Жилы кабелей

Токопроводящие жилы (обычно круглой формы) кабелей связи долж­ны обладать высокой электрической проводимостью, гибкостью и доста­точной механической прочностью. Наиболее распространенными мате­риалами для изготовления кабельных жил являются медь и алюминий.

Медь, как правило, применяется отожженная, мягкая, марки ММ с удельным сопротивлением 0,01754 Ом • мм² /ми температурным коэф­фициентом сопротивления постоянному току 0,004. Прочность на разрыв—260 Н / мм² с относительным удлинением 25% (для жил диамет­ром 1 — 1,5 мм). Удельный вес—8,89 г / см³.

Алюминий имеет удельное сопротивление 0,0295 Ом • мм² / м, т.е. в 1,65 раза больше, чем у меди. Температурный коэффициент 0,0042. Удельный вес 2,72 г / см³.

Используемая медная проволока имеет диаметр 0,32; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 мм для кабелей городских телефонных сетей и 0,8; 0,9; 1,0; 1,05; 1,2 мм для магистральных кабелей. На городских сетях наиболее широко приме­няются кабели с жилами диаметром 0,5 мм, а для междугородной связи— с жилами диаметром 1,2 мм, а на железнодорожном транспорте 1,05 мм.

Диаметр алюминиевых жил составляет 1,15; 1,55; 1,8 мм. Эти жилы аналогичны по электрической проводимости медным с диаметром 0,9; 1,2; 1,4 мм соответственно. По механическим характеристикам лучшие результаты дают алюминиевые сплавы, содержащие присадку из маг­ния, железа и других металлов.

Наряду со сплошными цилиндрическими проводниками используются также проводники несколько более сложной конструк­ции. 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 (рис. 3.2,в) конструк­ции сталь-медь БСМ, сталь-алюминий БСА, алюминий—медь. В под­водных кабелях применяется многопроволочная жила (рис. 3.2,г), 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,

дра,

изготовляется в виде тонкой трубки из меди и алюминия. Конструктивные разновидности гибких вне­шних проводников коакси­ального кабеля, показаны на рис. 3.3, а — молния, б — гофрированный, в — спи­ральный, г — оплеточный.

Н

Рис. 3.3

аибольшее примене­ние в коаксиальных кабе­лях дальней связи получила конструкция внешнего проводника типа молния (рис. 3.2,а), как более технологичная и обеспечивающая требу­емую электрическую однородность по длине.

Жилы кабелей для сигнализации и блокировки — медные круглые однопроволочные диаметром 0,8; 0,9 и 1 мм. С медными круглыми од­нопроволочными жилами изготавливаются следующие кабели: симмет­ричные магистральные высокочастотные с жилами диаметром 0,70; 0,90; 1,05; 1,20 мм; низкочастотные дальней связи с жилами диаметром 0,7; 0,8; 0,9; 1,05; 1,2; 1,4 мм; городские телефонные с жилами диаметром 0,32; 0,40; 0,50; 0,64, 0,70 мм и другие кабели.

Жилы силовых и контрольных кабелей могут быть медными или алюминиевыми, одно— или многопроволочными круглой или фасонной формы сечением от 1 до 500 мм для медных жил и от 2, 5 до 500 мм алюминиевых жил.

Форма одно— и многопроволочных жил зависит от материала жилы и ее сечения, вида изоляции кабеля (например, пропитанная бумажная, резиновая, пластмассовая).

Материалы и виды изоляции

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 элект­

рическим сопротивлением р, характеризующим ток утечки в диэлект­рике; диэлектрической проницаемостью е, характеризующей степень смещения (поляризации) зарядов в диэлектрике при воздействии на него электрического поля; тангенсом угла диэлектрических потерь (или ве­личиной диэлектрических потерь) tgb, характеризующим потери высо­кочастотной энергии в диэлектрике.

Наилучшим диэлектриком является воздух, который обладает е—»1; р-»оо и /g6-»0. 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 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.

