22

Изучение конструкций электрических и оптических кабелей связи

Цель работы: Изучение основных конструктивных элементов и маркировки электрических и оптических кабелей связи различного назначения.

Подготовка к работе:

При подготовке к работе должны быть изучены материалы разделов «Классификация кабелей связи», «Конструктивные элементы электрических кабелей связи», «Конструктивные элементы оптических кабелей связи» настоящих методических указаний (приводятся в Приложениях 1-3), а также следующие разделы учебника по курсу Линий связи (Гроднев И. И., Верник С. М. Линии связи. Учебник для вузов.- 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1988):

• Классификация и маркировка кабелей (разд. 3.1)

• Проводники (разд. 3.2)

• Изоляция (разд. 3.3)

• Типы скруток в группы (разд. 3.4)

• Построение сердечника кабеля (разд. 3.5)

• Защитные оболочки (разд. 3.6)

• Защитные бронепокровы (разд. 3.7)

• Междугородные коаксиальные кабели (разд. 3.8)

• Междугородные симметричные кабели (разд. 3.9)

• Зоновые (внутриобластные) кабели (разд. 3.10)

• Городские телефонные кабели (разд. 3.11)

• Кабели сельской связи и проводного вещания (разд. 3.12)

• Подводные кабели (разд. 3.13)

• Классификация оптических кабелей связи (разд. 3.14)

• Конструкции оптических кабелей (разд. 3.16)

Выполнение работы:

1. По внешнему виду каждого образца кабеля определить его назначение.

2. Изучить конструктивные элементы каждого образца. Для каждого образца симметричного кабеля заполнить таблицу В1, для каждого образца коаксиального кабеля - таблицу В2, для каждого образца оптического кабеля - таблицу В3.

3. Выполнить эскизы поперечного сечения исследованных кабелей с указанием всех элементов конструкции.

4. На основании результатов изучения образцов в заголовок каждой из таблиц В1, В2 и В3 вписать марку соответствующего кабеля. Указания по маркировке кабелей приведены в приложении 4.

Таблица В1

Конструкция симметричного кабеля ____________________

Конструктивный элемент	Характеристика конструктивного элемента
1. Защитный покров	Указать назначение, разновидность конструкции, материал каждого элемента.
1.1. Наружный защитный слой
1.2. Броня
1.3. Подушка
2. Влагозащитная оболочка	Указать назначение, разновидность конструкции, материал, толщину.
3. Экран	Указать назначение, разновидность конструкции, материал, толщину.
4. Поясная изоляция	Указать назначение, материал, способ наложения.
5. Сердечник кабеля	Указать однородная или неоднородная скрутка, пучковая или повивная, количество пучков или повивов, количество элементарных групп в сердечнике, количество элементарных групп в пучке или в повиве, способ скрутки сердечника, тип элементарных групп, конструкцию, материал, толщину (диаметр) изоляции и проводников.

Таблица В2

Конструкция коаксиального кабеля ____________________

Конструктивный элемент	Характеристика конструктивного элемента
1. Защитный покров	Указать назначение, разновидность конструкции, материал каждого элемента.
1.1. Наружный защитный слой
1.2. Броня
1.3. Подушка
2. Влагозащитная оболочка	Указать назначение, разновидность конструкции, материал, толщину.
3. Сердечник кабеля	Указать разновидность конструкции, вид скрутки, наличие гидрофобного заполнения
3.1. Количество групп	Указать количество коаксиальных пар (средних, малогабаритных), симметричных четверок и пар
3.2. Коаксиальная пара	Указать конструкцию, материал, размеры изоляции и проводников, конструкцию, материал, способ наложения и толщину экрана
3.3. Симметричная четверка (пара)	Указать тип скрутки, конструкцию, материал, толщину (диаметр) изоляции и проводников.

