1. Классификация кабелей связи.

1. Токопроводящие жилы.

• электрической прочностью U, при которой происходит пробой изоляции;
• удельным электрическим сопротивлением , характеризующим величину тока утечки в диэлектрике ;
• диэлектрической проницаемостью ,характеризующей степень смещения (поляризации ) зарядов в диэлектрике при воздействии на него электрического поля ;
• тангенсом угла диэлектрических потерь tg ( или величиной диэлектрических потерь ) , характеризующим потери высокочастотной энергии в диэлектрике .

Наилучшим диэлектриком является воздух , у которого 1, , tg 0.

Однако создать изоляцию только из воздуха практически невозможно .

Поэтому кабельная изоляция является комбинированной и содержит как воздух так и твердый диэлектрик , причем количество твердого диэлектрика должно быть минимальным и определяется требованиями 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 .

Для изоляции жил кабелей наряду с бумагой применяются современные полимеры типа полиэтилен , стирофлекс (полистирол) , фторопласт , поливинилхлорид и др.

Известны следующие типы изоляции кабелей связи ( рис 1.2.3,1.2.4,1.2.5):

Трубчатая , выполняется из бумажной или пластмассовой ленты , наложенной в виде трубки (рис 1.2.3а);

Кордельная , состоит из нити корделя , расположенного открытой спиралью на проводнике , и ленты ,которая накладывается поверх корделя(рис 1.2.3б);

Сплошная , выполняется из сплошного слоя пластмассы (рис 1.2.3в);

Пористая , образуется из слоя пенопласта (рис 1.2.3г);

Болонная , представляет собой тонкостенную пластмассовую трубку , внутри которой свободно располагается проводник . Трубка периодически в точках или по спирали обжимается и надежно удерживает жилу в цетре изоляции(рис 1.2.4д);

Шайбовая , выполняется в виде шайб толщиной 1.5-2.5мм из твердого диэлектрика , насаживаемых на проводник через определенные промежутки 20-30мм (рис 1.2.4е);

Спиральная , представляет собой равномерно распределенную по длине проводника пластмассовую спираль , имеющую прямоугольное сечение (рис 1.2.4ж) ;

Колпачковая , выполняется из цилиндрических , пластмассовых или керамических колпачков , насажанных на проводник вплотную (рис 1.2.4з);

Втулочная , выполняется из полиэтиленовых втулок длиной 12мм , растяженных на проводнике с интервалом 6мм (рис1.2.5и);

Ленточная , выполняется из продольно расположенной полиэтиленовой ленты толщиной 0,4мм , на которой имеется по четыре выступа высотой 1,2мм с интервалом 12мм (рис 1.2.5к);

Кордельно – трубчатая , состоит из полиэтиленового корделя диаметром 0,6 – 0,8 мм и полиэтиленовой трубки толщиной 0,2 – 0,3 мм (рис 1.2.5л).

Наибольшее применение в настоящее время получили :

для кабелей городской и сельской связи трубчатая , сплошная полиэтиленовая , пористая бумажная или полиэтиленовая ;

для симметричных кабелей междугородной связи кордельно – полистирольная , балонная , кордельно – трубчатая или пористая из полиэтилена;

для коаксиальных кабелей шайбовая , балонная , спиральная и пористая . Во всех случаях диэлектриком является полиэтилен ;

для подводных коаксиальных кабелей сплошная полиэтиленовая изоляция.

1. Скрутка кабельных цепей .

В симметричных кабелях применяется несколько способов скрутки изолированных проводников в группы (рис 1.2.6).

Парная скрутка (П) – две изолированных жилы скручиваются в пару с шагом скрутки не более 300мм (рис 1.2.6а).

Скрутка четверочная или звездная (3) - четыре изолированные жилы расположенные по углам квадрата , скручиваются с шагом скрутки 150 – 300 мм (рис 1.2.6б). разговорные пары (цепи) в этой скрутке образуются из диагональных жил . Так , жилы а и б образуют одну пару , а жилы с и д другую.

Скрутка двойная пара (ДП) – две предварительно свитые пары скручиваются между собой в четверку (рис 1.2.6.д).Шаги скрутки пар должны быть отличными как один от другого так и от шага скрутки самой четверки. Шаг скрутки пар принимается в пределах 400 – 800 мм , а шаг скрутки четверки 150 – 300 мм .

Скрутка двойной звездой (ДЗ) – четыре предварительно свитые пары вновь скручивают вместе по способу звезды , образуя восьмерку(рис 1.2.6г).

Шаги скрутки пар , составляющих восьмерку , делают различными и берут в пределах 150 – 250 мм , а шаг скрутки восьмерки 200 – 400 мм . Направление скрутки пар и скрутки восьмерки должны быть противоположными .

Восьмерочная скрутка (В) – восемь жил группы располагаются концентрически вокруг сердечника из изолированного материала , например стирофлексного полиэтиленового корделя (рис 1.2.6.д).

Наиболее экономичной ,обеспечивающей лучшую стабильность по электрическим параметрам , является звездная скрутка . Эта скрутка получила преимущественное применение в междугородных кабелях связи.

Группы (пары , четверки и т.д.) скручиваются в общий кабельный сердечник . Различают две системы скрутки в сердечник : пучковую и повивную (рис 1.2.7.) .При пучковой скрутке группы сначала скручиваются в пучки (по 50 или 100 групп), после чего пучки скручиваются в сердечник..

При повивной скрутке группы располагаются последовательными концентрическими слоями (повивами ) вокруг центрального повива , состоящего из одной – пяти групп (рис 1.2.8)

При повивной скрутке число групп в каждом последующем повиве

n_x увеличивается на шесть по сравнению спедыдущем n :

n_x =n+6

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 .

1.2.4. Защитные оболочки и покровы .

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 большую твердость и вибростойкость , ее изготовляют из легированного свинца с присадкой 0,4 – 0,8 % сурьмы . толщина свинцовых оболочек в зависимости от диаметра кабеля приведена в табл. 2.12.

Алюминиевые оболочки выпрессовывают в горячем виде или изготовляют холодным способом из ленты со сварным продольным швом . Известны методы сварки оболочки из алюминиевых лент высокочастотными токами или способом холодной сварки , давлением .Для больших диаметров кабеля (свыше 20 – 30 мм применяют алюминиевые ) оболочки гофрированной конструкции.

Применение алюминиевых оболочек является весьма прогрессивным . Алюминиевая оболочка легкая , дешевая и обладает высокими экранирующими свойствами . Однако алюминий весьма подвержен электрохимической коррозии и поэтому его надежно защищают полиэтиленовым шлангом .

Стальные оболочки изготовляют путем сварки лент толщиной 0,3 – 0,5 мм , свернутых в трубку . Для повышения гибкости стальные оболочки

подвергают гофрированию . С целью защиты от коррозии стальные оболочки покрывают полиэтиленовым шлангом с предварительно наложенным слоем битума . Стоимость стальных оболочек составляет 50 % от стоимости свинцовой оболочки и 64 % от алюминиевой . Такие оболочки не требуют дополнительной механической защиты.

Из пластмассовых оболочек наибольшее использование получили полиэтилен , поливинилхлорид и полизобутиленовые композиции . Пластмассовые оболочки выгодно сочетают влагостойкость , стойкость против электрической и химической коррозий 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 и др.

В настоящее время известна целая серия комбинированных металлопластмассовых оболочек . Оболочка “алпэт” состоит из продольно-наложенной (с перекрытием) на сердечник кабеля гофрированной алюминиевой ленты толщиной 0,2 мм и полиэтиленового шланга . Оболочка “сталпэт” состоит из двух гофрированных лент – алюминиевой толщиной 0,13 – 0,2 мм и стальной оцинкованной толщиной 0,2 мм , - наложенных на сердечник прдольно , и наружного полиэтиленового шланга . При этом нижнюю – алюминиевую – ленту накладывают с небольшим зазором , а верхнюю – стальную – с перекрытием .Продольный шов стальной ленты сваривают .

Известны также комбинированные оболочки , в которых сочетаются тонкая оболочка из свинца и полиэтиленовый щланг (оболочка “свипэт”).Такие оболочки используются для защиты кабелей от повреждений при ударах молнии , а также для защиты свинца от коррозии .

Сопоставляя различные конструкции защитных оболочек , следует отметить как наиболее перспективные алюминиевые и стальные , надежно защищенные полиэтиленовым шлангом .

Снаружи кабеля располагаются бронепокровы , защищающие кабель от механических повреждений и коррозии . В состав этих покровов входят три основные части : стальной покров и два волокнистых покрова , располагаемых под и над броней .

Волокнистые покровы состоят из кабельной пряжи (джута) , пропитанной битумным составом .

В зависимости от механических воздействий на кабель в процессе прокладки и эксплуатации применяются следующие разновидности брони (рис 1.2.9.)

две стальные ленты (марка Б);

повив из круглых стальных проволок (марка К);

повив из плоских стальных проволок (марка П);

Кроме того, применяется усиленная двойная броня , состоящая из комбинации различных типов брони (БК, КК).

2. Маркировка кабелей связи .

1. Междугородные коаксиальные кабели .

Магистральный коаксиальный кабель 2,6/9,4 марки КМБ-4 состоит из четырех коаксиальных пар и пяти звездных четверок (рис 1.3.1.). Каждая коаксиальная пара состоит из внутреннего медного проводника диаметром 2,6 мм и внешнего проводника в виде медной трубки диаметром 9,4 мм с одним продольным швом . Коаксиальная пара имеет изоляцию из полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм . Поверх внешнего проводника расположен дополнительный экран в виде двух мягких стальных лент толщиной 0,15 – 0,2 мм , который покрывается одним – двумя слоями кабельной бумаги . Кабель имеет свинцовую оболочку и обычные броневые покровы и маркируется КМБ , КМГ и КМК . Кабель типа 2,6/9,4 используется в основном по однокабельной системе .

В четырехкоаксиальном кабеле две диаметрально расположенные коаксиальные пары служат для многоканальной телефонной связи , а вторые две пары - для телевидения . По телефонным парам можно передавать 1920 каналов в спектре 312 8500 кГц . Для телевидения как черно – белого , так и цветного занимается спектр частот 6 МГц.

Возможно также использование коаксиальной пары для 300 телефонных разговоров в спектре 312 1500 кГц и телевизионных программ в спектре 1900 8500 кГц .

Имеются системы уплотнения кабеля в спектре до 12 МГц , по которым можно получить 2700 телефонных каналов , и до 17 МГц для 3600 каналов .

Малогабаритные коаксиальные кабели изготовляются с диаметрами :

1,2/ 4,6 ; 1,2/ 5,3 ; 1,5 /5,4 и др. Наибольшее применение получил кабель с соотношением диаметров проводников 1,2/4,6 мм .

Малогабаритные коаксиальные кабели предназначены для строительства кабельных магистралей ограниченной протяженности , рокадных линий между магистралями , устройство глубоких вводов радиорелейных линий и обеспечения областных связей .

Достоинством малогабаритных кабелей является простота конструкции , дешевизна и технологичность их изготовления . Если средние коаксиальные кабели целесообразно применять при большом пучке связей (500 и больше) , то малогабаритные кабели эффективны и при малом числе каналов , начиная с десятков (60 -120).Эти кабели , вотличие от симметричных , не требуют выполнения сложных работ по симметрированию.

Наибольшее применение получил четырехкоаксиальный малогабаритный кабель . Он может изготавливаться как в пластмассовой оболочке (МКТП- 4) , так и в свинцовой оболочке с ленточной броней (МКТСБ- 4). Сердечник кабеля в обоих случаях идентичный (рис 1.3.2.).

