3.1. Электрические кабели

3.2. Оптические кабели

3.1. Электрические кабели

Кабель – электротехническое изделие, содержащее совокупность направляющих систем, объединенных в одну конструкцию. Кабель имеет общую металлическую оболочку и защитные покровы. Каждая пара проводов образует электрическую цепь. Современные кабели связи классифицируются по ряду признаков.

Рис. 3.1. Классификация кабелей связи

Кроме этого кабели классифицируются по типу изоляции, способу скрутки, материалу оболочек, типу броневых покровов. Симметричный кабель содержит симметричные пары с одинаковыми электрическими и конструктивными параметрами. Коаксиальный кабель содержит одну или несколько коаксиальных пар, которые могут отличаться конструктивно.

Основные конструктивные элементы кабеля:

• изолированные проводники (жилы) в СК;
• коаксиальные пары (в КК);
• защитные оболочки;
• броневые покровы.

Проводники кабелей связи должны иметь малое электрическое сопротивление, достаточную гибкость, механическую прочность. Они изготавливаются из меди или алюминия, могут быть сплошными и многожильными, а также биметаллическими. В КК используются ленточные, гофрированные проводники и оплётка (рис 3.2, рис. 3.3).

Изоляция проводников должна иметь большое электрическое сопротивление, большую электрическую прочность (пробивное напряжение). Практически идеальным диэлектриком является воздух, у которого , , . Изоляция в кабелях связи чаще всего комбинированная и содержит диэлектрик и воздух. Диэлектрик фиксирует взаимное расположение проводников вдоль линии. Для изоляции применяется такие диэлектрики: полиэтилен, полистирол (стирофлекс), фторопласт, в коаксиальных кабелях – специальная керамика. В низкочастотных кабелях используется также кабельная бумага. В кабелях связи используется такие виды изоляции: трубчатая, кордельная (кордельно-бумажная и кордельно-стирофлексная), сплошная и пористая, баллонная, шайбовая (рис. 3.4).

Рис. 3.2. Конструкции кабельных проводников: а) сплошной; б) гибкий; в) биметаллический

Рис. 3.3. Конструкции внешних проводников коаксиальных кабелей:

а) с продольным швом типа «молния»; б) гофрированный; в) ленточный; г) оплётка

Рис. 3.4. Типы изоляций кабелей связи

Защитные оболочки герметизируют кабель, выполняются из полиэтилена, поливинилхлорида, свинца, алюминия, стали.

Броневые покровы накладываются поверх оболочек и предохраняют кабель от возможных повреждений.

Существуют две разновидности брони:

• стальные ленты, намотанные на сердечник кабеля с перекрытием 1,5;
• повив из круглых стальных проволок.

Применение того или иного вида брони или её отсутствие определяется условиями прокладки кабеля.

Типы скруток и строение сердечника кабеля. Жилы в кабеле обычно скручиваются в элементарные группы. При скрутке создаются одинаковые условия для всех пар в кабеле относительно внешних и внутренних влияний, обеспечивается гибкость кабеля, что необходимо при его прокладке. Наиболее распространённые типы скруток:

• парная;
• звёздная (четвёрочная);
• двойная звёздная.

Жилы кабеля скручиваются с определённым шагом в элементарной группе, группы уже с другим шагом скручиваются между собой.

Скрученные в группы изолированные жилы образуют сердечник кабеля. Существуют две основные системы построения сердечника:

• пучковая (проводники образуют пучки, а пучки – сердечник кабеля)
• повивная (проводники располагаются в сердечнике повивами вокруг центрального проводника или кордом)

Скрутка однородная, если все группы одинаковая и неоднородная, если сердечник имеет различные группы, а также разные направляющие системы (коаксиальные и симметричные пары).

Кабельная скрутка обматывается поясной изоляцией из кабельной бумажной ленты, поверх которой наносятся защитные и броневые покровы. Общий вид кабеля приведен на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Общий вид кабеля с защитным покровом

Маркировка кабелей – это определенная система условных обозначений, которые отражают основные классификационные признаки и конструктивные особенности кабелей.