Таблица В3

Конструкция оптического кабеля ____________________

Конструктивный элемент	Характеристика конструктивного элемента
1. Защитный покров	Указать назначение, разновидность конструкции, материал каждого элемента.
1.1. Наружная оболочка
1.2. Броня
1.3. Подушка (внутренняя оболочка)
2. Жилы для дистанционного питания	Указать материал, количество, диаметр.
3. Сердечник кабеля	Указать разновидность конструкции сердечника, наличие гидрофобного заполнения, конструкцию и материал армирующих элементов.
3.1. Вторичное покрытие оптических волокон	Указать тип вторичного покрытия оптических волокон, наличие гидрофобного заполнения, для сердечника повивной конструкции указать количество оптических модулей и число волокон в каждом модуле
3.2. Оптическое волокно	Указать количество и тип оптических волокон
3.3. Симметричная четверка (пара)	Указать число симметричных четверок и пар, тип скрутки, конструкцию, материал, толщину (диаметр) изоляции и проводников.

Содержание отчета:

1. Заполненные для каждого образца кабеля таблицы В1, В2 или В3.

2. Эскизы поперечного сечения исследованных образцов кабелей с указанием всех элементов конструкции.

3. Выводы.

Приложение 1. Классификация кабелей связи

Кабелем называется конструкция, состоящая из скрученных вместе изолированных проводников (сердечник) или одного или нескольких оптических волокон, заключенных в общую влагозащитную оболочку и броневые покровы.

Все кабели можно разделить на два класса – электрические и оптические. Кроме того, современные кабели связи классифицируются по ряду других признаков: в зависимости от области применения, условий прокладки и эксплуатации, спектра передаваемых частот, конструкции и др.

В зависимости от области применения кабели связи подразделяются на магистральные, зоновые (внутриобластные), городские, сельские, объектовые и монтажные, а также специальные кабели.

По условиям прокладки и эксплуатации кабели подразделяются на:

• кабели наружной прокладки, к которым относятся подземные кабели (предназначенные для непосредственной прокладки в грунт, для прокладки в кабельной канализации, для прокладки в защитно-полиэтиленовых трубах), подводные кабели, подвесные кабели,

• кабели внутренней прокладки, к которым относятся кабели вертикальной и горизонтальной подсистем и шнуры коммутации.

По спектру передаваемых частот электрические кабели подразделяются на низкочастотные или тональные (до 12 кГц) и высокочастотные (12 кГц и выше).

По конструкции и взаимному расположению проводников цепи электрические кабели подразделяются на симметричные и коаксиальные.

По конструкции и оптическим параметрам волокон оптические кабели подразделяются на многомодовые и одномодовые.

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-стирофлексной (полистирольной), сплошной полиэтиленовой, пористо-полиэтиленовой, баллонно-полиэтиленовой, шайбовой, фторопластной и другой изоляцией;

• вида скрутки изолированных проводников в группы — парной и четверочной (звездной) скрутки;

• конструкции сердечника – пучковой и повивной (электрические), повивной, с использованием одиночной трубки, профилированный (оптические);

• вида защитно-броневых покровов.

Приложение 2. Конструкции электрических кабелей связи

П.2.1. Кабельные цепи

Симметричная цепь состоит из двух совершенно одинаковых в электрическом и конструктивном отношении изолированных проводников (рис. П.2.1а). Коаксиальная цепь представляет собой два концентрических цилиндрических проводника с совмещенной осью – полый (внешний с большим диаметром) и сплошной (внутренний) (рис. П.2.1б).

а	б

Рис. П.2.1. Кабельные цепи: симметричная (а) и коаксиальная (б)

П.2.1.1. Материалы, используемые для изготовления проводников

Кабельные проводники (токопроводящие жилы) должны обладать высокой электрической проводимостью, гибкостью и достаточной механической прочностью. Наиболее распространенными материалами для изготовления кабельных жил являются медь и алюминий.

По механическим характеристикам лучшие результаты дают алюминиевые сплавы, содержащие присадку из магния, железа и других материалов.

П.2.1.2. Конструкции кабельных проводников

Основными видами конструкции кабельных проводников являются сплошной цилиндрический, полый цилиндрический, многопроволочный. Для симметричных кабелей и в качестве внутреннего проводника коаксиального кабеля используются сплошные цилиндрические и многопроволочные проводники (рис. П.2.2). Для изготовления внешнего проводника коаксиального кабеля используются полые цилиндрические проводники (рис. П.2.3).

Для изготовления сплошных цилиндрических и многопроволочных проводников используется медная или алюминиевая проволока. Медная проволока, используемая для производства кабелей связи, имеет диаметры 0.32, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 мм (для кабелей городских телефонных сетей); 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 мм (для междугородных кабелей). Используется также алюминиевая проволока диаметром 1.15, 1.55, 1.8 мм (эти жилы аналогичны по проводимости медным жилам с диаметрами 0.9, 1.2 и 1.4 мм соответственно).

С

а		б
в		г
Рис. П.2.2. Конструкции кабельных проводников: сплошной (а), гибкий (б), биметаллический (в), для подводных кабелей (г)

плошные цилиндрические проводники (рис. П.2.2 а, в) могут быть однородными (изготовленными из одного металла) и биметаллическими (алюминий-медь или сталь-медь).

В тех кабелях, где требуются повышенная гибкость и механическая прочность используются многопроволочные проводники (рис. П.2.2б): токопроводящая жила скручивается из нескольких одинаковых проволок (обычно 7, 12, 19 и т д.). В подводных кабелях применяется многопроволочная жила, состоящая из проволок разного сечения: в центре размещается толстый проводник, а повив состоит из тонких проволок (рис. П.2.2г).

П

Рис. П.2.3. Конструкции внешних проводников коаксиальных кабелей: молния (а), гофрированный (б), спиральный (в), оплеточный (г)

олый цилиндрический проводник, используемый в качестве внешнего для коаксиального кабеля, изготавливается в виде тонкой трубки из меди или алюминия. Конструкции гибких внешних проводников коаксиального кабеля, приведенные на рис. П.2.3. Наибольшее распространение в коаксиальных кабелях дальней связи получила конструкция типа «молния».

П.2.1.3. Кабельная изоляция

Изоляция должна предохранять токопроводящие жилы от соприкосновения между собой и строго фиксировать взаимное расположение жил в группе по всей длине кабеля.

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.

Изоляция характеризуется следующими параметрами:

• электрической прочностью – напряжением U, при котором 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, характеризующим потери высокочастотной энергии в диэлектрике.

Наилучшим диэлектриком является воздух, который обладает 1,  и tg0, однако создать изоляцию только из воздуха 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.

К основным материалам, используемым для изоляции, относятся кабельная бумага, полиэтилен, стирофлекс, фторопласт, поливинилхлорид, полиамиды и др

Рис. П.2.4. Типы изоляции кабелей связи: трубчатая (а), кордельная (б), сплошная (в), пористая (г), баллонная (д, е), шайбовая (ж), спиральная (з)

Изоляционные покровы кабельных проводников могут иметь различную конструкцию. В основном в кабелях связи используются следующие типы изоляции:

• трубчатая – в виде бумажной или пластмассовой ленты, наложенной в виде трубки (рис. П.2.4а);

• кордельная (кордельно-трубчатая) – состоит из нити корделя, расположенного открытой спиралью на проводнике, и ленты (трубки), которая накладывается поверх корделя (рис. П.2.4б);

• сплошная – выполняется из сплошного слоя пластмассы (рис. П.2.4в);

• пористая – выполняется из слоя пористого материала, например, пористого полиэтилена или бумаги (рис. П.2.4г);

• баллонная – представляет собой тонкостенную пластмассовую трубку, внутри которой свободно располагается проводник. Трубка периодически в точках или по спирали обжимается и надежно удерживает жилу в центре изоляции (рис. П.2.4д, е);

• шайбовая – выполняется в виде шайб из твердого диэлектрика толщиной 1.5-2.5 мм, насаживаемых на проводник через определенные промежутки (рис. П.2.4ж), обычно через 20-30 мм;

• спиральная (геликоидальная) представляет собой равномерно распределенную по длине проводника пластмассовую спираль, имеющую прямоугольное сечение (рис. П.2.4з).