Комбинированные коаксиальные кабели содержат средние пары

2,6 9,4 , малогабаритные коаксиальные пары 1,2 4,6 и симметричные группы . Комбинированные кабели позволяют:

• организовать мощные пучки телефонных каналов и телевизионную передачу на большие расстояния по коаксиальным парам 2,6/9,4 при помощи систем уплотнения К-1920 и К-3600;
• обеспечить распределительные каналы по связи между городами и промежуточными пунктами , расположенными по магистрали по коаксиальным парам 1,2/4,6 при помощи системы К – 300 и в последующем системы К – 1320 ;
• обеспечить выделение необходимого количества каналов в любом пункте трассы из системы уплотнения аппаратуры К -300 и системы К - 24к уплотнения симметричных пар ;
• организовать служебную связь и телесигнализацию по симметричным парам и четверкам .(рис 1.3.3.).

1.3.2.Междугородные симметричные кабели .

Междугородные симметричные кабели подразделяются на три вида : кабели с кордельно – бумажной изоляцией МК , с кордельно - полистирольной (стирофлексной ) изоляцией МКС и с полиэтиленовой изоляцией МКП . Наружные оболочки изготавливаются из свинца , алюминия или стали .

Для междугородной связи применяются в основном кабели конструкции 4*4 и 7*4 , а для зоновой (внутриобластной ) связи – 1*4.

Кабели предназначены для высокочастотного уплотнения в спектре до 252 кГц , аппаратурой К – 60 , работающей при напряжении дистанционного питания 1000 В постоянного тока (690 В переменного тока). Расстояние между НУП – 20 км , между ОПУ – 160 –250 км . Максимальная дальность – 12500 км .

Наибольшее применение имеют кабели с кордельно полистирольной (стирофлексной ) изоляцией МКС. Взависимости от типа оболочки они классифицируются : МКС – в свинцовой оболочке , МКСА – в алюминиевой оболочке , МКСС – в стальной оболочке . Вовсех случаях сердечник кабеля идентичен . Кабели типа МКС изготавливаются в виде конструкций 7*4 ; 4*4 и 1*4 строительной длиной 825 м .

Конструкция наиболее распространенного четырехчетверочного симметричного кабеля с кордельно – полистирольной изоляцией МКС – 4*4 приведена на рис 1.3.4. Диаметр медных жил – 1,2 мм .Токопроводящие жилы высокочастотных четверок изолируются разноцветным полистирольным корделем диаметром 0,8 мм и полистирольной лентой толщиной 0,05мм сперекрытием 25 30% . Первая пара каждой четверки состоит из красного и желтого цветов , вторая пара – из жил синего и зеленого цветов .

Центр четверки заполняется стирофлексным корделем диаметром 1,1 мм . Шаги скрутки всех четверок различны , взаимно согласованы и лежат в пределах 125 275 мм .

Кабели со свинцовой оболочкой и соответствующей броней имеют марки : МКСГ , МКСБ и МКСК . Толщина свинцовой оболочки у кабеля МКСБ – 1,25 мм а у остальных 1,4мм .

Кабели с алюминиевой оболочкой имеют поверх алюминия антикоррозийный защитный покров в виде битума и полиэтиленового шланга . В названии таких кабелей дополнительно приписываются буквы

“АП”: МКСАП , МКСАПБ , МКСАПК и др . Толщина алюминиевой оболочки при высокочастотной сварке – 1.0 мм , при прессовании – 1,3 мм .

Кабели в стальной оболочке маркируются МКССП . Стальная оболочка имеет толщину 0,4 мм и для большей гибкости гофрируется по всей длине . Поверх стали наносится антикоррозийный покров ввиде битума и полиэтиленового шланга .

1.3.3. Зоновые (внутриобластные ) кабели .

Для зоновой связи , т.е . связи областного центра с районами , нашли применене однокоаксиальные кабели ВКПАП – 1 (с парой 2,1/ 9,7 ), уплотняемые аппаратурой К –120 по однокабельной системе , и одночетверочные кабели различных модификаций с полиэтиленовой МКП – 1*4 и кордельно – полистирольной (стирофлексной ) МКС – 1*4 изоляцией , уплотнямые аппаратурой К- 60 по двухкабельной системе .