что такое сердечник в кабеле
Сердечник, (кабельный)
Смотреть все термины ГОСТ 15845-80. ИЗДЕЛИЯ КАБЕЛЬНЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Смотреть что такое «Сердечник, (кабельный)» в других словарях:
кабельный сердечник — сердечник Часть кабеля (совокупность изолированных жил, возможно с поясной изоляцией и экраном), находящаяся под оболочкой или экраном. Примечание. В отдельных типах кабелей или проводов элемент выполненный из электроизоляционного материала, на… … Справочник технического переводчика
Кабельный сердечник — 19. Кабельный сердечник Сердечник Часть кабеля (совокупность изолированных жил, возможно с поясной изоляцией и экраном), находящаяся под оболочкой или экраном Примечание. В отдельных типах кабелей или проводов элемент выполненный из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Кабельный сердечник — 1. Часть кабеля (совокупность изолированных жил, возможно с поясной изоляцией и экраном), находящаяся под оболочкой или экраном Употребляется в документе: ГОСТ 15845 80 Изделия кабельные. Термины и определения … Телекоммуникационный словарь
ГОСТ 15845-80. ИЗДЕЛИЯ КАБЕЛЬНЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (СТ СЭВ 585-77) — Бронекабель Броня Броня, кабельная Группа Группа, вспомогательная Группа, направляющая … Словарь ГОСТированной лексики
ГОСТ 15845-80. ИЗДЕЛИЯ КАБЕЛЬНЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (СТ СЭВ 585-77) — Бронекабель Броня Броня, кабельная Группа Группа, вспомогательная Группа, направляющая … Словарь ГОСТированной лексики
ГОСТ 15845-80: Изделия кабельные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 15845 80: Изделия кабельные. Термины и определения оригинал документа: 68. Асбестовая изоляция Изоляция из асбестовых нитей Определения термина из разных документов: Асбестовая изоляция 83. Баллонная изоляция Воздушно… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
История электротехники — Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Добавить иллюстрации. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии … Википедия
Что такое сердечник в кабеле
По своей конструкции кабели с сердечником отличаются от обычных изделий наличием в их составе особого усиливающего элемента. Последний укладывается по всей длине кабельного проводника и упрочняет его по направлению растяжения. Материалом, из которого изготавливается сердечник, может служить легкий металл или особо прочные марки полимеров.
Зачем нужен сердечник в кабеле?
Наличие продольного усиливающего элемента позволяет увеличивать растягивающую нагрузку на кабельное изделие, то есть сделать его более прочным на разрыв. Благодаря такому усовершенствованию кабель с сердечником приобретает универсальные свойства, а срок службы значительно увеличивается.
Важно!
В усиленном варианте становится возможным воздушный монтаж кабельных линий между опорами, отстоящими одна от другой на значительном удалении.
Использовать для этих целей обычные кабельные изделия типа ВВГ недопустимо, поскольку они под нагрузкой начнут растягиваться, а затем провисать и деформироваться.
Типы сердечников для усиления кабелей. Модификации
Провода с укрепляющим конструкцию элементом условно подразделяются на два типа: изделия с металлическим и композитным сердечниками. Первое из этих исполнений изготавливается на основе стальных проволок с особым покрытием или из распространенного сплава двух металлов – инвара.
Простая проволока
Для изготовления сердечников широко используется стальная проволока с защитным покрытием на основе цинка (ГОСТ 9850-72 года). К преимуществам этого вида армирования относят:
К недостаткам сердечников этого типа относят их подверженность коррозии, что объясняется эксплуатацией таких кабелей на открытом воздухе (при повышенной влажности). В основном такой тип сердечника используется в проводах для воздушных линий, например, марки АС, СИП-2 и т. п.
Дополнительная информация
Для улучшения защиты сердечника от коррозии отдельные производители применяют технологию плакирования стали алюминием.
Стальные сердечники, плакированные алюминием, не только устойчивы к коррозионному воздействию, но и выдерживают рабочие температуры до 350 градусов. Все перечисленные свойства усиливающих элементов позволяют существенно продлить сроки службы кабельной продукции.
Сердечники на основе полимеров
Вторая группа материалов для изготовления сердечников представлена композитами (специалисты называют их «полимерной матрицей»). Этот тип армирования кабельных линий отличается высокими прочностными показателями при сравнительно небольшой плотности (массе). Функцию наполнителя в них выполняют такие волоконные структуры, как:
Обратите внимание: В качестве матрицы или связующего в них используются обычные эпоксидные смолы.
Для изготовления композитных модулей применяется известный метод пултрузии. Его суть состоит в следующем:
На завершающем этапе формирования модулей происходит окончательное их отверждение в печах непрерывного действия. Этот вид сердечников используется в основном в оптоволоконных кабеля, например марки ДПД-П-128М и в некоторых других модификациях.
Обзор существующих марок кабелей с сердечниками
Среди представленных на рынке моделей особым спросом пользуются гибкие кабели с сердечником..
Особой прочностью и высокими эксплуатационными показателями отличаются кабели марки КПВЛ с мощным стальным сердечником и не распространяющей горения оболочкой ПВХ.
Кабели этого класса широко применяются в лифтовых установках общего типа при подводимых питающих напряжениях до 380 Вольт с частотой тока до 60 Гц. Их сердечники представляют собой тонкий несущий трос, скрученный из 49 стальных оцинкованных или луженых проволочек диаметром до 0,3 мм. Благодаря такому устройству эти изделия способны выдерживать растягивающие усилия в тысячи раз большие их массы (в килограммах на погонный метр кабеля). Эксплуатационный ресурс такого кабеля составляет не менее 1 млн. циклов при совершении операций типа «спуск-подъем».
Кабельные изделия марок КПГ1У, КПГ2У и КПГН1У со стальными сердечниками чаще всего применяются в производственных условиях в линиях управления подвижными агрегатами. Под последними понимаются устройства типа тельферов, подъемных и конвейерных механизмов различного назначения.
Построение кабельного сердечника
Скрученные в группы, изолированные жилы систематизируют по определенному закону и объединяют в общий кабельный сердечник.
В зависимости от характера образования сердечника различают две системы скрутки: повивную и пучковую.
При пучковом способе группы скручиваются в пучки. Емкость пучка 5, 10, 50, 100 групп. Каждый пучок обматывается синтетической нитью, а затем они скручиваются вместе, образуя кабельный сердечник. Пучковая скрутка применяется для низкочастотных кабелей городских сетей.
При повивном способе группы располагаются последовательными концентрическими слоями (повивами) вокруг центрального повива, состоящего из 1-5 групп. Смежные (рядом расположенные) повивы скручиваются в противоположные стороны с целью уменьшения взаимного влияния между группами смежных повивов и придания кабельному сердечнику большей механической устойчивости. Такое расположение повивов облегчает также отделение их друг от друга при монтаже кабеля. При повивной скрутке число групп (элементов) в каждом последующем повиве увеличивается на шесть по сравнению с предыдущими. Исключением из этого правила является второй повив в том случае, когда в первом (центральном) повиве имеется лишь одна группа. Тогда во втором повиве увеличение будет не на шесть, а на пять групп.
Поясная изоляция
Поясная изоляция служит для скрепления кабельного сердечника и сохранения его формы. Защищает изоляцию токопроводящих жил от механических и тепловых воздействий при последующих технологических процессах. Увеличивает электрическую прочность изоляции жил по отношению к экрану или металлической оболочки.
Делается на основе кабельной бумаги и пластмасс (полиэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат) в виде ленты, накладывается на сердечник кабеля спирально с перекрытием краев 15-50% от центра или накладывается продольно.
Кабельные экраны
Экран служит для защиты цепей кабелей в пластмассовых и стальных оболочках от воздействия внешних электромагнитных полей. Делается из мягкой медной или алюминиевой ленты, толщиной 0,1…0,15 мм. Накладывается поверх поясной изоляции спирально или продольно.
При спиральном наложении смещенные витки ленты перекрываются по ширине на 10…15%. Продольный экран накладывают с перекрытием продольных краев ленты. В коаксиальных кабелях в качестве экрана применяют обмотку по спирали стальной лентой толщиной 0,1 мм.
Оптоволоконные кабели связи. Как это делается
В нескольких своих постах, опубликованных более года назад, я поднял такую интересную для многих и чем-то захватывающую тему, как магистральные оптоволоконные кабели связи, в частности, тему «подводной» оптики. Информация в данных публикациях была неполной, торопливой и разрозненной, так как статьи писались «на коленке» во время обеденного перерыва. Сейчас я бы хотел поделиться структурированным и, насколько это возможно, полным материалом по теме оптики, с максимумом вкусных подробностей и гик-порно, от которых на душе любого технаря станет тепло.
Внутри схемы, гифки, таблицы и много интересного текста.
Условная классификация
В отличие от всем нам знакомой витой пары, которая вне зависимости от места применения имеет примерно одну и ту же конструкцию, оптоволоконные кабели связи могут иметь значительные отличия исходя из сферы применения и места укладки.
Можно выделить следующие основные виды оптоволоконных кабелей для передачи данных исходя из области применения:
Кабель для прокладки внутри зданий
Оптические кабели для прокладки внутри зданий разделяют на распределительные, из которых формируется сеть в целом, и абонентские, которые используются непосредственно для прокладки по помещению к конечному потребителю. Как и витую пару, прокладывают оптику в кабельных лотках, кабель-каналах, а некоторые марки могут быть протянуты и по внешним фасадам зданий. Обычно такой кабель заводят до межэтажной распределительной коробки или непосредственно до места подключения абонента.
Конструкция оптоволоконных кабелей для прокладки в зданиях включает в себя оптическое волокно, защитное покрытие и центральный силовой элемент, например, пучок арамидных нитей. К оптике, прокладываемой в помещениях, есть особые требования по противопожарной безопасности, такие как нераспространение горения и низкое дымовыделение, поэтому в качестве оболочки для них используется не полиэтилен, а полиуретан. Другие требования — это низкая масса кабеля, гибкость и небольшой размер. По этой причине многие модели имеют облегченную конструкцию, иногда с дополнительной защитой от влаги. Так как протяженность оптики внутри зданий обычно невелика, то и затухание сигнала незначительно и влияние на передачу данных оно не оказывает. Число оптических волокон в таких кабелях не превышает двенадцати.
Также существует и своеобразная помесь «бульдога с носорогом» — оптоволоконный кабель, который содержит в себе, дополнительно, еще и витую пару.
Небронированный канализационный кабель
Небронированная оптика используется для укладки в канализации, при условии, что на нее не будет внешних механических воздействий. Также подобный кабель прокладывается в тоннелях, коллекторах и зданиях. Но даже в случаях отсутствия внешнего воздействия на кабель в канализации, его могут укладывать в защитные полиэтиленовые трубы, а монтаж производится либо вручную, либо при помощи специальной лебедки. Характерной особенностью данного типа оптоволоконного кабеля можно назвать наличие гидрофобного наполнителя (компаунда), который гарантирует возможность эксплуатации в условиях канализации и дает некоторую защиту от влаги.
Бронированный канализационный кабель
Бронированные оптоволоконные кабели используются при наличии больших внешних нагрузок, в особенности, на растяжение. Бронирование может быть различным, ленточным или проволочным, последнее подразделяется на одно- и двухповивное. Кабели с ленточным бронированием используются в менее агрессивных условиях, например, при прокладке в кабельной канализации, трубах, тоннелях, на мостах. Ленточное бронирование представляет собой стальную гладкую или гофрированную трубку толщиной в 0,15-0,25 мм. Гофрирование, при условии, что это единственный слой защиты кабеля, является предпочтительным, так как оберегает оптоволокно от грызунов и в целом повышает гибкость кабеля. При более суровых условиях эксплуатации, например, при закладке в грунт или на дно рек используются кабели с проволочной броней.
Кабель для укладки в грунт
В условиях влажного грунта используется модель кабеля, оптоволоконная часть которого заключена в герметичную металлическую трубку, а бронеповивы проволоки пропитаны специальным водоотталкивающим компаундом. Тут же в дело вступают расчеты: инженеры, работающие на укладке кабеля, не должны допускать превышения растягивающих и сдавливающих нагрузок сверх допустимых. В противном случае, сразу или со временем, могут быть повреждены оптические волокна, что приведет кабель в негодность.
Броня влияет и на значение допустимого усилия на растяжение. Оптоволоконные кабели с двухповивной броней могут выдержать усилие от 80 кН, одноповивные — от 7 до 20 кН, а ленточная броня гарантирует «выживание» кабеля при нагрузке не менее 2,7 кН.
Подвесной самонесущий кабель
Подвесные самонесущие кабели монтируются на уже существующих опорах воздушных линий связи и высоковольтных ЛЭП. Это технологически проще, чем прокладка кабеля в грунт, но при монтаже существует серьезное ограничение — температура окружающей среды во время работ не должна быть ниже — 15 о С. Подвесные самонесущие кабели имеют стандартную круглую форму, благодаря которой снижаются ветровые нагрузки на конструкцию, а расстояние пролета между опорами может достигать ста и более метров. В конструкции самонесущих подвесных оптических кабелей обязательно присутствует ЦСЭ — центральный силовой элемент, изготовленный из стеклопластика или арамидных нитей. Благодаря последним оптоволоконный кабель выдерживает высокие продольные нагрузки. Подвесные самонесущие кабели с арамидным нитями используют в пролетах до одного километра. Еще одно преимущество арамидных нитей, кроме их прочности и малом весе, заключается в том, что арамид по природе своей является диэлектриком, то есть кабели, изготовленные на его основе безопасны, например, при попадании молнии.
В зависимости от строения сердечника различают несколько типов подвесного кабеля:
Оптический кабель с тросом
Оптические кабеля с тросом — это разновидность самонесущих кабелей, которые также используются для воздушной прокладки. В таком изделии трос может быть несущим и навивным. Еще существуют модели, в которых оптика встроена в грозозащитный трос.
Усиление оптического кабеля тросом (профилированным сердечником) считается достаточно эффективным методом. Сам трос представляет собой стальную проволоку, заключенную в отдельную оболочку, которая в свою очередь соединяется с оболочкой кабеля. Свободное пространство между ними заполняется гидрофобным заполнителем. Часто такую конструкцию оптического кабеля с тросом называют «восьмеркой» из-за внешнего сходства, хотя лично у меня возникают ассоциации с перекормленной «лапшой». «Восьмерки» применяют для прокладки воздушных линий связи с пролетом не более 50-70 метров. В эксплуатации подобных кабелей есть некоторые ограничения, например, «восьмерку» со стальным тросом нельзя подвешивать на ЛЭП. Надеюсь, объяснять, почему именно, не нужно.
Но кабели с навивным грозозащитным тросом (грозотросом) спокойно монтируются на высоковольтных ЛЭП, крепясь при этом к проводу заземления. Грозотросный кабель используется в местах, где есть риски повреждения оптики дикими животными или охотниками. Также его можно использовать на больших по дистанции пролетах, чем обычную «восьмерку».
Подводный оптический кабель
Данный тип оптических кабелей стоит в сторонке от всех остальных, так как прокладывается в принципиально иных условиях. Почти все типы подводных кабелей, так или иначе, бронированы, а степень бронирования уже зависит от рельефа дна и глубины залегания.
Различают следующие основные типы подводных кабелей (по типу бронирования):
Подробно конструкцию подводного кабеля я рассматривал больше года назад вот в этой статье, поэтому тут приведу только краткую информацию с рисунком:
Таблица типов и характеристик подводных кабелей в зависимости от глубины укладки
Производство
Теперь, когда мы познакомились с наиболее распространенными видами оптоволоконных кабелей, можно проговорить и о производственном процессе всего этого зоопарка. Все мы знаем об оптоволоконных кабелях, многие из нас имели с ними дело лично (как абоненты и как монтажники), но как становится ясно из информации выше, оптоволоконные, в особенности магистральные, кабели могут серьезно отличаться от того, с чем вы имели дело в помещении.
Так как для прокладки оптоволоконной магистрали требуются тысячи километров кабеля, их производством занимаются целые заводы.
Изготовление оптоволоконной нити
Все начинается с производства главного элемента — оптоволоконной нити. Производят это чудо на специализированных предприятиях. Одной из технологий производства оптической нити является ее вертикальная вытяжка. А происходит это следующим образом:
Наиболее распространены следующие размеры оптоволоконного кабеля:
Огромное значение имеет контроль диаметра световода. Именно эта часть установки отвечает за один из главных параметров на всех этапах производства нити — неизменность диаметра конечного изделия (стандарт — 125 мкм). Из-за сложностей при сварке нитей любых диаметров, их стремятся сделать настолько длинными, насколько это возможно. Погонный метраж оптоволоконной «заготовки» на бобине может достигать десятков километров (да, именно километров) и более, в зависимости от требований заказчика.
Уже на самом предприятии, хотя это можно сделать и на стекольном заводе, все зависит от производственного цикла, бесцветную нить с полимерным покрытием для удобства могут перемотать на другую бобину, в процессе окрашивая ее в собственный яркий цвет, по аналогии со всем знакомой витой парой. Зачем? Во славу сата.. для быстрого различения каналов при, например, ремонте или сварке кабеля.
Изготовление кабеля
Теперь мы получили сердце нашего изделия — оптоволоконную нить. Что дальше? Дальше давайте посмотрим на схему такого себе среднестатистического подводного (да, мне они нравятся больше всего) кабеля в разрезе:
На заводе полученные оптические нити запускаются в станки, в совокупности своей образующие целый конвейер по производству какого-то одного типа кабеля. На первом этапе производства небронированных моделей, нити сплетаются в пучки, которые и составляют, в итоге, «оптический сердечник». Количество нитей в кабеле может быть различным, в зависимости от заявленной пропускной способности. Пучки, в свою очередь, сматывают в «тросс» на специальном оборудовании, которое, в зависимости от своей конструкции и назначения. Это оборудование может еще и покрывать полученный «тросс» гидроизолирующим материалом, чтобы предотвратить попадание влаги и потускнения оптики в будущем (на схеме обозван «внутримодульным гидрофобным заполнителем»).
Вот так проходит процесс скрутки собранных вместе пучков в трос на пермском заводе оптоволоконных кабелей:
После того, как в «тросс» было собрано необходимое количество пучков оптоволокна, их заливают полимером или укладывают в металлическую или медную трубку. Тут, на первый взгляд, кажется, что подводных камней нет и быть не может, но так как производитель стремится минимизировать количество соединений и швов, то все получается не совсем просто. Рассмотрим один конкретный пример.
Для создания трубки-корпуса, представленной на схеме выше как «центральная трубка», может использоваться огромная по длине лента из необходимого нам материала (сталь, либо же медь). Лента используется, чтобы не маяться со всем знакомым нам и очевидным прокатом, и сваркой по всей окружности стыка. Согласитесь, тогда у кабеля было бы слишком много «слабых» мест в конструкции.
Так вот. Металлическая ленточная заготовка проходит через специальный станок, натягивающий ее и имеющий с десяток-другой валиков, которые идеально ее выравнивают. После того, как лента выровнена, она подается на другой станок, где встречается с нашим пучком оптоволоконных нитей. Автомат на конвейере загибает ленту вокруг натянутого оптоволокна, создавая идеальную по форме трубку.
Вся эта, пока еще хрупкая, конструкция протягивается по конвейеру дальше, к электросварочному аппарату высокой точности, который на огромной скорости проводит сварку краев ленты, превращая ее в монолитную трубку, в которую уже заложен оптоволоконный кабель. В зависимости от тех. процесса, все это дело может заливаться гидрофобным заполнителем. Или не заливаться, тут уже все зависит от модели кабеля.
В целом, с производством все стало более-менее понятно. Различные марки оптоволоконного, в первую очередь, магистрального кабеля, могут иметь некоторые конструкционные отличия, например, по количеству жил. Тут инженеры не стали выдумывать велосипед и просто объединяют несколько кабелей поменьше в один большой, то есть такой магистральный кабель будет иметь не один, а, например, пять трубок с оптоволокном внутри, которые, в свою очередь, все также заливаются полиэтиленовой изоляцией и, при необходимости, армируются. Такие кабели называют многомодульными.
Одна из моделей многомодульного кабеля в разрезе
Многомодульные кабели, которые, в основной своей массе, и используются для протяженных магистралей, имеют еще одну обязательную конструктивную особенность в виде сердечника, или как его еще называют — центрального силового элемента. ЦСЭ используется как «каркас», вокруг которого группируют трубки с жилами оптоволокна.
К слову, пермский завод «Инкаб», производственный процесс которого представлен на гифках выше, со своими объемами до 4,5 тыс. километров кабеля в год — карлик, по сравнению с заводом того же инфраструктурного гиганта Alcatel, который может выдавать несколько тысяч километров оптоволоконного кабеля одним куском, который сразу же грузится на судно-кабелеукладчик.
Стальная трубка — это наименее радикальный вариант бронирования оптики. Для неагрессивных условий эксплуатации и монтажа часто применяют обычный изолирующий полиэтилен. Однако, это не отменяет того факта, что после изготовления такого кабеля его могут «обернуть» в бронирующую намотку из алюминиевой или стальной проволоки или тросов.
Бронирование кабеля с полиэтиленовой изоляцией на том же пермском заводе
Вывод
Как можно понять из материала выше, основным отличие различных видов оптоволоконного кабеля является их «обмотка», то есть то, во что упаковываются хрупкие стеклянные нити в зависимости от области применения и среды, в которой будет проводиться кабелеукладка.
Если вам понравился данный материал, то можете смело задавать вопросы в комментариях, опираясь на которые я постараюсь подготовить еще статью по этой теме.