В качестве диэлектриков в кабелях связи широко используются по- лимеризационные пластмассы типа полистирол (стирофлекс), полиэти­лен, фторопласт, полихлорвинил и др. Сочетание высоких электричес­ких характеристик в широком спектре частот, влагостойкости, стойкости к различным агрессивным средам и сравнительной легкости 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 (е, tgb) и в первую очередь величиной диэлектрических потерь. Потери высокочастотной энергии в диэлектрике кабеля непосредственно связаны с величиной tgb 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-Ю^⁴. С ростом частоты эта раз­ница в потерях линейно возрастает, и для высокочастотных кабелей ста­новятся пригодными лишь определенные виды пластмасс.

Для изоляции кабельных жил применяют бумагу из сульфатной цел­люлозы. Для местных используют бумагу толщиной 0,05 мм, а для ма­гистральных — 0,08; 0,12 и 0,17 мм. Бумагу окрашивают в разные цве­та (красный, синий, зеленый), чтобы различать жилы кабеля при монтаже. Бумага может быть также натурального цвета.

Поливинилхлорид (ПВХ) устойчив к действию химических реаген­тов, обладает высокой влагостойкостью, однако легко разлагается при нагревании. Обладает низкой теплостойкостью и подвержен интенсив­ному старению под действием тепла и света. При низких температурах ПВХ теряет прочность, при высоких резко ухудшает свои электричес­кие свойства. Достоинством поливинилхлорида является негорючесть.

Полиэтилен по своим изоляционным свойствам превосходит бумагу. Получают его полимеризацией сжиженного этилена при высоких темпе­ратурах и давлении. Полиэтилен обладает высокой эластичностью, проч­ностью, малой влашпоглощаемостью, имеет небольшую плотность, не тонет в воде. Кроме того, у полиэтилена малый коэффициент диэлектри­ческой проницаемости, незначительный угол диэлектрических потерь и высокое объемное сопротивление, причем две последние характеристики с ростом частоты тока увеличиваются очень мало. Параметры полиэтиле­на стабильны в широком диапазоне температуры (от -45 до +100°С).

Пористый полиэтилен получают при специальной термической об­работке смеси полиэтилена с газообразующим веществом (нарофором). Ячеистая структура материала с большим количеством мелких закры­тых воздушных включений (35—55%) снижает расход полиэтилена, уменьшает массу и стоимость кабеля, диэлектрическую проницаемость материала, в результате рабочая емкость и затухание кабельной цепи уменьшаются. Существенным недостатком пористого полиэтилена яв­ляется повышенная влагопоглощаемость.

Стирофлекс изготавливают из жидкого стирола, исходным сырьем для которого является нефть или каменный уголь. Из стирофлекса де­лают ленты толщиной 0,045 и шириной 10—12 мм и кордели для изо­ляции ВЧ кабелей связи. Для отличия жил друг от друга стирофлекс окрашивают в различные цвета. При работе со стирофлексом следует иметь в виду его невысокую теплостойкость (65— 80°С).

Полиизобутилен получают в результате соответствующей обработ­ки изобутилена, который после полимеризации превращается в рези­нообразный материал, имеющий различные названия (полиизо-бути- лен, оппанол, вистонекс и др.). Из-за текучести его редко применяют в чистом виде и обычно соединяют с другими материалами.

Полипропилен близок к полиэтилену, отличается от него более вы­сокой теплостойкостью и допускает длительную эксплуатацию при тем­

пературе окружающей среды до 120 °С, сохраняет гибкость при низких температурах, не разрушается под воздействием сильных кислот (за исключением концентрированной азотной кислоты), масел, ацетона, бензина, плохо пропускает водяные пары и газы.

Ф

Рис. 3.4

³ _BSS=p^&j'W

торопласт является полимером производных этилена, в которых атомы водорода замещены фтором. Фторопласт имеет высокую тепло­стойкость (до 300°С) и стойкость к действию химических реагентов. Этот материал сохраняет гибкость при очень низких температурах.

В качестве диэлектрика могут применяться изоляционные лаки; шелк натуральный и синтетический; полистирольные и триацетатные лен­ты; хлопчатобумажная пряжа.

Для силовых и контрольных кабелей используется резиновая изоля­ция, которая изготавливается на основе каучуков.

Трубчатую изоляцию (рис. 3.4,а) выполняют из бумажной или пласт­массовой ленты. Кордельная изоляция (рис. 3.4,6) состоит из нити кор- деля, располагаемой открытой спиралью на проводнике, и накладывае­мой на него ленты. Сплошная изоляция (рис. 3.4,в) представляет собой слои пластмассы. Пористая изоляция (рис. 3.4,г) — это сплошной слой пористой пластмассы, наложенный равномерно на проводник.

Баллонная (рис. 3.4,д) изоляция представляет собой пластмассовую трубку диаметром 0,2...0,3 мм, внутри которой располагается проводник. Баллоны создаются обжатием по двум полуокружностям через каждые 7—12 мм, что обеспечивает удержание проводника в центре изоляции. Баллонно-кор-

дельную изоляцию (рис. 3.4, ё) выполняют в виде пластмассовой трубки, внутри которой находится проводник. Трубка обжата по спирали пласт­массовым корделем, благодаря чему проводник удерживается на линии про­дольной оси образовавшихся баллонов с воздухом.

Шайбовую изоляцию (рис. 3.4, ж) изготовляют из твердого диэлек­трического материала в виде шайб толщиной 1,5...2,5 мм, насаживае­мых на проводник через равные промежутки.

Спиральная (геликоидальная) изоляция (рис. 3.4, з)представляет со­бой равномерно распределенную по длине проводника пластмассовую спираль. Колпачковая изоляция (рис. 3.4, и) состоит из цилиндричес­ких пластмассовых или керамических колпачков, насаживаемых на про­водник вплотную друг к другу.

Кордельно-трубчатая полистирольная и кордельно-трубчатая поли­этиленовая изоляция образуется корделем, наложенным на жилу по винтовой спирали, и полистирольными или полиэтиленовыми трубка­ми или лентами, обмотанными вокруг корделя.

Изоляция коаксиальных кабелей — баллонная, кордельно-трубчатая пластмассовая (полиэтиленовая или полистирольная), кордельно^-бумаж- ная, шайбовая, сплошная из пористого полиэтилена. Шайбовая изоляция образуется полиэтиленовыми шайбами, расположенными через опреде­ленный интервал на внутреннем проводнике коаксиальной пары.

Изоляция жил симметричных низкочастотных кабелей связи — кор­дельно-трубчатая бумажная, кордельно-трубчатая полиэтиленовая, кор­дельно-трубчатая полистирольная, сплошная из пористого полиэтилена.

Изоляция жил городских и местных телефонных кабелей — воздуш­но-бумажная, трубчато-бумажная и бумагомассная, полиэтиленовая сплош­ная, пористая, пористо-сплошная. Воздушно-бумажная изоляция образо­вана сочетанием кабельной, или телефонной, бумаги или бумажной массы и воздуха; трубчато-бумажная изоляция — лентой, наложенной на жилу в виде трубки неплотно, с воздушным зазором; бумагомассная изоляция — пористой бумажной массой, наложенной на жилу коаксиальным слоем.

Изоляция жил кабелей для сигнализации и блокировки —- полиэти­леновая. Изоляция жил контрольных кабелей — сплошная резиновая, полиэтиленовая или поливинилхлоридная.

Изоляция силовых кабелей — бумажная пропитанная, резиновая и пластмассовая.

Для изоляции применяется кабельная бумага, пропитанная не стека­ющим маслоканифольным составом. У силовых кабелей с обедненно- пропитанной бумажной изоляцией она освобождена от избытка пропи­точного состава (пропиточный состав заполняет только микроструктуру бумажной изоляции). При выполнении изоляции жила обматывается лентами кабельной бумаги в несколько слоев. Резина на жилы силовых кабелей накладывается сплошным слоем.