Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Виды кабелей

КАБЕЛИ СВЯЗИ

3.1.Электрические кабели

Кабель связи представляет собой некоторое количество токопроводящих проводников, изолированных друг от друга. Каждая пара проводников образует электрическую цепь, по которой передается информация (телефонный разговор, радиовещание, телевидение, фототелеграммы и т.д.) в виде электромагнитной энергии.

В оптических кабелях связи вместо токопроводящих проводников используются стекловолоконные световоды, по которым передается информация в виде световой энергии. В некоторых конструкциях оптических кабелей кроме оптических волокон имеются также токопроводящие проводники.

Для предохранения от проникновения влаги проводники или оптические волокна заключены в герметичную оболочку.

Современные кабели магистральной и внутризоновой связи с токопроводящими жилами в зависимости от конструкции, назначения, области применения и условий прокладки различаются по:

конструкции рабочей цепи - симметричные и коаксиальные;

виду связи - телефонные, радиовещательные, телевизионные, комбинированные;

диапазону частот - низкочастотные и высокочастотные;

роду изоляции жил - воздушно-бумажные (трубчатые), воздушно-пластмассовые (кордельно-полистирольные, кордельно-полиэтиленовые), сплошные полиэтиленовые, баллонные, баллонно-кордельные, пористо-полиэтиленовые;

способу скрутки жил - парные и четверочные;

составу конструктивных элементов — однородные и комбинированные; степени помехозащищенности - экранированные и неэкранированные;

материалу оболочек -свинцовые, алюминиевые, стальные, пластмассовые и комбинированные (металлопластмассовые);

защитным покровом - голые (без защитного покрова), бронированные стальными лентами или круглыми проволоками;

условиям прокладки - подземные, подводные и подвесные.

3.1.1.Маркировка кабелей

В зависимости от назначения, вида скрутки жил, защитного покрова и других конструктивных данных междугородные кабели имеют соответствующую маркировку. Под маркировкой понимается система условных обозначений, отражающих при помощи букв и цифр основные классификационные признаки и конструктивные особенности кабеля.

Низкочастотные однородные кабели маркируются буквами ТЗ. что означает ''телефонный, звездной скрутки", низкочастотные комбинированные кабели — буквами ТДС — "телефонный, дальней связи". В магистральных симметричных кабелях буквы МК означают "магистральный кабель". Магистральные симметричные кабели с полистирольной (стирофлексной) изоляцией жил маркируются буквой С (МКС). В магистральных коаксиальных кабелях буквы М и К иногда меняются местами, причем буква К означает "коаксиальный", а М - "магистральный" (кабели марок КМ-4. КМ-8/6). Буква А означает наличие в кабеле алюминиевой оболочки (кабели марок КМА, МКТА. МКСА.ТЗА и др.). Буквами С т маркируются кабели в стальных гофрированных оболочках. Экранированные кабели маркируются буквой Э (КМЭ. ТЗЭ). Зоновые кабели с полиэтиленовой, поливинилхлоридной или алюминиевой оболочкой маркируются буквой 3 (ЗКП, ЗКВ. ЗКА).

Последние буквы в марках кабелей обычно характеризуют конструкцию бронепокровов: Г - голый, т.е. без бронепокровов; Б - бронированный двумя стальными лентами с наружным защитным покровом; К — бронированный стальными круглыми оцинкованными проволоками с наружным защитным покровом: К - бронированный стальными плоскими проволоками с наружным защитным покровом; БГ - бронированный голый, т.е. без наружного защитного покрова; БК; КК - с двойной комбинированной броней. При наличии противокоррозионных изолирующих покровов в подброневой подушке к обозначению прибавляются буквы: л - слой поливинилхлоридных или других пластмассовых лент; 2л - два слоя лент, между которыми наложены битумный состав и крепированная или пропитанная кабельная бумага; п - полиэтиленовый шланг; в - поливинилхлоридный шланг. При наличии таких наружных покровов буквы Шп обозначают полиэтиленовый шланг или Шв - поливинилхлоридный шланг. Буква б обозначает, что в кабеле нет подушки, а буква н - что покровы состоят из негорючих составов.

К буквам, определяющим марку кабеля, прибавляются цифры, указывающие число каналов системы передачи (для симметричных высокочастотных кабелей), количество элементов, число жил в элементе, диаметр жил, наличие экранированных элементов, например МКСБ-60 7X4X1,2, или ТЗГ-37Х4ХО,9, или ТДСБ-ЗХ2 экр.Х 1,4+15X4X0,8.

3.1.2.Симметричные кабели

Симметричными называются кабели, у которых обе жилы физической цепи (пары) являются однотипными, т.е. изготовлены из однородного материала, имеют одинаковый диаметр, тип изоляции и т. д.

Жилы. Токопроводящие жилы симметричных кабелей изготовляют из круглой медной отожженной проволоки диаметром 0,8-1,4 мм либо из алюминиевых проволок. В необходимых случаях жилы изготовляют из эмалированной проволоки (во время эксплуатации кабельной линии они используются при проведении электрических измерений для определения места повреждения кабеля).

Изоляция жил. В качестве изоляции используют кабельную бумагу, полистирол (стирофлекс), полиэтилен и другие пластмассы. Во многих кабелях симметричной конструкции для изоляции жил используют композицию из воздуха и твердых изоляционных материалов. Особенно это относится к высокочастотным кабелям. Наиболее распространенными являются следующие виды изоляции жил:

воздушно-бумажная (трубчатая) - состоит из одной или двух бумажных лент, наложенных по спирали вокруг жилы в виде полой трубки;

кордельно-бумажная - состоит из бумажного корделя (нити), намотанного на жилу по спирали, и-наложенных сверху одной или двух бумажных лент;

кордельно-пластмассовая — конструктивно подобна кор-дельно-бумажной, но состоит из корделя и лент, изготовленных из полистирола или полиэтилена;

б а л о н н о-к ордельная — полиэтиленовая трубка, обжатая полиэтиленовым корделем;

баллонная - представляет собой полиэтиленовую трубку с концентрическими пережимами;

сплошная — образована сплошным кольцевым слоем пластмассы (полиэтилена, полистирола) или пористой бумажной массы (бумажно-массная).

3.1.3.Скрутка жил

Изолированные жилы симметричных кабелей скручивают в группы, называемые элементами. Скручивание создает отдельным жилам рабочей цепи (пары) одинаковые условия относительно взаимных и внешних помех. Кроме того, скручивание ставит жилы и элементы в такое положение, при котором значительно облегчается их взаимное перемещение под оболочкой при изгибах кабеля, что повышает стабильность конструкции.

Наиболее распространенными являются следующие скрутки:

парная, состоящая из двух изолированных жил, образующих одну рабочую цепь (рис. 3.1 а) ;

четверочная, звездная скрутка, состоящая из четырех жил. Жилы а и б образуют первую разговорную, т.е. рабочую пару, а с и д. — вторую пару (рис. 3.1, б);

двойная парная скрутка, в которой жилы, образующие разговорную пару, скручивают между собой, а две пары скручивают в четверку. Шаги скрутки каждой пары должны быть разными и отличаться от шага скрутки четверки. Направление скрутки жил в парах должно быть противоположным направлению скрутки четверки (рис. 3.1, в).

В некоторых типах высокочастотных кабелей в центре звездной четверки помещают заполнитель, представляющий собой кордель из пластмассы диаметром 1,0—1,1 мм. Жилы в группе имеют различную расцветку изоляции, что облегчает их разборку при измерениях и монтаже. В четверке жилы обычно имеют красную, белую (желтую), синюю, зеленую расцветки. Каждую скрученную группу обматывают по спирали цветной хлопчатобумажной или синтетической пряжей. Скрученная группа, дополнительно обмотанная несколькими слоями бумажной ленты, называется усиленной.

Общая скрутка кабеля. Группы, скрученные вместе, образуют сердечник кабеля. Скрутка сердечника называется простой, если жилы кабеля предварительно не скручены в группы, и сложной, если сердечник состоит из предварительно скрученных четверок и пар (рис. 3.2). Скрутка сердечника называется однородной (см. рис. 3.2, а), если все группы одинаковы, и неоднородной (см. рис. 3.2, б), если сердечник состоит из разнородных групп (различные диаметры жил, имеются пары и четверки и т. д.).

Различают также две системы (скрутки сердечника: повивную, когда группы расположены последовательными концентрическими слоями (повивами) вокруг центрального повива, состоящего из одной или нескольких групп (но не более пяти), и пучковую, когда сначала несколько групп скручены в пучки, а потом пучки скручены в общую скрутку кабеля. В междугородных кабелях обычно применяется повивная скрутка. При однородной скрутке в каждом последующем повиве расположено на шесть групп больше, чем в предыдущем (кроме случая, когда в центре размещена одна группа, а в первом повиве — шесть групп). Каждый повив отличается от других шагом скручивания; смежные повивы скручены в разных направлениях.

В каждом повиве сердечника должна находиться контрольная группа, отличающаяся расцветкой от всех других групп данного повива. Рядом с контрольной расположена счетная группа, которая также отличается по цвету от всех остальных и указывает направление отсчета. Повив сердечника кабеля, кроме внешнего, обматывают по спирали хлопчатобумажной пряжей (нитками). Общую кабельную скрутку (сердечник) покрывают поясной изоляцией, состоящей из нескольких слоев кабельной бумаги или пластмассовой ленты, и заключают в оболочку.

Оболочка кабеля. Для предохранения от проникновения влаги и понижения изоляции жил общую скрутку кабеля заключают в герметичную оболочку из свинца, алюминия, стали или пластмассы. В некоторых конструкциях используют металло-пластмассовую оболочку. Толщина оболочек зависит от материала, из которого она сделана, и диаметра кабеля — чем больше диаметр, тем толще оболочка. Кроме того, толщина оболочки зависит от условий прокладки кабеля и типа защитных бронепокровов (в кабелях без бронепокровов, предназначенных для прокладки в кабельной канализации, а также в подводных кабелях, толщина оболочки больше, чем у подземных).

Защитные покровы. Для предохранения кабеля от коррозии и механических повреждений поверх оболочек накладывают защитные покровы, которые состоят из влагоизолирующих материалов — стальных лент или оцинкованных круглых проволок. В случае необходимости применяют кабели с двойной усиленной броней, состоящей из комбинаций различных типов бронепокровов, например из одного слоя стальных лент и слоя круглых проволок или из двух слоев круглых проволок и т. д.

Между оболочкой и броней должна быть наложена подброневая подушка, которая состоит из последовательно наложенных на оболочку битумного состава, двух-трех лент пропитанной кабельной бумаги, битумного состава, пропитанной кабельной пряжи (или нескольких слоев пропитанной бумаги), битумного состава.

В кабелях с алюминиевой оболочкой, а также в кабелях со свинцовой оболочкой, подлежащих прокладке в агрессивных грунтах, поверх оболочки (брони) накладывают слой противокоррозийного покрытия в виде пластмассовых лент или шланга.

В кабелях со стальной гофрированной оболочкой поверх последней накладывают полиэтиленовый шланг.

Поверх брони накладывают наружный защитный покров, состоящий из следующих последовательно наложенных слоев: битумного

состава, пропитанной кабельной пряжи, битумного состава и мелового раствора, предохраняющего витки кабеля от слипания. В некоторых конструкциях кабелей поверх брони накладывают поливинилхлоридный или полиэтиленовый шланг. Общий вид кабеля с защитными покровами показан на рис.3.3, а типы бронепокровов — на рис.3.4.

3.1.4.Экранирование кабелей

Для защиты кабельных цепей от взаимных влияний и внешних помех применяется экранирование: скрученную пару или четверку, а в некоторых случаях повив или сердечник заключают в тонкую металлическую оболочку. В качестве экрана используют медные, стальные или алюминиевые ленты (проволоки), навиваемые по спирали вокруг группы,, повива или сердечника. Применяют также многослойные и биметаллические экраны и двойные металлические оболочки (алюминий—свинец).

Для экранирования низкочастотных кабелей используют металлизированную бумагу (кабельную бумагу, покрытую с одной стороны тонким слоем алюминия). В кабелях без металлических оболочек для уменьшения взаимных влияний и внешних помех поверх сердечника (поясной изоляции) накладывают экран из металлических лент, защищенных от коррозии наружным пластмассовым шлангом.

В зоне электрифицированных железных дорог и при сближении с высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП) для защиты цепей от опасных влияний используют кабели с улучшенным коэффициентом защитного действия (КЗД), в которых поверх оболочки накладывают экран в виде повива из медных или алюминиевых круглых или плоских проволок. Иногда экран, размещенный под свинцовой оболочкой, представляет собой несколько тонких медных лент или алюминиевую трубку.

В коаксиальных парах внешний проводник одновременно служит экраном. Для усиления экранирующего действия поверх внешнего проводника накладывают одну-две стальные ленты.

3.1.6.Коаксиальные кабели

Основным элементом коаксиального кабеля является коаксиальная пара — гибкая металлическая трубка, внутри которой, в центре, находится изолированный провод. Трубку принято называть внешним проводником, а центральный провод — внутренним. Так как центры (т.е. продольные оси) внутреннего и внешнего проводников совпадают, такую пару называют концентрической или коаксиальной.

Магистральные коаксиальные кабели различают в зависимости от диаметров внутреннего а и внешнего б проводников и их соотношения. Наибольшее распространение имеют следующие основные типы коаксиальных пар: малые 1,2/4,6, средние 2,6/9,4 или 2,6/9,5 и большие 5/18 (в числителе указан диаметр внутреннего проводника, в знаменателе - внутренний диаметр внешнего проводника в миллиметрах).

Внутренний проводник представляет собой медный или биметаллический провод. Для большей гибкости медный провод может состоять из нескольких тонких проволок, свитых в пучок. В отдельных случаях внутренний проводник изготавливают из тонких стальных проволок, вокруг которых наложен повив из тонких медных проволок. В подводных отечественных коаксиальных кабелях внутренний проводник состоит из медного провода диаметром 3 мм, вокруг которого расположены медные проволоки диаметром 1 мм.

Внешний проводник представляет собой полую металлическую трубку, однородную по всей длине и обладающую достаточной гибкостью. Хорошее качество передачи информации обеспечивается при отсутствии во внешнем проводнике вмятин, прорезей и других неоднородностей формы трубки.

Трубка может быть образована из медных или алюминиевых лент с продольным швом, из медных плоских проволок, а также из повива тонких медных лент. Наибольшее распространение в кабелях малого и среднего типов получил внешний проводник из медной ленты с продольным швом в виде гофра или молнии (рис. 3.4, а).

В коаксиальных парах используются следующие виды изоляции между проводниками:

шайбовая, состоящая из полиэтиленовых или керамических шайб, расположенных на внутреннем проводнике через 20—30 мм (см. рис.3.4, а):

сплошная полиэтиленовая в виде непрерывного цилиндра из сплошного или пористого полиэтилена (рис. 3.4, б):

колпачковая (рис. 3.4, в).

Кроме своего основного назначения, изоляция коаксиальной пары фиксирует строгую концентричность, т. е. соосность внутреннего и внешнего проводников, что является одним из основных требований к коаксиальным конструкциям.

Защита от внешних и взаимных помех обеспечивается магнитным экраном, состоящим из двух тонких стальных лент, намотанных на внешний проводник спирально с перекрытием зазоров. Кроме того, экран придает коаксиальной паре дополнительную механическую прочность и повышает стабильность ее электрических характеристик. Внешняя изоляция коаксиальной пары обычно состоит из двух бумажных или пластмассовых (лавсан, поливинилхлорид и др.) лент, наложенных по спирали с перекрытием.

Коаксиальный кабель может состоять из одной или нескольких коаксиальных пар, скрученных в общий сердечник. При этом в комбинированные кабели могут входить коаксиальные пары разного диаметра, а также низкочастотные и высокочастотные симметричные четверки и пары. Скрученный сердечник обматывают поясной изоляцией из нескольких бумажных или пластмассовых лент. Оболочки и защитные покровы коаксиальных кабелей обычно имеют такую же конструкцию, как и симметричные кабели.

3.2. Оптические кабели

В отличие от стандартных симметричных и коаксиальных кабелей, где в качестве направляющей системы для передачи электромагнитной энергии используются медные проводники, в оптических кабелях (ОК) направляющей системой служат световоды — оптические волокна (0В), изготовленные из специального стекла.

Одна из разновидностей конструкции ОВ показана на рис. 3.5. Обычно диаметр сердечника ОВ составляет порядка 50 мкм, а диаметр по защитному покрытию - 125 мкм. Количество волокон в кабеле практически неог- раниченно и определяется его назначением. При этом следует иметь в виду, что пропускная способность оптического кабеля (т.е. объем передаваемой информации) значительно выше, чем у кабелей с медными проводниками, и составляет десятки тысяч телефонных каналов. Масса ОК определяется их конструкцией и колеблется от 50 до 150—200 кг/км. Наружный диаметр составляет 10—20 мм.

Для предохранения 0В от растягивающих нагрузок конструкции ОК предусматривают наличие силовых элементов из металлических проволок или высокопрочных синтетических материалов. Защита сердечника ОК от проникновения влаги обеспечивается полиэтиленовой оболочкой. В некоторых конструкциях внутренняя поверхность полиэтиленовой оболочки покрыта алюминиевой фольгой. Оптические кабели выпускаются также с металлическими оболочками и броней.

Конструкции ОК могут содержать медные жилы, используемые для электропитания регенерационных пунктов и служебной связи.

Оптические кабели по сравнению с кабелями с медными проводниками обладают следующими основными достоинствами: возможностью экономии дефицитных цветных металлов; малыми размерами и массой; высокой защищенностью от внешних электромагнитных влияний; большой длиной усилительного (регенерационного) участка (от 6-10 до 40-50 км).

Некоторые конструкции оптических кабелей показаны на рис. 3.6.

3.3.Подводные кабели

Подводные кабели должны обладать большой механической прочностью, а также высокой влагостойкостью изоляции и наружных покровов. По условиям прокладки подводные кабели разделяются на речные и морские.

Речные кабели по конструкции сердечника не отличаются от подземных. Они имеют повышенную толщину свинцовой оболочки и защищаются броней из стальных круглых оцинкованных проволок диаметром 4—6 мм.

Морские кабели делятся на береговые, прибрежные и глубоководные, отличающиеся друг от друга главным образом конструкцией защитных покровов. Береговые кабели обычно подвержены большой механической нагрузке временного характера: волновым ударам, перемещению кабеля по скалистому дну, образованию донного льда, опасности повреждения якорями судов и др. В силу этого береговые кабели защищают двумя слоями проволочной брони диаметром 4—6 мм. В прибрежных кабелях имеется только один слой брони из стальных круглых оцинкованных проволок диаметром 6 мм. По конструкции сердечника прибрежные кабели обычно аналогичны береговым.

Глубоководные морские кабели кроме брони из стальных круглых проволок имеют дополнительную опорную стальную ленту для защиты оболочки кабеля от сдавливания водой на больших глубинах. Проволочная броня придает глубоководному кабелю прочность на растяжение, необходимую при прокладке и подъеме его со дна для ремонта. Подводные кабели могут быть симметричными и коаксиальными. За последнее время получили распространение морские безброневые (самонесущие) кабели, используемые для глубоководных трасс. Необходимая для глубоководных кабелей прочность на разрыв достигается упрочнением внутреннего проводника коаксиальной пары. Для этого несущий трос, работающий на растяжение при прокладке и подъеме кабеля, располагается внутри внутреннего проводника. Трос состоит из нескольких повивов тонких стальных высокопрочных проволок (рис. 3.7).

3.4.Экранирование кабелей

В коаксиальных парах внешний проводник одновременно служит экраном. Для усиления экранирующею действия поверх внешнего проводника накладывают одну-две стальные ленты.

3.5.Основные типы междугородных кабелей и их применение

Низкочастотные однородные кабели типов ТЗ, ТЗЭ, ТЗА. Токопроводящие жилы диаметром 0,8—0,9 и 1,2 мм изолированы бумажным корделем и бумажной лентой, наложенной в один или два слоя с перекрытием. В каждой четверке, скрученной с шагом не более 300 мм, жилы первой пары имеют красный и натуральный (без окраски) цвет, а жилы второй пары — синий и зеленый. Четверка обмотана по спирали хлопчатобумажной нитью или бумажной лентой, расцветка которых для разных шагов скрутки должна быть различной. В экранированных кабелях четверки обмотаны бумажной металлизированной лентой или металлической фольгой. При скрутке экранированные элементы чередуются с неэкранированными.

Кабели типа ТЗ предназначены для каблирования телефонно-телеграфных узлов связи, устройства кабельных вводов и вставок на воздушных линиях связи, а также да я сое/мнительных линий между городскими телефонными станциями и между последними и МТС. В кабелях этого типа благодаря разным шагам скрутки четверок имеются пары, затухание переходного разговора между которыми соответствует норме, установленной для высокочастотных кабелей.

Низкочастотные комбинированные кабели типа ТДС. Комбинированные низкочастотные телефонные (Т) кабели дальней связи (ДС) с медными тсжопроводящими жилами, кордельно-бумажной изоляцией и свинцовой оболочкой состоят из разнородных экранированных и неэкранированных элементов, отличающихся диаметром и числом жил. Кабели разделяются на о дно повинные (рис.3.9,а), в которых разнородные элементы скручены в один повив, и д ву х п о в и в н ы е (рис. 3.9,6), имеющие в центральном повиве экранированные пары, а во внешнем повиве — четверки, скрученные звездой, или пары.

Кабели ТДС предназначены для соединения МТС с радиоцентрами и радиостанциями, усилительных пунктов с районными узлами связи и радиоузлами и т.д.

Высокочастотные симметричные магистральные кабели. Токопроводя-щие медные жилы кабелей МКС (рис. 3.10) имеют кордельно-полистироль-ную изоляцию. Четыре жилы разного цвета диаметром 1,2 мм скручены в звездную четверку, в центре которой расположен полистирольный кордель. Каждая четверка обмотана по спирали цветной хлопчатобумажной или синтетической пряжей. Четверки в кабеле емкостью 4X4 имеют следующие цвета: первая — красный; вторая - зеленый, третья — синий, четвертая —желтый. В кабеле емкостью 7X4 цвет пряжи у двух смежных четверок красный и зеленый, у остальных - отличный от этих цветов

Сердечники кабелей МКСАСБп и МКСАСБпШп аналогичны сердечникам кабелей МКС. На сердечник наложена алюминиевая оболочка (А), а поверх нее — свинцовая оболочка (С). Конструкция защитных покровов та же, что и у бронированных кабелей МКСА (Бп или БпШп).

Сердечники кабелей МКСГСтпШп и МКСАСтпШп аналогичны сердечнику кабеля МКС, но поверх свинцовой или алюминиевой оболочки наложена стальная гофрированная оболочка (взамен брони), а поверх нее — наружные покровы типа Шп.

Конструкция сердечника кабелей МКССтШп также аналогична конструкции сердечника кабелей МКС. Поверх поясной изоляции из четырех слоев кабельной бумаги наложен экран из алюминиевой фольги толщиной 0,2 мм. Под экраном проложена медная проволока диаметром 0,3—0,4 мм. Поверх экрана наложена пластмассовая или бумажная лента. Сердечник кабеля заключен в стальную гофрированную оболочку (Ст) с защитным покровом типа Шп. Кабели выпускаются емкостью 7X4 и 4X4 (рис. 3.11).

Высокочастотные кабели типов МКС, МКСЭ, МКСА, МКСАС, МКССт применяются на междугородных кабельных магистралях, оборудованных системой передачи К-60 в диапазоне 12-252 кГц, а также для соединительных линий, оборудованных аппаратурой КРР-30/60 в диапазоне 12-552 кГц. При этом на линиях, где требуется до 120 каналов связи, используются од-ночетверочные кабели, до 480 каналов - четырехчетверочные и до 840 каналов — семичетверочные кабели. Кабели типов МКСЭ, МКСА и МКСАС целесообразно использовать для прокладки в зоне влияния электрических железных дорог или высоковольтных линий электропередач, а также в районах большой грозодеятельности.