Кабелем называют изделие, содержащее один или более изолированных проводников (жил), заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку. В зависимости от условий прокладки-и эксплуатации поверх оболочки можно наложить соответствующий защитный покров, в который входит броня.

Кабельные жилы. Токопроводящие жилы должны обладать хорошей электропроводностью, гибкостью и достаточной механической прочностью. Для изготовления кабельных жил больше всего подходит мягкая отожженная медная проволока, а для жил - биметаллическая (сталь - медь) и алюминиевая проволока.

Токопроводящие жилы симметричных кабелей многоканальной и местной связи, внутренний проводник коаксиальных кабелей, жилы сигнально-блокировочных кабелей имеют определенный диаметр. Внутренний проводник радиочастотных кабелей повышенной стабильности изготавливают из посеребренной медной проволоки. Диаметр медной токопроводящей жилы сигнально-блокировочных кабелей 1 мм.

Типы изоляции жил симметричных кабелей
Рис. 61. Типы изоляции жил симметричных кабелей

В зависимости от условий монтажа и эксплуатации токопроводящие жилы силовых кабелей, медные и алюминиевые изготавливают однопроволочными или многопроволочными, круглыми, секторными или сегментными. Жилы с площадью поперечного сечения от 2,5 до 16 мм2 делают круглыми однопроволочными, а с площадью сечения 25 мм2 и выше - круглыми многопроволочными для двухжильных и секторными для трех- и четырехжильных кабелей.

Виды изоляции. Для изоляции токопроводящих жил кабелей используют кабельную бумагу, полистирол, поливинилхлоридный пластикат, резину, фторопласт, полиамиды, хлопчатобумажную и шелковую пряжу. Различают несколько основных видов изоляции: бумажную из лент кабельной бумаги и изоляционного пропиточного состава; пластмассовую; резиновую; асбестовую (асбестовые нити, пропитанные склеивающим лаком); волокнистую из синтетического или натурального материала; оксидную, состоящую из слоя окислов, образованных на - поверхности металла.

Все кабели устройств автоматики и телемеханики имеют полиэтиленовую изоляцию токопроводящих жил. Наиболее распространены следующие виды изоляции токопроводящих жил симметричных кабелей связи. Воздушно-бумажная или воздушно-кордельная изоляция состоит из кабельной бумаги или корделя и воздуха и имеет несколько разновидностей. Трубчато-бумажная изоляция (рис. 61, а) образована лентой, положенной в виде трубки, неплотно прилегающей к жиле. Пористо-бумажная изоляция состоит из пористо-бумажной массы, положенной на жилу сплошным слоем. Кордел ьно-бумаж-ная или кордельно-пластмассовая изоляция образована корделем, проложенным на жилу по винтовой спирали, и обмоткой из лент (рис. 61, б). Кордель представляет собой жгут из бумажных лент или нить из пластмассы. При баллонно-кордельной изоляции трубка обжата корделем (рис. 61, в). Баллонная изоляция (рис. 61, г) образована трубкой, неплотно прилегающей к жиле. Через определенные интервалы трубка обжата. Сплошная изоляция (рис. 61, д) образована сплошным кольцевым слоем пластмассы или пористой бумажной массы.

Способы скрутки жил симметричных кабелей в группы
Рис. 62; Способы скрутки жил симметричных кабелей в группы

В коаксиальных кабелях используют следующие виды изоляции между проводниками: шайбовую воздушно-пластмассовую изоляцию (рис. 61, е), образованную шайбами, расположенными через определенный интервал на внутреннем проводнике коаксиальной пары; сплошную полиэтиленовую в виде непрерывного цилиндра из сплошного или пористого полиэтилена; колпачковую и втулочную из полиэтилена, состоящую из колпачков или втулок, расположенных на внутреннем проводнике коаксиальной пары через определенный интервал.

Скрутка жил. Отдельные изолированные кабельные жилы скручивают в повивы. Различают простую и сложную скрутку жил. В простой кабельной скрутке, применяемой в сигнальных и контрольных кабелях, повивы кабеля состоят из одиночных изолированных жил. В сложной кабельной скрутке, используемой в симметричных кабелях связи и в некоторых типах сигнальных кабелей, повивы кабеля состоят из изолированных жил, предварительно скрученных в группы. Существует несколько способов свивания (скручивания жил кабеля в группы, самыми распространенными из которых являются парная скрутка и четверочная (звездная) скрутка.

Парную скрутку (рис. 62, а) образуют две скрученные вместе изолированные жилы а и Ь. Скручивание выполняют с определенным для данной пары шагом скрутки, представляющим собой расстояние, на котором жилы описывают полный оборот по оси скручивания. В парной скрутке шаг не превышает 250 мм.

В кабелях многоканальной связи, используемых для передачи токов тональной и высокой частоты, в основном применяют четверочную (звездную) скрутку жил. При четверочной скрутке (рис. 62, б) четыре изолированные жилы скручивают винтообразно с шагом 150-300 мм в общую группу, называемую четверкой, и напоминающую в поперечном сечении четырехоконечную звезду. В некоторых типах кабелей перед скручиванием в центре четверки располагают центрирующий кордель, что увеличивает прочность четверки на смятие. При четверочном способе скрутки двухпроводные цепи, называемыми основными, образуют из жил, расположенных по диагонали. Одна основная цепь состоит из жил а и Ь, другая - из жил с и й.

Кроме парной и звездной скрутки, применяют двойную парную скрутку жил и скрутку жил двойной звездой. При двойной парной скрутке (рис. 62. в) две предварительно скрученные пары а - в и с - с! дополнительно скручивают между собой в четверку. В скрутке двойной звездой (рис. 6?,г) четыре предварительно скрученные пары вновь скручивают вместе по способу звезды, образуя восьмерку. Для того чтобы в скрученной группе можно было легко найти требуемую пару, а также жилы в паре, каждая жила имеет свою расцветку. В кабелях с бумажной изоляцией жилы отличаются цветной полоской, нанесенной краской определенного цвета на ленту из кабельной бумаги. В кабелях с пластмассовой изоляцией жил в определенный цвет окрашивают пластмассовый кордель и ленту, накладываемую поверх корделя.

Основная цель скручивания жил в группы заключается в том, что жилы симметричных кабельных цепей находятся в одинаковых условиях одна относительно другой, вследствие чего повышается защищенность кабельных двухпроводных цепей от взаимных и внешних электромагнитных влияний. Кроме того, скрутка жил в группы обеспечивает сохранение формы этих групп при изготовлении и прокладке кабеля.

Группы, скрученные вместе, образуют сердечник кабеля, т. е. часть кабеля, находящуюся под оболочкой или экраном. Скрутка сердечника называется простой (рис. 63, а), если жилы кабеля предварительно не скручены в группы; сложной (рис. 63, 6) - если сердечник состоит из предварительно скрученных четверок и пар; однородной - если все группы одинаковы: неоднородной (рис. 63, в) -если сердечник состоит из разнородных групп (различные диаметры жил, имеются пары и четверки и т. п.).

Различают две системы скрутки сердечника: повивную при расположении групп последовательными концентрическими слоями (повивами) вокруг центрального повива, состоящего из одной или нескольких групп (но не более пяти); пучковую, когда сначала скручивают несколько групп в пучки, а затем последние скручивают в общую скрутку кабеля.

Простая (а), сложная (б) и неоднородная (е) скрутки сердечника кабеля
Рис. 63. Простая (а), сложная (б) и неоднородная (е) скрутки сердечника кабеля

В каждом повиве имеется контрольная группа, отличающаяся расцветкой от всех других групп повива. Рядом с контрольной находится счетная группа, которая также отличается по цвету от всех остальных и указывает направление отсчета. Каждый повив сердечника кабеля (кроме внешнего) обматывают по спирали хлопчатобумажными нитками (пряжей). Общую кабельную скрутку (сердечник) покрывают поясной изоляцией, состоящей из нескольких слоев кабельной бумаги или пластмассовой ленты.

Электромагнитные экраны служат для защиты кабельных цепей от взаимных влияний и внешних помех. Скрученную пару или четверку, а в некоторых случаях повив или сердечник заключают в тонкую металлическую оболочку. Экраном могут быть медные, стальные или алюминиевые ленты (проволоки), навиваемые спиралью вокруг групп, повива или сердечника. Применяют также многослойные и биметаллические оболочки (алюминий - свинец).

Для экранирования используют металлизированную бумагу (кабельную бумагу, с одной стороны покрытую тонким слоем алюминия), фольгу (медную, алюминиевую), стальную или металлическую ленту толщиной 0,005-0,2 мм, металлические оплетки из медной, часто луженой, проволоки диаметром 0,1-0,2 мм.

В кабелях без металлических оболочек для уменьшения взаимных влияний и внешних помех поверх внутренней полиэтиленовой оболочки накладывают экран из металлических лент, защищенных от коррозии наружным пластмассовым шлангом.

Защитные оболочки. Общую скрутку кабеля заключают в герметическую оболочку из свинца, алюминия, стали, пластмассы или резины, что предохраняет его от проникновения влаги к понижения сопротивления изоляции жил. Толщина оболочек зависит от материала, из которого она сделана, и диаметра кабеля. Чем больше диаметр кабеля, тем толще оболочка. Толщина оболочки может быть от 0,8 до 6 мм.

Принято следующее обозначение оболочек кабеля: А - алюминиевая гладкая; Аг - алюминиевая гофрированная; С - свинцовая; В - поливинилхлоридная (ПВХ); П - полиэтиленовая (ГТЭ); Пс -оболочка из самозатухающего полиэтилена; Пв - из вулканизированного полиэтилена; Пвс - из вулканизированного самозатухающего полиэтилена; Ст-стальная гофрированная.

Толщина свинцовой оболочки силовых кабелей зависит от диаметра кабеля под оболочкой и может быть от 0,95 до 2,8 мм, а у кабелей связи от 1,15 до 3,05 мм.

Свинцовые оболочки изготавливают из свинцовых сплавов, содержащих сурьму и медь, а оболочки кабелей, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной вибрационной нагрузки,- из сплавов повышенной прочности с содержанием сурьмы. В этом случае в маркировке кабеля перед обозначением типа защитного покрова добавляют буквы уп.

Гармониевидная (а), синусоидальная спиральная (б) и синусоидальная кольцевая (в) формы гофрирования алюминиевой кабельной оболочки
Рис. 64. Гармониевидная (а), синусоидальная спиральная (б) и синусоидальная кольцевая (в) формы гофрирования алюминиевой кабельной оболочки

Алюминиевые оболочки могут быть сварными или прессованными. Сварные оболочки изготавливают из отожженной алюминиевой ленты; для кабелей диаметром больше 20 мм их гофрируют. Прессованные алюминиевые оболочки гофрируют, начиная с диаметра 36 мм. Различают три формы гофрирования кабельных оболочек (рис. 64). Толщина алюминиевых оболочек различных видов в зависимости от диаметра кабеля под оболочкой может быть от 0,8 до 2,0 мм.

Стальные оболочки получают при сварке лент толщиной 0,3-0,5 мм, свернутых в трубку. Для придания стальной оболочке гибкости ее гофрируют по синусоидальной форме.

Полиэтиленовые оболочки обладают высокими физико-механическими свойствами, малой влагопроницаемостью и стойкостью против воздействия агрессивных сред. Металлические экраны еще больше повышают влагостойкость полиэтиленовых оболочек. Высокая импульсная прочность полиэтилена позволила уменьшить повреждения кабелей от грозовых перенапряжений, а также перенапряжений при авариях в высоковольтных линиях электропередачи.

Оболочки из поливинилхлоридного пластика изготавливают из шлангового пластика, который обеспечивает большую стойкость против светового старения.

В зависимости от диаметра кабеля номинальная толщина пластмассового защитного шланга под оболочкой может быть от 1,3 до 3,1 мм.

Резиновые оболочки обладают высокой механической прочностью против растягивающих, ударных и крутящих нагрузок, а также защищают изоляции жил кабеля от солнечной радиации и других атмосферных воздействий. Их применяют в кабелях с резиновой изоляцией, а также в кабелях с полиэтиленовой изоляцией для повышения гибкости этих кабелей.

Полиамидные оболочки состоят из монолитного слоя капрона толщиной до 0,15 мм. Они защищают изоляцию кабеля от механических повреждений, особенно при протаскивании через отверстия и затягивании кабелей в трубы и рукава. Оболочка из капрона поверх экрана предохраняет его от окисления и механических повреждений.

Покровы кабелей. Наружные покровы, накладываемые поверх оболочек кабелей, используемых для подземной и подвесной прокладок, называют защитными покровами. Защитные покровы состоят из трех основных частей: подброневого слоя (подушки), броне-покрова и наружного покрова.

Кабели, предназначенные для непосредственной прокладки в земле, покрывают броней из стальных лент, защищающих кабель от механических воздействий при его прокладке и во время эксплуатации. В этом случае на свинцовую оболочку или на пластмассовое покрытие кабелей с алюминиевой оболочкой предварительно наносят слой битума, наматывают на спирали ленту ПВХ или ленту из бигумини-зированной кабельной бумаги и затем наносят еще слой битума. После этого кабель спиралеобразно обматывают кабельной пряжей, пропитанной нафтенатом меди, и поверх нее наносят слой битума. Такой покров, наложенный на свинцовую оболочку, называют подушкой. Подушка предохраняет металлическую оболочку от механических повреждений стальной броней при ее навивании и при последующих работах по прокладке и монтажу кабеля. Для различных типов кабелей радиальную толщину подушки выбирают от 1,5 до 2,5 мм.

Ленточную броню, состоящую из двух лент, накладывают на кабель спиралеобразно так, чтобы вторая лента перекрывала зазоры, образуемые витками первой ленты. Броневые ленты обычно изготовляют из низкоуглеродистой стали толщиной 0,3; 0,5 и 0,8 мм и шириной от 10 до 60 мм. Ленточную броню, наложенную на кабель, покрывают слоем битума, а затем спиралеобразно обматывают слоем пропитанной кабельной или стеклянной пряжи и штапельного волокна. Толщину этого слоя обычно выбирают равной 2 мм. Кабельную или стеклянную пряжу покрывают слоем битума и меловым раствором, предохраняющим отдельные витки при намотке их на барабан от слипания.

Конструкция кабеля с алюминиевой оболочкой 4 бронированного стальными лентами (рис. 65, а), состоит из кабельной скрутки 2, поясной изоляции 3, пластмассового шланга 5. кабельной пряжи 6, ленточной брони 1.

Кабель, бронированный стальными лентами (а) и круглыми проволоками (б)
Рис. 65. Кабель, бронированный стальными лентами (а) и круглыми проволоками (б)

Для прокладки кабелей по дну рек и водоемов, а также в местах, где он подвергается значительным растягивающим усилиям, используют броню из круглых оцинкованных проволок диаметром 4 6 мм.

В остальном конструкция защитного покрова кабелей, бронированных круглыми проволоками (рис. 65, б), ничем не отличается от конструкции кабелей, бронированных стальными лентами. Конструкция такого кабеля состоит из кабельной скрутки 5, поясной изоляции 4, оболочки 3, кабельной пряжи 1 и проволочной брони 2.

В кабелях многоканальной связи, предназначенных для прокладки вдоль железных дорог, электрифицированных на переменном токе, поверх бронелент, покрытых слоем битума, накладывают слой кабельной бумаги, а затем сплошной шланг из поливинилхлорида или полиэтилена или наматывают спиралеобразно с перекрытием в несколько слоев поливинилхлоридной лентой. Такое покрытие надежно защищает броню от коррозии. Поверх покрытия накладывают две ленты пропитанной бумаги, слой битума и обмотку из кабельной пряжи.

В качестве сигнальных кабелей большое распространение получили кабели с неметаллическими пластмассовыми защитными оболочками и пластмассовой изоляцией жил. У таких кабелей кабельную скрутку заключают способом горячего опрессования в герметизирующую оболочку (шланг) из поливинилхлорида или полиэтилена. При строительстве кабельной линии и сетей использование кабелей со свинцовой оболочкой ограничено. Их применяют в районах с низкими температурами окружающего воздуха, на которые не рассчитана эксплуатация кабелей с пластмассовыми оболочками.

Все типы кабелей с любыми защитными оболочками изготавливают на заводе кусками длиной от 100 до 850 м и более, которые называют строительной длиной кабеля. Для удобства транспортировки с завода на место прокладки кабели наматывают на деревянные катушки - барабаны.

Назначение и классификация кабельных линий | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Кабели для устройств автоматики и телемеханики

Рекомендуемый контент: