2. Конструктивні елементи повітряних ліній зв'язку.

Повітряні лінії зв'язку складаються з комплексу елементів і пристроїв. До складу повітряної лінії входять наступні елементи: провід, опори, ізолятори, траверси, штирі, гаки, арматура для схрещування проводів, різні кріпильні пристосування. Крім зазначених елементів на опорах чи траверсах можуть розташовуватися захисні пристрої (запобіжники, розрядники, блискавковідводи), лінійне устаткування (що узгоджують автотрансформатори, замикаючі і дренажні котушки, комплекти пупінізації) для забезпечення необхідної якості передачі й закінчуючі вступні пристрої (кабельні ввідні шафи, деталі устаткування повітряних вводів і інші елементи).

Основними лінійними матеріалами для побудови повітряних ліній зв'язку є: провід (лінійний і в'язальний), арматура для ізоляції і кріплення проводів на опорах.

повітряні лінії зв’язку

опори

арматура

провід

Рис2.2 Конструктивні елементи ПЛЗ.

Провід (дріт).

Провід (дріт) повітряних ліній зв'язку піддається дії вітру, ожеледі, волозі, хімічних реагентів, що знаходяться в повітрі, коливанням температури. Лінійний провід (дріт), що застосовується для прокладання проводів повітряних ліній зв'язку, повинен мати високу електричну провідність, велику механічну міцність і достатню еластичність, стійкість проти корозії, економічність виготовлення. Відповідно до зазначених вимог найбільше застосування для прокладання проводів повітряних ліній зв'язку одержали мідний, біметалевий і стальний провід (дріт).

Мідний провід (дріт) виготовляється діаметрами 4; 3,5 і 3 мм. Він добре протистоїть атмосферним впливам і більшості хімічних реагентів, що знаходяться у повітрі. Покритий товстим шаром окису міді, провід (дріт) добре захищений від корозії. Мідний провід (дріт) дефіцитний, має високу вартість і тому широкого застосування не зазнав.

Сталевий провід (дріт) виготовляється діаметром 5; 4; 3; 2,5; 2 і 1,5 мм. Провід (дріт) діаметром 5; 4 і 3 мм застосовується для ліній міжміського зв'язку, а діаметром 2,5; 2 і 1,5 для місцевих ліній.

Сталевий провід (дріт) має порівняно невелику вартість. Однак великий активний опір його, сильно зростаючий зі збільшенням частоти (внаслідок значного поверхневого ефекту в сталі, що є магнітним матеріалом), обмежує можливість ущільнення сталевих ланцюгів і їхнє використання для далеких телефонних зв'язків (практично для телефонного зв'язку сталеві ланцюги використовуються на довжині до 200-250 км). Крім того, стальний провід (дріт) піддається корозії. Для кращого захисту від корозії сталевий дріт покривають плівкою цинку.

Біметалевий стале-мідний провід (дріт) складається зі сталевої серцевини і мідної оболочки. Застосування такого дроту забезпечує економію міді при збереженні тієї ж величини активного опору на високих частотах, як і в мідній (внаслідок поверхневого ефекту на високих частотах, струм поширюється в основному по мідній оболонці). Виготовлення біметалевого проводу (дроту) здійснюється термічним способом. У залежності від товщі мідного шару біметалевий дріт підрозділяється на два типи: БСМ-1 і БСМ-2.

У табл. 2 приведені діаметри проводу (дроту) і товщини мідного шару. Біметалевий дріт діаметром 3 і 4 мм широко використовується для міжміського високочастотного зв'язку, а дріт менших діаметрів - для сільських і приміських мереж. Механічна міцність біметалевого дроту вища за міцність мідного, а стійкість проти корозії у них однакова.

Таблиця 2.2

Діаметр дроту, мм	Товщина мідного шару, мм. у проводів типу
	БСМ-1	БСМ-2
4	0,20	0,14
3	0,15	0,11
2	0,10	0,07
1,6	0,08	0,06
1,2	0,06	0,04

З метою економії міді застосовують стале-алюмінієвий біметал. Біметалевий стале-алюмінієвий дріт являє собою сталевий сердечник, покритий алюмінієвою оболонкою, що наноситься методом гарячого опресовування. Дріт має марку БСА і виготовляється зовнішніми діаметрами 5,1 і 4,1 мм із товщиною алюмінієвого шару 0,55 мм. Корозійна стійкість стале-алюмінієвого дроту БСА гірша, ніж сталемідного БСМ.

Застосовують також стале-алюмінієвий багатодрітовий провід марки АС. На сердечник з однієї чи декількох сталевих оцинкованих дротів навиті алюмінієві дроти. Ці проводи виготовляються з номінальним перетином алюмінієвої частини дріту 25, 16 і 10 кв.мм (відповідно АС-25, АС-16 і С-10).

При подовжених прольотах (переходи через ріки, яри), а також перехідних лініях зв'язку через електрифіковані залізниці і контактні трамвайні і тролейбусні проводи, застосовуються багатодротові канати (троси) високої механічної міцності: для ланцюгів з кольорового металу (ланцюга ЦМ)-бронзові марок ПАБ-10 і ПАБ-25 (провід антенний бронзовий, перетином 10 і 25 кв.мм) діаметром відповідно 4,6 і 7,4 мм; для інших ланцюгів - стальні семипроводові діаметром 4,2; 5 і 6,6 мм.

Основні фізичні і механічні властивості лінійного дроту і канатів приведені в табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Характеристики	Одиниця виміру	Лінійний дріт			Канати
		стальний	мідний	Біметалічна (сталемідь)	сталеві	бронзові
Питома вага	г/см3	7,85	8,89	8,3	7,85	8,9
Межа міцності (тимчасовий опір напрузі)	кг/мм2	37	42	75	120—140	74—75
Коефіцієнт температурного лінійного розширення 1°С		12Х10-6	17Х10-6	12Х10-6	12Х10-6	18Х10-6
Модуль пружності	кг-мм2	21000	13000	19000	21000	13000
Температурний коефіцієнт опору	Ом-мм2/м	0,00455	0,00393	0,0041	0,00455	0,00152

Для кріплення проводів на ізоляторах застосовується в'язальний дріт діаметром 2 і 2,5 мм (відповідно для лінійних проводів діаметром 3 і 4 мм), сталевий м'який для сталевих проводів і мідний для проводів із кольорового металу.

Мідні чи біметалеві проводи БСМ з'єднуються між собою за допомогою мідних трубок (мал. 3).

Кінці проводів ПАБ-10 і ПАБ-25 також з'єднуються за допомогою мідної трубки (для проводу ПАБ-25 трубка має наступні розміри: l==112 мм; b=7,2 мм; b₁=14,4 мм; S=1,7 мм). Для зрощування сталеалюмінієвих проводів використовують алюмінієві трубки, типу ТАС.

Рис.2. 3 Мідна трубка для з'єднання проводів

Для з'єднання кінців лінійних проводів пайкою використовується спаечний дріт:

сталевий м'який луджений діаметром 1- 1,2 для сталевих проводів і мідний м'який діаметром 1 і 1,5 для проводів з кольорового металу (відповідно діаметром 3 і 3,5-4 мм).

Арматура.

Лінійною арматурою для повітряних ліній зв'язку є деталі для кріплення проводів на опорах: гаки, ізолятори, траверси, контрольні лінійні тиски, кронштейни, накладки, підвісні гаки, штирі й ін.

Ізолятори. Ізолятори на повітряних лініях виконують дві функції: по-перше, служать точками опори для підвіски і кріплення проводів, по-друге, призначені для ізоляції проводів відносно один одного і землі. До ізоляторів ставляться досить жорсткі вимоги: вони повинні володіти високим питомим опором, достатньою механічною міцністю, малою гігроскопічністю і витримувати різкі зміни температури.

Зазначеним вимогам найкраще відповідають ізолятори, виготовлені з порцеляни (фарфору). Основними елементами ізолятора є: голівка з жолобком, шийка і спідниця. Для збільшення поверхневого опору ізоляції на шляху струму від проводу, укріпленого на голівці ізолятора, до штиря чи гака, за допомогою яких ізолятор кріпиться до опори, спідницю виконують подвійну.

На повітряних лініях зв'язку міжміських мереж застосовуються такі типи порцелянових ізоляторів: ТФ-20, ТФ-16 і ТФ-12. Букви в позначенні типу ізолятора означають наступне: Т - телефонний, ф - фарфоровий; цифра - діаметр гака чи штиря, на якому кріпляться ізолятори, мм.

Допускається застосування скляних (з малолужного скла) ізоляторів типу ТСМ-16 і ТСМ-18. Зовнішня поверхня порцелянових ізоляторів покрита рівним шаром білої глазурі. Тріщини, пухирці і відколи на поверхні неприпустимі. Електричний опір ізоляторів складає не менш 20000 МОм для ТФ-12, 40000 МОм для ТФ-16, 50000 МОм для ТФ-20, 5000 МОм для ТСМ-18 і 4000 МОм для ТСМ-16. У табл. 2.4 приведені типи ізоляторів, що застосовуються на повітряних лініях, у залежності від матеріалу і діаметра проводу. При устаткуванні вводів ланцюгів застосовують вступні ізолятори.

Таблиця 2.4

Тип ізолятора	Для проводу діаметром, мм		Тип лінії
ТФ-20 ТФ-16 Тф-12	5,4;5,1 4,4;4,3;4,0;3,0 -	5,0 4,0 3,0	Лінії МТС І і ІІ класів
ТФ-12	2,0;1,6;1,2	2,0;1,5	Лінії ГТС

Для зміцнення ізоляторів на опорах застосовують гаки і траверси зі штирями.

Гаки. Кріплення ізоляторів на опорі виконують за допомогою сталевих гаків, що вгвинчуються в опору. Розміри гаків вибирають у залежності від розмірів і типів ізоляторів.

Рис. 2.4. Ізолятор типу ТФ Рис. 2.5. Гак

На повітряних лініях зв'язку міжміських мереж застосовують наступні типи гаків: ГН-20, ГН-18, ГН-16, ГН-12 (гаки для ізоляторів низької напруги, мал.2.4). Гаки типу ГН-20 установлюються тільки на вуглових, кінцевих і перехідних опорах. Так, наприклад, на вуглових опорах при нормальному вильоті кута більш 7,5 м на лініях типу О і Н і більш 5 м — на лініях типу П і ОП (а також на кінцевих опорах) замість установки двох гаків ГН-18 встановлюють один гак ГН-20.

Для виконання схрещувань проводів у прольоті для підвіски їх на траверсах застосовуються підвісні гаки (мал.2.5) типу ГПД (гак підвісний для дерев'яних траверс) чи ГПС (для сталевих траверс). У залежності від діаметра проводів установлюються підвісні гаки наступних типів: для проводів діаметром 4 і 5 мм — ГПД-18 чи ГПС-18; для проводів діаметром 3 мм — ГПД-16 чи ГПС-16; для проводів діаметром менш 3 мм - ГПД-12 чи ГПС - 12.

Підвісний гак для дерев'яних траверс довший, ніж гак для металевих траверс, тому що товщина дерев'яної траверси значно більша за товщину металевої траверси.

Штирі. Сталеві штирі призначені для кріплення ізоляторів на сталевих і дерев'яних траверсах. У залежності від призначення і типів ізоляторів застосовуються штирі різних типів. Букви означають: Ш-штирі, Т-траверси, С-сталева, Д-дерев'яна, ПС-посилений, Нк-накладка контрольна, Нс-накладка для схрещування; цифри 20, 16, 12-розміри штиря. Конструкція сталевого штиря показана на мал.2.6.

Траверси.. Для підвіски на повітряній лінії великого числа проводів застосовуються траверси. Застосування траверс дозволяє зменшити висоту надземної частини опор, внаслідок чого підвищується механічна міцність лінії, заощадити деревину, що витрачається на виготовлення опор, і, крім того, одержати більш сприятливе взаємне розташування проводів різних ланок відносно один одного і зменшити взаємний вплив між ланками. Траверси виготовляються з кутової сталі і дерева (мал. 2.7). Для дерев'яних траверс використовують дуб, сосну, модрину, ялину, кедр; чотирьохштирні траверси допускається виготовляти з ялиці. Для збільшення терміну служби траверс із сосни, кедра і ялини їх просочують протигнильними складами — антисептиками. Сталеві траверси, як правило, застосовують на стоячих лініях і на лініях із залізобетонними опорами.

Рис.2.6,а. Підвісний гак Рис. 2.6,б. Сталевий штир

Відстань між проводами ланки на траверсах складає 200 мм, а відстань між сусідніми ланками - 500 мм. Траверси кріплять до опор болтами за допомогою металевого хомута і підкосів зі смугової сталі. Підкоси кріплять до траверси болтами, а нижні кінці підкосів до стовпа - глухарями.

Рис.2.7. Восьмиштирна траверса: а-дерев'яна; б-сталева

Кронштейни і накладки. Для виконання схрещувань проводів у прольоті при підвішуванні їх на гаках застосовують Г-подібні кронштейни (мал.2.8а).

Ці ж кронштейни використовують для радіотрансляційних ланцюгів при спільній підвісці їх з телефонними ланцюгами чи проводами ліній електропередачі напругою до 220 В. Кронштейни виготовляють двох типів: КС-4/5 і КС-3/3,5 (буква К позначає кронштейн, буква С - схрещування, а цифри - діаметри проводів, для яких призначені кронштейни).

Рис. 2.8 Г-подібний кронштейн (а) , накладка (б) при виконанні схрещування проводів.

Для схрещування проводів телефонних ланцюгів з кольорового металу, підвішених на траверсах, застосовують накладки наступних типів: НСД - для перебудови схрещувань на існуючих лініях зі сталевими чи дерев'яними траверсами;. НД - для ліній з дерев'яними траверсами; НС-5 і НС-6-для ліній зі сталевими траверсами з кутової сталі 50х50х6 і 60х60х6 мм відповідно. Накладки типу НС-5 і НС-6 комплектуються з двох планок. На контрольних опорах і в місцях перетинань ліній зв'язку з контактними проводами встановлюють відповідно контрольні і спеціальні трьохштирьові накладки. Загальний вид накладки типу НД показаний на мал. 2.8 б.

Опори. На повітряних лініях зв’язку застосовуються стонові та стійкові опори.

Опори повітряних ліній зв'язку повинні володіти достатньою механічною міцністю, порівняно з тривалим терміном служби, бути відносно легкими, транспортабельними й економічними. До останнього часу на повітряних лініях зв'язку застосовувалися опори з дерев'яних стовпів. Потім почали широко застосовуватися залізобетонні опори.

Дерев'яні стовпи для опор ліній зв'язку заготовляють в основному із сосни, ялини, кедра і ялиці. Розміри стовпів вибирають у залежності від класу і типу лінії, числа проводів, способу їхньої підвіски і відстані, що допускається, від нижнього провода до землі. Найбільш широко застосовуються стовпи довжиною 6,5; 7,5; 8,5 м з діаметром у вершині від 12 до 22 см; для будови перехідних опор більшої висоти застосовуються, крім того, стовпи довжиною 9,5; 11 і 13 м з діаметром у вершині від 14 до 24 см.

Таблиця 2.5

Діаметр дроту, мм	Умови кріплення	Марка ізолятора	Марка штиря	Марка гака
5,4; 6,6	Звичайне	ТФ-20	ШТ-20	ГН-16
3,0; 4,0; 4,4	—»—	ТФ-16	ШТ-16	ГН-16
4,0; 4,4	Посилене	ТФ-20	ШТ-20У ШТ-20	ГН-18
5,4; 6,6	—»—	ТФ-20	ШТ-20У	ГН-20

Дерев'яні опори, особливо їхні нижні частини, що знаходяться в грунті, зазнають гниття. Тому термін служби дерев'яних стовпів порівняно невеликий - 5-7 років. Для збільшення терміну служби дерев'яні стовпи (а також підпори, що служать для зміцнення стовпів) просочують протигнильним складом - антисептиками. У якості останніх застосовуються креозотова й антраценова олія, а також ураліт, фтористий натрій і ін.

Залізобетонні опори і підпори міцні й довговічні. Із залізобетону виготовляють всі основні типи опор: проміжні, кутові, анкерні, ввідні, кабельні. Для будівництва ліній зв'язку найбільш широко застосовуються опори прямокутного перетину.

Залізобетонні опори виготовляються довжиною 6,5; 7,5 і 8,5 м.

Марка опори має букву, що вказує тип профілю, і дві цифри - перша вказує величину розрахункового згинаючого моменту (кН м), що може бути допущено для даної опори в напрямку, перпендикулярному напрямку лінії, і друга показує довжину опори. Для ліній зв'язку застосовуються наступні марки залізобетонних опор:

ПП - прямокутна полегшена і ППН - ті ж, з попередньо напруженою арматурою.

Поряд із залізобетонними опорами на лініях зв'язку широко застосовують залізобетонні підпори, що зміцнюють дерев'яні опори для продовження терміну їхньої служби. Приставки прямокутної форми мають марку ПР чи ТН. Довжина залізобетонних підпорів складає від 2,8 до 3,5м.

Рис.2.9 Дерев'яна опора і залізобетонні підпори.

Таблиця 2.6

Тип опори	Розрахунковий згинальний момент, кн-м	Довжина опори , м	Розміри поперечного перетину, см2	Бетон		Маса опори, кг
				марка	об”єм опори, м3
ПО-1,75-6,5	17,2	6,5	24х14	200	0,137	343
ПО-1,75-7,5	17,2	7,5	24х14	200	0,156	390
ПО-2,75-6,5	27,0	6,5	24х14	200	0,164	410
ПО-2,75-7,5	27,0	7,5	24х14	200	0,183	455
ПО-4,4-7,5	43	7,5	30х18	300	0,29	725
ПО-4,4-8,5	—	8,5	30х18	300	0,324	810
ПО-6,8-8,5	67	8,5	30х18	300	0,324	810