КАБЕЛЬ СВЯЗИ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ С ПЛЕНКО-ПОРИСТО-ПЛЕНОЧНОЙ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к кабелям связи низкочастотным с пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляцией в полиэтиленовой оболочке, в том числе и бронированным, предназначенным для каблирования телефонных и телеграфных узлов, устройств кабельных вводов и вставок в воздушные линии связи, устройств соединительных линий между АТС, а также АТС и МТС. Кабели могут применяться для соединительных линий с использованием отдельных цепей в диапазоне частот до 552 кГц (для передачи до 120 каналов тональной частоты). Рабочее напряжение кабелей до 430 В постоянного тока или до 300 В переменного тока номинальной частотой 50 Гц.
Кабели связи низкочастотные с пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляцией преимущественно применяются:
ТЗПпПэп - для прокладки в телефонной канализации, в трубах, блоках, коллекторах тоннелях и внутри помещений при отсутствии механических воздействий на кабель;
ТЗПпПэпБ - для прокладки в грунтах, если кабель не подвергается значительным растягивающим или сдавливающим усилиям;
ТЗПпПэпБГ - для прокладки в помещениях, тоннелях, и коллекторах, если кабель не подвергается большим растягивающим усилиям.
Известен кабель связи низкочастотный с кордельно-бумажной изоляцией в свинцовой оболочке (Белоруссов Н.И. и др. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.333, 365).
Использование кордельно-бумажной изоляции токопроводящих жил не позволяет получить стабильных электрических характеристик кабеля связи. Часто возникающие токи помех снижают качество передачи информации по линиям связи. На образование этих токов помех расходуется электромагнитная энергия, передаваемая по цепям, оказывающим влияние, что также приводит к увеличению потерь (затухания) при передаче сигналов по кабелям связи.
Кордельно-бумажная изоляция кабелей обладает высокой влагопроницаемостью, поэтому для защиты изоляции от влаги в процессе эксплуатации кабель снабжают оболочкой из наиболее влагонепроницаемого материала - свинцовой оболочкой. Но даже защита изоляции оболочкой из металла не исключает при прокладке и монтаже в условиях повышенной влажности (например, затяжных дождей) напитывания влагой изоляции, что также значительно снижает электрические характеристики кабеля связи.
Кроме того, существующие конструктивные элементы кабеля с кордельно-бумажной изоляцией в свинцовой оболочке, его габариты (наружный диаметр и масса кабеля) усложняют его монтаж и эксплуатацию.
Поставленная задача заключалась в разработке кабеля связи с повышенной надежностью, стабильностью и улучшением его электрических характеристик (емкость, емкостные связи, емкостная асимметрия, коэффициент затухания).
Технический результат - повышение надежности, стабильности и качества заданных электрических характеристик кабеля, уменьшение массы кабеля, снижение трудоемкости при его производстве, монтаже и эксплуатации - достигается применением в конструкции кабеля связи низкочастотного трехслойной пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляции, полиэтиленовой оболочки, экрана из алюмополиэтиленовой ленты и уменьшением шага скрутки изолированных токопроводящих жил в четверках.
При использовании в кабеле трехслойной пленко-пористо-пленочной изоляции из полиэтилена значительно увеличиваются надежность, качество и стабильность электрических характеристик кабеля связи. Вспененный слой изоляции (пористый полиэтилен) приводит к уменьшению диэлектрической проницаемости материала изоляции и снижению величины тангенса угла диэлектрических потерь, снижению материалоемкости и т.п. Процесс наложения пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляции менее сложен и трудоемок, не требует от работника постоянного внимания и того уровня квалификации, который необходим при наложении кордельно-бумажной изоляции, что снижает человеческий фактор на производстве.
Уменьшение шага скрутки изолированных токопроводящих жил в четверках в пределах от 100 до 300 мм (при этом шаги скрутки во всех четверках различны) также положительно влияет на стабильность и качество электрических характеристик кабеля (емкость, емкостные связи, емкостная асимметрия, коэффициент затухания).
Замена кордельно-бумажной изоляции влагостойкой пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляцией позволила заменить в кабелях защитную оболочку из свинца на полиэтиленовую оболочку. Для защиты кабеля от внешних помех в кабеле предусмотрен экран из алюмополиэтиленовой ленты, который накладывается на кабель полиэтиленовым слоем наружу. При наложении полиэтиленовой оболочки полиэтиленовый слой экрана и полиэтиленовая оболочка свариваются между собой, что защищает кабель от проникновения влаги при механических повреждениях в процессе прокладки и эксплуатации.
