок В зависимости от условий прокладки и эксплуатации кабели разделяются на: подземные, подводные, подвесные и кабели для протяжки в телефонной канализации. По спектру передаваемых частот кабели связи делятся на низкочастотные и высокочастотные (от 12 кГц и выше). По конструкции и взаимному расположению проводников цепи кабели подразделяются на симметричные и коаксиальные. Симметричная цепь состоит из двух совершенно одинаковых в электрическом и конструктивном отношениях изолированных проводников (рис..2, а). Коаксиальная цепь представляет собой два цилиндра с совмещенной осью, причем один цилиндр — сплошной проводник — концентрически расположен внутри другого цилиндра полого (рис.1.10). Рис 1.10 Кабельные цепи а) симметричная; б) коаксиальная
По составу входящих в кабель элементов - однородные и комбинированные. По материалу и структуре изоляции - с воздушно-бумажной, кордельно-бумажной, кордельно-стирофлексной (полистирольной), сплошной полиэтиленовой, пористо-полиэтиленовой, балон-но-полиэтиленовой, шайбовой, поли этиленовой, фторопластной и другой изоляцией. По виду скрутки изолированных проводников в группы - парной и четверочной (звездной), в сердечник - повивной и пучковой скрутки.
Кабели делятся по виду оболочек: металлические (свинец, алюминий, сталь), пластмассовые (полиэтилен, поливинилхлорид), металлопластмассовые (альпэт, стальпэт). По виду защитно-броневых покровов (ленточная или проволочная броня, джутовый или пластмассовый покров). На рис. 1.11 приведена классификация кабелей связи, изготовляемых отечественной промышленностью.
Рис. 1.11 Классификация и маркировка отечественных кабелей связи
Кабельные проводники
Токопроводящие жилы (обычно круглой формы) кабелей связи должны обладать высокой электрической проводимостью, гибкостью и достаточной механической прочностью. Материалами для изготовления кабельных жил являются медь и алюминий. Медная проволока используется диаметром 0,32; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 мм для кабелей городских телефонных сетей и 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 мм для междугородных кабелей. На городских сетях наиболее широко применяются кабели с жилами диаметром 0,5 мм, а для междугородной связи — с жилами диаметром 1,2 мм. Алюминиевые жилы имеют диаметры 1,15; 1,55; 1,8 мм. Эти жилы аналогичны по электрической проводимости медным с диаметром 0,9; 1,2 и 1,4 мм соответственно. По механическим характеристикам лучшие результаты дают алюминиевые сплавы, содержащие присадку из магния, железа и других металлов. Наряду со сплошными цилиндрическими проводниками используются также проводники несколько более сложной конструкции (рис. 1.12). В тех кабелях, где требуются повышенная гибкость и механическая прочность, токопроводящая жила скручивается в литцу из нескольких проволок (чаще 7, 12, 19 и т. д.). Имеются также биметаллические проводники конструкции алюминий — медь. В подводных кабелях применяется многопроволочная жила, состоящая из проволок разного сечения. В центре такой жилы размещается толстый проводник, а повив состоит из тонких проволок.
Рис.1.12 Конструкции кабельных проводников а) сплошной; б) гибкий; в) биметаллический; г) для подводных кабелей
Указанные токопроводящие жилы используются для симметричных кабелей и в качестве внутреннего проводника коаксиального кабеля. Внешний проводник коаксиального кабеля, имеющий форму полого цилиндра, изготовляется в виде тонкой трубки из меди и алюминия. В электрическом отношении наилучшей формой внешнего проводника коаксиального кабеля является однородная по всей длине трубка. Промышленное применение имеют конструктивные разновидности гибких внешних проводников коаксиального кабеля, приведенные на рис.1.17
а) б) в)
Рис. 1.17 Конструкции внешних проводников коаксиальных кабелей а) молния; б) гофрированный; б) спиральный; г) оплеточный
Наибольшее применение в коаксиальных кабелях дальней связи получила конструкция внешнего проводника типа «молния» как более технологичная и обеспечивающая требуемую электрическую разнородность по длине.
Кабельная изоляция Материал, применяемый для изоляции кабельных жил, должен обладать высокими и стабильными во времени электрическими характеристиками, быть гибким, механически прочным и не требовать сложной технологической обработки. В электрическом отношении свойства изоляции определяются следующими параметрами: электрической прочностью U, при которой происходит пробой изоляции; удельным электрическим сопротивлением р, характеризующим величину тока утечки в диэлектрике; диэлектрической проницаемостью е, характеризующей степень смещения (поляризации зарядов в диэлектрике при воздействии на него электрического поля; тангенсом угла диэлектрических потерь tgσ (или величиной диэлектрических потерь), характеризующим потери высокочастотной энергии в диэлектрике.
Наилучшим диэлектриком является воздух, который обладает ε→1; р→∞ и tgσ→0. Однако создать изоляцию только из воздуха практически невозможно. Поэтому кабельная изоляция, как правило, является комбинированной и должна содержать как воздух, так и твердый диэлектрик, причем количество твердого диэлектрика должно быть минимальным и определяться требованием устойчивости изоляции и жесткости ее конструкции. Изоляция должна предохранять токопроводящие жилы от соприкосновения между собой и строго фиксировать взаимное расположение жил в группе по всей длине кабеля. Сейчас наиболее используются полимеризационные пластмассы типа полистирол (стирофлекс), полиэтилен, фторопласт, поливинилхлорид и др. Выгодное сочетание высоких электрических характеристик в широком спектре частот, влагостойкости к различным агрессивным средам и сравнительно несложной технологической обработки обеспечило пластмассам широкое применение в кабелях связи в качестве изоляции и защитных оболочек. Бумага, предназначенная для изоляции жил, вырабатывается из сульфатной целлюлозы. Для удобства монтажа бумагу окрашивают в разный цвет: красный, синий, зеленый. Бумажный кордель представляет собой нить, скрученную из кабельной бумаги диаметром 0,6; 0,76 и 0,85 мм. Полистирол (стирофлекс) вырабатывают из жидкого стирола, исходным сырьем для которого является нефть или каменный уголь. Полистирол — прозрачный, гибкий и негигроскопичный материал, из которого вырабатывают ленты толщиной 0,045 мм и шириной 10—12 мм и кордель диаметром 0,8 мм для изоляции жил высокочастотных кабелей связи. Полистирол имеет различную расцветку — красную, синюю, зеленую. Недостатком полистирола является его низкая теплостойкость, находящаяся в пределах 65—80°С. Полиэтилен получают путем полимеризации жидкого этилена. Полиэтилен представляет собой молочно-белый (иногда желтовато-белый) материал, на ощупь напоминающий парафин. При поджигании загорается медленно и горит синеватым пламенем без копоти. Полиэтилен термопластичен, температура его размягчения около 110°С. При обычной температуре на него не действуют кислоты щелочи.
Пористый полиэтилен получается введением в состав композиции полиэтилена газообразователей или порофоров, способных при определенных температурах переходить в газообразное состояние. Поливинилхлорид получается путем полимеризации винилхлорида. Чтобы получить из поливинилхлорида мягкий материал, его смешивают с пластификатором. Поливинилхлорид весьма устойчив к действию химических реагентов, однако он сравнительно легко разлагается при нагревании, выделяя хлористый водород. Важным свойством его является негорючесть, тому он нашел широкое применение в качестве оболочек станционных кабелей связи. Существенным недостатком поливинилхлорида является сравнительно низкая теплостойкость (не выше70°С) и низких температурах пластификатор теряет прочность, а при высоких резко ухудшает свои электрические свойства. Используются следующие типы изоляции кабелей связи: трубчатая — выполняется в виде бумажной или пластмассовой ленты, нанесенной в виде трубки (рис 1.18 а); кордельная (рис 1.18 б); сплошная (рис 1.18 в); пористая (рис 1.18 г); баллонная (рис 1.18 д, е); шайбовая (рис 1.18 ж); спиральная (геликоидальная) (рис 1.18 з).
Рис 1.18 Типы изоляций кабелей связи
Известна также кордельно-трубчатая изоляция, состоящая из пластмассовых корделя и трубки. Из различных диэлектриков и конструктивных форм изоляции наибольшее применение в настоящее время получили: ü для кабелей городской и сельской связи — трубчатая, выполненная в виде обмотки бумажными лентами, сплошная полиэтиленовая, пористая бумажная или полиэтиленовая; ü для симметричных кабелей междугородной связи — кордельно-стирофлексная, баллонная, кордельно-трубчатая или пористая из полиэтилена; ü для коаксиальных кабелей — шайбовая, баллонная, геликоидальная и пористая (во всех случаях диэлектриком является полиэтилен); ü для подводных коаксиальных кабелей — сплошная полиэтиленовая изоляция.
Типы скруток токопроводящих жил
Отдельные жилы обычно скручивают в группы, называемые элементами симметричного кабеля. В результате жилы цепи ставятся в одинаковые условия по отношению друг к другу. При этом снижаются электромагнитные связи между цепями и повышается защищенность их от взаимных и внешних помех. Кроме того, скрутка облегчает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля и обеспечивает ему более устойчивую и круглую форму. Существует несколько способов скрутки жил в группы.
Парная скрутка (П) —две изолированные жилы скручивают вместе в пару с шагом скрутки не более 300мм (рис. 1.19 а). Скрутка четверочная или звездная (3) — четыре изолированные жилы, расположенные по углам квадрата, скручивают с шагом скрутки примерно 150—300 мм; разговорные пары в этой скрутке образуются диагональных жил. Так, жилы а и в образуют одну пару, а жилы с и а — другую (рис.1.19 б).
Рис. 1.19 Скрутка жил в группу
Скрутка двойная пара (ДП)—две предварительно свитые разговори пары (a, b и с, d) скручивают меж собой в четверку (рис.1.19 в). Ша скрутки пар должны быть отличны: как один от другого, так и от ша скрутки самой четверки. Шаг скрутки пар принимается в пределах 400- 800 мм, а шаг скрутки четверки 150—300 мм. Скрутка двойной звездной (ДЗ) четыре предварительно свитые па вновь скручивают вместе по способу звезды, образуя восьмерку (рис.1.19 г) Шаги скрутки пар, составляют восьмерку, делают различными и берут обычно в пределах 150—250 мм, а шаг скрутки восьмерки — 200- 400 мм. Неправильные скрутки пар скрутки восьмерки должны быть противоположными. Восьмерочная скрутка (В)—восемь жил группы располагаются концентрически вокруг сердечника из изолированного материала, например с рефлексного (полиэтиленового) корделя (рис.1.19 д). Из восьми жил могут быть образованы две четверки: первая четверка с нечетными номерами, вторая — из жил с четными номе ми. Всего могут быть получены четыре основные пары и две фантомные с одинаковыми параметрами передачи. Для уменьшения влияния между цепями систематически меняют (в муфтах) взаимное расположение жил по длине. При скрутке элементы кабеля с в душно-бумажной изоляцией деформируются, изоляция обжимается и группы несколько западают друг в друга. Поэтому, кроме диаметра описан вокруг группы окружности (расчетный диаметр), существует понятие эффективный диаметр группы. Значения расчетного и эффективного диаметров групп, выраженные через диаметр изолированной жилы d1, приведены таблице 1.2. Наиболее экономичной, обеспечивающей лучшую стабильность по электрическим параметрам, является звездная скрутка. Эта скрутка получила преимущественное применение в междугородных кабелях связи. Парная скрутка является наиболее той в производстве и применяется в основном при изготовлении городских телефонных кабелей. Скрутки ДП и ДЗ не получили широкого применения в современных конструкциях кабелей связи. Таблица 1.2 Значения расчетного и эффективного диаметров групп
Построение кабельного сердечника
Скрученные в группы изолированные жилы систематизируют по определенному закону и объединяют в общий кабельный сердечник, зависимости от характера образования сердечника различают две системы скрутки: повивную и пучковую. При пучковой скрутке группы сначала скручивают в пучки, содержащие по нескольку десятков групп более распространены пучки из 1и 100 групп), после чего пучки, скручиваясь вместе, образуют сердечник кабеля (рис.1.20 а). Пучковая скрутка применяется лишь для низкочастотных кабелей городских сетей. Основным видом общей скрутки в современных кабелях дальней связи является повивная скрутка (рис.1.20 б). Группы располагают последовательными концентрическими слоями (по-вивами) вокруг центрального повива, состоящего из одной-пяти групп. Смежные (рядом расположенные) повивы скручиваются в противоположные стороны с целью уменьшения взаимного влияния между группами смежных повивов и придания кабельному сердечнику большей механической устойчивости. Такое расположение повивов облегчает также отделение их друг от друга при монтаже кабеля.
Рис. 1.20 Скрутка групп в сердечник а) пучковая; б) повивная
При однородной кабельной скрутке для образования повивов в кабеле применяют пять различных форм скрутки с 1, 2, 3, 4 и 5 группами в центральном повиве. Диаметр центрального повива при различном числе групп определяют по формуле где d — диаметр группы; n — число групп в центральном повиве (две—пять). При n=1, т. е. когда в центре имеется одна группа, диаметр равен диаметру этой группы (D = d}; при n = 2 D = — 2,0d; при n =3 D = 2,155d; при n = 4 D = 2,Ш d; при n = 5 D = 2,7d. Зная число групп (элементов) в центральном повиве, можно определить их число в последующих повивах. Так, если имеется какая-либо кабельная скрутка, 'у которой, считая от центра, повив имеет m групп, то в следующем повиве будет m'=m + 2π~m + 6 групп. Следовательно, при повивной скрутке число групп (элементов) в каждом последующем повиве увеличивается на шесть по сравнению с предыдущими. Исключением из этого правила является второй повив в том случае, когда в первом (центральном) повиве имеется лишь одна группа. Тогда во втором повиве увеличение будет не на шесть, а на пять групп. Так, как группы каждого последующего повива накладываются на предыдущий по винтовой линии, то длина жил кабеля увеличивается по сравнению с длиной кабеля (рис.1.21). Удлинение жил кабеля учитывается через коэффициент скрутки, определяемый по формуле где h — шаг скрутки. Параметр х равен 1,02—1,07. Рис. 1.21 Шаг скрутки
Защитные оболочки
Сердечник кабеля, состоящий из скрученных по определенной системе групп, покрывают поясной изоляцией и заключают в герметичную оболочку, предохраняющую кабель от влаги и возможных механических воздействий, которые могут возникнуть в процессе транспортировки, прокладки и эксплуатации кабеля. В кабельной промышленности применяют следующие кабельные оболочки: металлические, пластмассовые и металлопластмассовые. К металлическим оболочкам относятся, главным образом, свинцовые, алюминиевые и стальные. Свинцовые оболочки накладывают на кабель методом опрессования в горячем виде. Чтобы свинцовая оболочка имела большие твердость и вибростойкость, ее изготовляют из легированного свинца с присадкой 0,4—0,8 сурьмы. Алюминиевые оболочки выпрессовывают в горячем виде или изготовляют холодным способом из ленты со сварным продольным швом. Известны методы сварки оболочки и алюминиевых лент высокочастотным токами или способом холодной сварки, давлением. Для больших диаметров кабеля (свыше 20-30 мм) применяют алюминиевые оболочки гофрированной конструкции, использование алюминиевых обоек является весьма прогрессивным. Алюминиевая оболочка легкая, дешевая и обладает высокими экранирующими и свойствами. Однако алюминий весьма подвержен электрохимической коррозии, и поэтому его надежно задают полиэтиленовым шлангом с предварительно наложенным слоем та. Стальные оболочки изготовляют путем сварки лент толщиной 0,3— 0,5 мм, свернутых в трубку. Для повышения гибкости стальные оболочки подвергают гофрированию, а с целью защиты от коррозии покрывают полиэтиленовым шлангом с предварительно наложенным слоем битума. Стоимость стальных оболочек составляет 50% стоимости свинцовой оболочки и 64% — алюминиевой. Такие оболочки не требуют дополнительной механической защиты. Из пластмассовых оболочек, наибольшее применение получили полиэтилен, поливинилхлорид и полиизобутиленовые композиции. Пластмассовые оболочки выгодно сочетают влагостойкость, стойкость, против электрической и химической коррозии и придают кабелю легкость, гибкость и вибростойкость. Однако через пластмассу постепенно диффундируют водные пары, что приводит к падению сопротивления изоляции кабеля. Поэтому пластмассовые оболочки применяют, главным образом, в кабелях с негигроскопической изоляцией типа полиэтилена, фторопласта, поливинилхлорида и др. Толщины пластмассовых оболочек из полиэтилена и поливинилхлорида приведены в табл. 3.6. В настоящее время известна целая серия комбинированных металлопластмассовых оболочек: «алпэт», «сталпэт», «свипэт», состоящих соответственно из алюминия, стали, свинца и полиэтилена. Сопоставляя различные конструкции защитных оболочек, следует отметить как наиболее перспективные алюминиевые и стальные, надежно защищенные полиэтиленовым шлангом.
Защитные бронепокровы
Снаружи кабеля поверх оболочек располагаются покровы, защищающие кабель от механических повреждений, а алюминиевые и стальные оболочки от коррозии. Основные конструкции защитных покровов металлических оболочек кабелей связи и области их применения приведены в табл. 3.7 и показаны на рис.1.22. В зависимости от механического воздействия на кабель в процессе прокладки и эксплуатации применяются две разновидности брони: две стальные ленты (Б) и повив из круглых стальных проволок (К) Кроме того, используется усиленная, двойная броня, состоящая из комбинаций различных типов брони (БК, КК). Кабели в свинцовой оболочке имеют защитные покровы марок Б, Бв, К и Кл, т.е состоят из стальных лент или круглых проволок и двух волокнистых покровов, расположенных под и над броней. Нижний слой, обычно называемый «подушкой», предназначен для уменьшения давления, производимого на свинцовую оболочку броневым слоем. Волокнистые покровы представляют собой кабельную пряжу (джут), пропитанную битумным составом.
Рис. 1.22 Марки и конструкции защитных покровов
В кабелях с алюминиевыми и стальными оболочками, которые сильно подвержены коррозии, применяются усиленные влагозащитные покровы (Шп), состоящие из вязкого подклеивающего слоя, наносимого непосредственно на оболочку, и полиэтиленового шланга. Поверх полиэтиленового шланга может быть дополнительный покров из стальных лент или круглых проволок. С целью защиты от коррозии стального покрова и сохранения на многие годы необходимой величины коэффициента защитного действия применяется дополнительный наружный полиэтиленовый шланг. Броня типа Б изготовляется из стальных лент толщиной 0,3—0,8 мм шириной 25—45 мм, типа К —из стальных проволок диаметром 4 мм, накладываемых с большим шагом на подушку. Наружный защитный слой состоит из кабельной пряжи, пропитанной битумным компаундом, противогнилостным составом и меловым раствором, предохраняющим кабель от слипания витков на барабане. В настоящее время ведутся работы по созданию брони в виде стальной сварной гофрированной трубки взамен двух спирально накладываемых стальных лент.
Таблица 1.3 Типы защитного покрова
Маркировка кабеля
Расшифровка маркировки отечественных кабелей показана на рис.1.23. Магистральные и междугородные кабели маркируются буквой М; КМ обозначают коаксиальные магистральные. Телефонным городским кабелям присваивается буква Т. Если кабель имеет стирофлексную (полистирольную) изоляцию, то дополнительно вводится буква С полиэтиленовую изоляцию, буква П. В кабелях с алюминиевой оболочкой еще добавляется буква А, а со стальной — буква С.
