Лекция 2. Кабели связи с металлическими жилами.

2.1. Электрические кабели связи

Проложенные на сети кабели можно разделить на несколько групп.

Рис. 7.

Прежде всего они делятся на электрические кабели с металлическими жи­лами и оптические кабели, в которых металл для передачи связи не использует­ся.

Электрические кабели с металлическими жилами - это симметричные и коаксиальные кабели. Как уже говорилось в 1^й лекции, симметричные кабели представляют собой пучок жил, скрученных в определенном порядке и поме­щенных под общую оболочку. Коаксиальные кабели состоят из коаксиальных пар, каждая из которых представляет собой соосную конструкцию, одна из жил выполнена в виде сплошного цилиндра, а вторая представляет полый цилиндр. Обе жилы имеют общую ось, так что одна жила находится внутри другой и удерживается от соприкосновения с помощью изолирующих шайб или баллон­ной изоляции.

2.1.1. Конструкция симметричных кабелей

Для уменьшения взаимных влияний жилы в симметричном кабеле скруче­ны между собой в пары или в группы. Пары или группы в свою очередь также скручены или меняются местами в кабеле, так что средняя емкость любой жилы по отношению к оболочке постоянна, и между жилами не возникает переходно­го тока, снижаются электромагнитные связи между цепями. Каждая жила по­очередно по длине кабели побывает на месте другой. При таком расположении жил имеется известная симметрия в их расположении, и поэтому кабели назы­ваются симметричными. Кроме того скрутка облегчает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля и обеспечивает устойчивую круглую форму сердечни­ка.

Существует несколько способов скрутки жил в группы: парная скрутка с шагом около 300 мм; двойная парная; звездная скрутка (или четверочная) - че­тыре изолированные жилы, расположенные по углам квадрата скручивают од­новременно с шагом 150-300 мм; скрутка двойной звездой; восьмерочная скрут­ка и т.п. В свою очередь группы в многожильных кабелях образуют сердечник путем пучковой или повивной скрутки. При пучковой скрутке группы сначала скручивают в пучки, содержащие несколько десятков групп, после чего пучки, скручиваясь вместе, образуют сердечник кабеля. Пучковая скрутка применяется лишь для низкочастотных многопарных кабелей городских сетей.

Вторым методом скрутки является повивная скрутка. Группы располага­ются последовательными концентрическими слоями вокруг центрального повива, состоящего из одной-пяти групп. Смежные повивы навиваются в противопо­ложные стороны.

2.1.2. Изоляция жил

Материал изоляции жил должен быть гибким, механически прочным и об­ладать стабильными электрическими характеристиками. К основным электриче­ским характеристикам относятся: электрическая прочность на пробой U удель­ное электрическое сопротивление , диэлектрическая проводимость ; тангенс угла диэлектрических потерь tg . Эти величины характеризуют потери в ди­электрике, токи утечки, величину сопротивления изоляции, величину напряже­ния пробоя. На рис. 8 показано, как изменяются потери в кабеле с ростом частоты. Видно, что при низких частотах потери в металле значительно выше потерь в диэлектрике. Однако с ростом частоты потери на поляризацию молекул ди­электрика начинают быстро возрастать и начиная с некоторой частоты (10⁸ Гц) превышают потери в металле жил. Поэтому к изоляции жил высокочастотных кабелей предъявляются более высокие требования по сравнению с низкочастот­ными.

Рис. 8.

Наилучшим диэлектриком является воздух (_отн  1,   , tg   0), поэтому изоляция высокочастотных кабелей делается как правило комбиниро­ванной, содержащей по возможности как можно больше воздушных включений и промежутков. Для высокочастотных симметричных кабелей наибольшее рас­пространение получила кордельно-стирофлексная (кордельно-полистирольная) изоляция жил (рис. 9).

лента из полистирола

Рис. 9.

Городские кабели служат для соединения абонентов с АТС и работают обычно в спектре звуковой частоты, т.е. 4 кГц, поэтому требования к изоляции не такие строгие как к изоляции высокочастотных кабелей. Кроме того, протя­женность кабелей ГТС также невелика, что позволяет снизить диаметр жил, по­скольку потери в металле также невелики. Для изоляции жил низкочастотных кабелей применяются кабельная бумага, полиэтилен, поливинилхлорид.

Таким образом, по внешнему виду кабеля можно определить, является ли он высокочастотным или низкочастотным.

Высокочастотные кабели дальней связи имеют небольшое количество жил, поскольку применяются системы уплотнения для одновременной передачи большого числа каналов по одной паре, причем жилы имеют высококачествен­ную кордельно-полистирольную изоляцию, в которой большой объем занимает воздух.

Низкочастотные кабели, соединяющие абонентов или группы абонентов с АТС, имеют большое количество жил (до 600 пар, а за рубежом 2400 пар), в бу­мажной, полиэтиленовой или поливинилхлориднои изоляции сравнительно низ­кого качества.