Маркировка СК имеет вид:

1 2 3 4 5 6 – n x m x d,

где на позициях 1-3 обозначается тип кабеля, позиция 4 отображает тип изоляции токоведущих жил, 5 – тип защитной оболочки, 6 – тип брони, n – количество элементарных групп, m - количество жил в группе, d – диаметр проводника в группе.

Кабели маркируются следующим образом:

МК – высокочастотный кабель;

ЗК – зоновый ВЧ кабель;

КС – высокочастотный кабель сельской связи;

ТЗ – телефонный звёздной скрутки;

Т – телефонный.

Маркировка изоляции:

С – стирофлексная кордельная;

П – полиэтиленовая;

В – поливинилхлоридная;

А – алюминиевая;

С – стальная;

Бумажная ленточная и бумажная изоляция в маркировке кабеля кордельная не обозначается.

Маркировка защитных оболочек и покровов:

П – полиэтиленовая;

В – поливинилхлоридная;

А – алюминиевая;

С – стальная.

Свинцовая оболочка в маркировке не обозначается.

Маркировка броневых покровов:

Г – голый без брони;

Б – броня из плоских стальных лент;

К – броня из круглых проволок.

Алюминиевые и стальные оболочки для предотвращения от действия коррозии покрываются полиэтиленовыми или полихлорвиниловым шлангом, обозначается как или . Поверх брони обычно накладывается защитный джутовый покров, который в маркировке не обозначается. Если кабель имеет экран, то это обозначается буквой «Э».

Пример: симметричный кабель МКСАШ_П –

В коаксиальных кабелях обозначается:

• тип кабеля;
• тип защитной оболочки;
• тип брони;
• количество коаксиальных пар.

Типы коаксиальных кабелей:

• КМ – коаксиальный магистральный;
• МКТ – малогабаритный коаксиальный, телефонно – телевизионный;
• ВК – однокоаксиальный.

Пример: КМГ – 4; МКТСБ – 4

3.2. Оптические кабели

Направляющей системой оптического кабеля (ОК) является волоконный световод (ВС). Требования к ОК обусловлены условиями его прокладки и эксплуатации. Конструкция ОК должна обеспечивать его прочность в процессе прокладки, монтажа и эксплуатации, предохранять ВС от растягивающих продольных усилий, возникающих при прокладке кабеля.

Конструктивные элементы ОК:

• модуль волоконно–оптический (МВО);
• силовые и армирующие элементы;
• заполняющие элементы;
• защитные покровы;
• броневые покровы;
• жилы дистанционного питания.

МВО – это полиэтиленовая трубка, в которой свободно уложены 1, 2 или 4 волоконных световода (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Модуль волоконно – оптический

Базовыми конструкциями ОК являются конструкции (рис. 3.7):

• с повивной скруткой;
• ленточные.

Рис. 3.7. Базовые конструкции оптических кабелей

В кабеле с повивной скруткой в центре находится центральный силовой элемент, предохраняющий кабель от продольного растяжения в процессе прокладки, он выполняется из стеклопластика или в виде стального тросика. Вокруг ЦСЭ располагается повив из шести МВО. В ОК с небольшим числом ОВ часть модулей может быть заменена полимерными заполнителями (корделями).

Расположение остальных элементов такое же, как и в электрических кабелях. В ОК не используются свинцовые оболочки, чаще всего применяются тонкие стальные или алюминиевые гофрированные оболочки с защитными полимерными покрытиями. Броня в ОК может быть выполнена из стеклостержней (обозначается «С») или в виде оплётки (обозначается «О»). Большинство современных ОК не имеют жил дистанционного питания. Всё свободное пространство в ОК для его герметизации заполняется гидрофобным заполнителем.

Пример маркировки оптических кабелей

маркоразмер
марка
тип
вид
ОКЛБг–Н–3–ДА13–3 4Е–0,40Ф3,5/0,30Н19–12/0
1	2	3	4	5	6	7	8	9
номер позиции

1. Вид кабеля – Оптический Кабель – ОК

2. Область использования – Линейный (для магистральных, Зоновых и городских сетей связи) – Л

3. Тип брони – Бг (гофрированная стальная лента, наложенная продольно)

4. Шланг выполнен из материала Нераспространяющего горение – Н

5. Номер разработки – 3

6. Тип силовых элементов и защитных покровов. Силовые элементы – центральный силовой элемент (ЦСЭ) – Диэлектрический (стеклопластиковый) стержень и высокомодульные Арамидные нити –ДА. Тип защиты покровов – 13 (оболочка и шланг из пластмасс, нераспространяющих горение, броня – сталь)

7. Структура построения сердечника оптического кабеля (ОК). [Количество оптических модулей (ОМ) в ОК] х [Количество оптических волокон (ОВ) в ОМ] – 3х4. Тип оптического волокна – одномодовое, соответствующее рекомендации G.652 ITU–Т – Е

8. Оптические характеристики ОВ. [Максимальный индивидуальный коэффициент затухания (МИКЗ) на длине волны 1310 нм (ф) – 0,40 дБ/км и коэффициент хроматической дисперсии на этой длине волны – 3,5 пс/(нм•км)] / [МИКЗ на длине волны 1550 нм (н) – 0,30 дБ/км и коэффициент хроматической дисперсии на этой длине волны – 19 пс/(нм•км)]

9. [Общее количество ОВ в кабеле – 12 (двенадцать)] / [количество жил дистанционного питания (ДП) в кабеле – 0 (ноль)]

Пример приведен для случая использования в кабеле одномодового оптического волокна. В случае использования в кабеле с аналогичной конструкцией многомодовых оптических волокон позиции номер семь и восемь условного обозначения кабеля изменять свой вид.

Например, если в кабеле используется многомодовое ОВ (G.651 ITU–T), работающее на длине волны 850 нм и имеющее, например: МИКЗ–3,0 дБ/км и ширину полосы пропускания не менее 500 МГц•км, то условное обозначение кабеля примет вид:

ОКЛБг–Н–3–ДА13–3 4М–3,ОВ500–12/0

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте определение кабеля связи.

2. По каким признакам классифицируются кабели связи:

3. Назовите конструктивные элементы кабелей связи.

4. Какие требования предъявляются к проводникам и изоляции токоведущих жил?

5. Какие требования предъявляются к кабелям связи?

6. Какое назначение броневых покровов и защитных оболочек?

7. Какие кабели применяются для магистральной, зоновой и местной связи?

8. Объясните особенности конструкции оптических кабелей.

9. Объясните маркировку оптических кабелей.

Письменные задания

1. Приведите эскизы проводников симметричных и коаксиальных кабелей.

2. Приведите эскизы защитных и броневых покровов.

3. Приведите эскизы коаксиальных пар с разными типами изоляции.

4. Приведите поперечные сечения различных скруток СК: парной, звёздной, двойной парной, двойной звёздной. Объясните необходимость скрутки проводников в кабеле.

5. Приведите эскизы поперечных сечений кабелей: – 7 x 4 x 1.2; МКТБ – 4, ЗКП – 4 x 1.2, ТЗПП – 4 x 1.2, . Укажите все конструктивные элементы, область применения, способ прокладки.

6. Приведите эскиз поперечного сечения оптических кабелей ОКЛБ –

7. Обоснуйте выбор кабеля для линии связи Киев – Львов для передачи 10000 КТЧ.

8. Обоснуйте выбор кабеля соединительной линии ГТС для передачи 100 КТЧ.

9. Обоснуйте выбор типа кабеля для распределительной сети ГТС

10. Сколько пар в кабеле ТПП повивной скрутки, если в центральном повиве 4 пары всего повивов 12.