В зависимости от вида защитных покровов кабели маркируются буквами: Г - голые (освинцованные), Б - с ленточной броней К - с кругло-проволочной броней. Наличие наружной пластмассовой оболочки обозначается буквой П (полиэтиленовая) или В (поливинилхлоридная). Соответственно междугородные симметричные кабели в свинцовой оболочке с кордельно-бумажной изоляцией имеют марки МКГ, МКБ, МКК с кордельно-стирофлексной изоляцией —МКСГ, МКСБ, МКСК. Симметричные кабели со стирофлексной изоляцией в алюминиевой оболочке маркируются: МКСАШп, МКСАБпШп, МКСАКпШп. Симметричные кабели в стальной оболочке имеют марку МКССШп. Коаксиальные магистральные кабели маркируются КМГ, КМБ, КМК (в свинцовой оболочке), КМА, КМАБ, КМАК (в алюминиевой оболочке) Комбинированные коаксиальные магистральные кабели имеют, кроме го, дробный индекс, обозначают число больших пар 2,6/9,5 мм (числитель) и малых пар 1,2/4,6 мм (знаменатель) (например, КМБ-8/6, КМБ -6/4и др.). Малогабаритные коаксиальные кабели имеют марки МКТС, МКТСБ (в свинцовой оболочке), МКТАШп (в алюминиевой оболочке и в полиэтиленовом шланге). Однокоаксиальные кабели с пористо-полиэтиленовой изоляцией внутриобластной связи с алюминиевым внешним проводом маркируются: ВКПАП и ВКПАПт (буква «т» означает наличие встроенного троса). Городские телефонные кабели парной скрутки в свинцовой оболе маркируются буквами ТГ, ТБ, ТК. Городским телефонным кабелям с полиэтиленовой изоляцией и в пластмассовой оболочке присвоены марки ТПП, ТППБ (полиэтилен) и ТПВ, ТПВБ (поливинилхлорид). Влагостойкие кабели с гидрофобным заполнением маркируются ТППЗ. Кабели звездной скрутки для соединительных линий и узлов связи обозначаются марками ТЗГ, ТЗБ и т. д. (с кордельно-бумажной изоляцией) и ТЗПП, ТЗППБ и т. д. (с пористо-полиэтиленовой изоляцией). Кабели в алюминиевой оболочке с защитой полиэтиленовым шлангом маркируются ТЗАШп и ТЗАБпШп. Одно-четверочные кабели зоновой связи маркируются ЗКП — в полиэтиленовой оболочке и ЗКПАШп — в алюминиевой оболочке и полиэтиленовом шланге. Кабели сельской связи с полиэтиленовой изоляцией и в пластмассовой оболочке имеют марки КСПП, КСППБ, КСППК (одно- и двухчетверочные с диаметром жил 0,9 мм и 1,2 мм). Однопарные кабели маркируются ПРВПМ и ПРВПА. Буква А означает наличие алюминиевых жил вместо медных. Для сельского радиовещания применяются магистральные фидерные кабели МРМ-1Х2 и абонентские кабели ПРППМ-1х2. Последнее время на сельской связи получили применение малопарные кабели с алюмомедными жилами и влагостойким гидрофобным заполнением —ТСПЗП-5x2 и 10x2. В отдельную группу следует выделить появившиеся последнее время оптические кабели (ОК), которые содержат вместо медных проводников стеклянные волокна — световоды. Эти кабели предназначаются для междугородной, городской и подводной связи. Имеются также объектовые и монтажные оптические кабели. В конструктивном отношении ОК подразделяются на три группы: повивные, с фигурным сердечником и плоские ленточного типа. Рис.1.23 Маркировка кабеля
Примеры: МКСАБпШп – кабель междугородний симметричный (МК), с полистирольной изоляцией (С) в алюминиевой оболочке (А), с защитой полиэтиленовым шлангом (Шп) и броней из стальных лент (Бп). ТЗАКпШп – кабель телефонный (Т), звездной скрутки (З), в алюминиевой оболочке (А) с защитой полиэтиленовым шлангом (Шп), с броней их круглых проволок (Кп). ПРППМ – кабель для проводного вещания (ПР), изоляция из полиэтилена (П), оболочка из полиэтилена (П) с медными жилами (М). Литература: Портнов Э.Л. Электрические кабели связи и их монтаж. Учебное пособие для вузов / Э.Л. Портнов, А.Л. Зубилевич – М: Горячая линия – Телеком, 2010. – 264 с.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|