Применение пленко-пористо-пленочной изоляции и полиэтиленовой оболочки приводит к уменьшению наружного диаметра и массы кабеля, от чего кабель становится легче, что делает его монтаж и эксплуатацию более легкими и удобными. Кроме того, использование указанной изоляции и оболочки заявленной полезной модели значительно снижает себестоимость кабеля связи.
Кроме всего прочего, замена в кабелях таких материалов, как бумага и свинец, на полимерные материалы (полиэтилен) приводит к улучшению экологических факторов при производстве, улучшению условий труда, повышению производительности и сбережению природных ресурсов.
Конструкция кабеля приведена на примере кабеля связи марки ТЗПпПэп 4×4×0,9 в таблице 1.
Таблица 1
Параметры
ТЗПпПэп 4×4×0, 9
Диаметр однопроволочной токопроводящей жилы, мм
0,9
Суммарная толщина трехслойной изоляции, мм
0,5
Шаг скрутки жил в четверках, мм
100-300
Диаметр центрального заполнителя четверки, мм
0,8
Толщина экрана из алюмополимерной ленты, мм
0,15
Диаметр контактной проволоки, мм
0,4
Толщина наружной оболочки, мм
1,7
На прилагаемом чертеже (Фигура 1) кабель изображен в разрезе.
На однопроволочные токопроводящие жилы (1) накладывается пленко-пористо-пленочная изоляция (2), состоящая из трех слоев. Четыре изолированные жилы скручиваются в четверку (3) вокруг центрального заполнителя из полистирольной нити (4). Скрученная четверка обмотана по открытой спирали отличительной синтетической лентой или нитью (5). Четверки скручиваются в сердечник кабеля, на который накладывается поясная изоляция из полимерных лент (6). Поверх поясной изоляции одновременно накладывается продольно экран из алюмополимерной ленты с перекрытием (7) и оболочка из полиэтилена (8). Вдоль экрана прокладывают медную луженую контактную проволоку (9).
Все материалы, используемые при изготовлении кабелей, соответствуют утвержденной нормативно-технической документации на них.
Технология изготовления кабелей базируется на использовании промышленного кабельного оборудования.
Однопроволочные токопроводящие жилы из медной мягкой проволоки изготавливают из катанки медной по ГОСТ Р 53803-2010. Номинальный диаметр токопроводящей жилы - 0,90 или 1,2 мм. Жилы не должны иметь заусенцев, режущих кромок, обрывов, приводящих к повреждению изоляции. Служат для направления потока электрической энергии.
На токопроводящие жилы накладывается трехслойная пленко-пористо-пленочная изоляция, состоящая из: внутреннего слоя - из сплошного полиэтилена марки LE 8706, среднего слоя - из пористого (вспененного) полиэтилена марки НЕ 4873, наружного слоя - из сплошного полиэтилена марки НЕ 3366. Суммарная толщина изоляции составляет 0,5 мм. Изоляция не должна иметь разрывов, посторонних примесей и включений, на наружной поверхности изоляции не должно быть вмятин, наплывов и утолщений. Изоляция должна быть герметичной.
Четыре изолированные жилы скручиваются в четверку. Изолированные жилы в четверку скручены вокруг центрального заполнителя из полистирольной нити диаметром 0,8 мм. Шаги скрутки изолированных жил в различных четверках различаются и должны быть в пределах от 100 до 300 мм. Номинальное число четверок в кабелях - 1, 3, 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37, 52, 61, 80, 102, 114.
В четверке две жилы, расположенные по диагонали, образуют рабочую пару. Изоляция жил первой пары четверки должна иметь красный и желтый (натуральный) цвета, второй пары - синий (голубой) и зеленый.
Скрученная четверка обмотана по открытой спирали отличительной синтетической лентой или нитью. Цвета лент и нитей (отличительных элементов) всех четверок должны быть различными для четверок с различными шагами скрутки. Яркая расцветка изоляции жил и отличительная расцветка всех четверок в кабеле служит для обеспечения выполнения требований по электробезопасности и облегчает работу при монтаже кабеля.
Четверки скручиваются в сердечник кабеля с шагом скрутки не более 30 диаметров по скрутке кабеля. Смежные четверки в сердечнике кабеля имеют различные шаги скрутки. На сердечник накладывается поясная изоляция из полимерных лент. Применение бумажных лент не допускается, так как при закачке воздухом и монтаже кабеля бумага впитывает влагу, что значительно ухудшает электрические характеристики кабеля.
Поверх поясной изоляции одновременно накладывается продольно экран из алюмополимерной ленты толщиной 0,15 мм с перекрытием и оболочка из полиэтилена. Толщина оболочки - 1,7 мм. Вдоль экрана прокладывают медную луженую контактную проволоку диаметром не менее 0,4 мм.
В кабелях марок ТