Классификация и маркировка кабелей связи

Введение

 

С начала развития компьютерной техники прошло немного немало шестьдесят лет. За это время мы получили такие скорости вычислений, такие скорости передачи данных, о которых шестьдесят лет тому назад нельзя было и мечтать. Все началось с того, что в 1948 году вышли книги К. Шеннона “Математическая теория связи” и Н. Винера “Кибернетика, или управление и связь в животном и машине ”. Они и определили новый вектор развития науки, в результате чего появился компьютер: вначале ламповый гигант, затем транзисторный и на интегральных схемах, на микропроцессорах. И вот в 1989 году появился персональный компьютер IBM. В том же году вышла программа MS – DOS, а в 1990 – Windows-3.0, и далее пошло стремительное совершенствование “железа” и программного обеспечения. К концу столетия человечество получило потрясающую миниатюризацию компьютерной техники, сокращения расстояния между компьютером и человеком, тотальное проникновение компьютерных технологий в бытовую сферу. 1986 год – рождение Интернета, глобальной сети, охватившей практически все страны мира, поставляющей каждому пользователю текущую информацию. Получив настолько быструю обработку данных, люди пришли к выводу, что можно перестать терять время и деньги, также на передачу этих данных, а также увеличить скорость доступа, и скорость передачу данных. Это стало возможным благодаря использованию новых видов связи, таких как оптическое волокно, пришедших на замену банальным алюминиевым и медным проводам.

Тема об оптоволоконной линии связи, является актуальной на данный момент времени, так как число людей на планете растет, и потребности в улучшение жизни то же увеличиваются. Ещё с древних времён человек совершенствуется: улучшает свои знания, стремится улучшить жизнь, создавая и моделируя предметы быта. И сейчас многие фирмы создают телевизоры, телефоны, магнитофоны, компьютера и многое другое, то есть – бытовую технику, которая упрощают жизнь человека. Но для внедрения этих новых технологий нужно изменять или улучшать старое. В пример этому можно привести наши линии связи на коаксиальном (медном) кабеле, про которые уже было упомянуто выше. Их скорость мала, даже для передачи видеоинформации. А волоконная оптика как раз то, что нам нужно - её скоростью передачи информации очень велика. Плюс, низкие потери при передаче сигнала позволяет прокладывать значительные по дальности участки кабеля без установки дополнительного оборудования. Оптоволокно имеет хорошую помехозащищенность, легкость прокладки и долгие сроки работы кабеля практически в любых условиях. И, кроме того, оптоволокно не имеет смысла воровать с целью сдачи на металлолом. В настоящее время оптоволокно находит свое применение преимущественно в теле - и интернет – коммуникациях. Но считается, что сегодняшнее использование оптоволокна лишь вершина айсберга его применения.

 

1.Классификация и маркировка кабелей связи.

 

Кабелем называется конструкция, (стоящая из скрученных вместе изолированных проводников (сердечник), заключенных в общую влагозащитную оболочку и броневые покровы (Рис.1).

Кабели связи классифицируются по ряду признаков: в зависимости от назначения, области применения, условий прокладки и эксплуатации, спектра передаваемых частот, конструкции, материала и формы изоляции, системы скрутки, рода 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.

 

Рис.1 - Общий вид кабеля:

1 - сердечник; 2 - оболочка;  3 - броневой покров

 

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 (тональные) 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.2,б). Кроме того, различают кабели в зависимости от:

1. состава входящих в него элементов - однородные и комбинированные;
2. материала и структуры изоляции - с воздушно-бумажной, кордельно-бумажной, кордельно-стирофлексной (полистирольной), сплошной полиэтиленовой, пористо-полиэтиленовой, балонно-полиэтиленовой, шайбовой, поли этиленовой, фторопластной и другой изоляцией;

вида скрутки изолированных проводников в группы - парной и четверочной (звездной), в сердечник - повивной и пучковой скрутки.

 

Рис.2. - Кабельные  цепи: а) симметричная; б) коаксиальная

 

Наконец, кабели делятся по виду оболочек:

- металлические (свинец, алюминий, сталь),

- пластмассовые (полиэтилен, поливинилхлорид),

- мёталлопластмассовые (альпэт, стальпэт) ,

а также по виду защитно-броневых покровов (ленточная или проволочная броня, джутовый или пластмассовый покров).

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.

 

 

Рис. 3 - Конструкции кабельных проводников:

а) сплошной; б) гибкий; в) биметаллический;

г) для подводных кабелей.

 

 

 

                    

                                 а)                           б)                             в)

 

Рис. 4 - Конструкции внешних проводников

коаксиальных кабелей: а) молния;

б) гофрированный; б) спиральный; г) оплеточный

 

Наряду со сплошными цилиндрическими проводниками используются также проводники несколько более сложной конструкции (рис.3). 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.

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. 4.

Наибольшее применение в коаксиальных кабелях дальней связи получила конструкция внешнего проводника типа «молния» как более технологичная и обеспечивающая требуемую электрическую разнородность по длине. Основные характеристики кабельных проводников материалов приведены таблица 1.

 

Таблица 1.

 

Классификация кабелей связи

 

 

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 tg6 (или величиной диэлектрических потерь), характеризующим потери высокочастотной энергии в диэлектрике.

Наилучшим диэлектриком является ВОЗДУХ, который обладает ε→1; р→∞ и tg6->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.5,а);

 

Рис. 5 -Типы изоляций кабелей связи.

 

кордельная (рис. 5, б);

сплошная (рис. 5, в);

пористая (рис. 5, г);

баллонная (рис. 5, д, е);

шайбовая (рис. 5,ж);

спиральная (геликоидальная) (рис. 5, з).

Известна также кордельно-трубчатая изоляция, состоящая из пластмассовых корделя и трубки.

Из различных диэлектриков и конструктивных форм изоляции наибольшее применение в настоящее время получили:

для кабелей городской и сельской связи - трубчатая, выполненная в виде обмотки бумажными лентами, сплошная полиэтиленовая, пористая бумажная или полиэтиленовая;

для симметричных кабелей междугородной связи - кордельно-стирофлексная, баллонная, кордельно-трубчатая или пористая из полиэтилена;

для коаксиальных кабелей - шайбовая, баллонная, геликоидальная и пористая (во всех случаях диэлектриком является полиэтилен);

для подводных коаксиальных кабелей - сплошная полиэтиленовая изоляция.