Элементы теории

Кабелем называется электротехническое изделие, содержащее изолированные проводники, объединенные в единую конструкцию и заключенные в общую металлическую или пластмассовую обо­лочку и защитные покровы (рис. 2.1).

Современные 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 (внутриобластные), сельские, го­родские, подводные, а также кабели для соединительных линий и вставок. Изготовляются также радиочастотные кабели для фиде­ров питания антенн 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 (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. Коаксиальная цепь представляет собой два цилиндра с совмещенной осью, причем один цилиндр — сплошной проводник, концентрически расположен внутри другого цилиндра полого (рис. 2.2)

Кроме того, различают кабели в зависимости от:

· состава входящих в него элементов — однородные и комбини­рованные;

· материала и структуры изоляции — с воздушно-бумажной, кордельно-бумажной, кордельно-стирофлекспой (полистирольной), сплошной полиэтиленовой, пористо-полиэтиленовой, баллонно-полиэтиленовой, шайбовой полиэтиленовой, фторопластной и другой изоляцией;

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

Рис.2.1 Общий вид кабеля: Рис.2.2 Кабельные цепи:

1-сердечник; 2-оболочка; 3- броневой покров a) симметричная;

б) коаксиальная

Наконец, кабели делятся по виду оболочек: металлические (свинец, алюминий, сталь), пластмассовые (полиэтилен, поливинилхлорид), металлопластмассовые (альпэт, стальпэт), а также по виду защитноброневых покровов (ленточная или проволочная броня, джутовый или пластмассовый покров).

Городские телефонные кабели парной скрутки в свинцовой оболочке 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 герметизированным 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. Одночетверочные кабели зоновой связи маркируются ЗКП — в поли­этиленовой оболочке и ЗКПАп — в алюминиевой оболочке и поли­этиленовом шланге.

В последнее время получили широкое развитие оптические кабели (ОК), которые содержат вместо медных проводников тонкие волокна и кварцевое стекло-световоды. Эти кабели Эти кабели предназначаются для междугородней, городской и подводной связи. Имеются также монтажные оптические кабели. В конструктивном отношении ОК подразделяются на три группы: повивные. с профилированным сердечником и плоские ленточного типа. Оп­тические кабели изготовляются с числом волокон 2, 4, 6, 8, 10 и т. д., которое указывается в марке ОК, например ОК-4 означа­ет наличие четырех волокон.

Материал, применяемый для изоляции кабельных жил, дол­жен обладатьвысокими 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 ρ, ха­рактеризующим ток утечки в диэлектрике; диэлектрической про­ницаемостью ε, характеризующей степень смещения (поляризации зарядов)

Наилучшим диэлектриком является воздух, который обладает ; и . Однако создать изоляцию только из возду­ха практически невозможно. Поэтому кабельная изоляция, как правило, является комбинированной и содержит 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.

В качестве диэлектриков в кабелях связи широко используют­ся полимеризационные пластмассы типа полистирол (стирофлекс), полиэтилен, фторопласт, полихлорвинил и др. 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.

При оценке пригодности того или. иного типа кабеля следует иметь в виду, что ширина полосы частот, передаваемой по кабе­лю, обусловлена качеством используемого диэлектрика (ε, ) и в первую очередь величиной диэлектрических потерь. Потери высокочастотной энергии в диэлектрике кабеля непосредствен­но связаны с величиной и прямолинейно возрастают с ростом частоты. Для сравнения укажем, что при частоте 1 МГц величи­на кордельно-бумажной изоляции составляет 400-10^-4, а полиэти­лена— не более 5... 10^-4. С ростом частоты эта разница в поте­рях линейно возрастает и для высокочастотных кабелей становят­ся пригодными лишь определенные пластмассы.

Бумага,предназначенная для изоляции жил НЧ кабелей, вы­рабатывается из сульфатной целлюлозы. Для международных ка­белей применяется бумага толщиной 0,12 и 0,17 мм. Для удобства монтажа бумагу окрашивают в разный цвет: красный, синий, зеленый.

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.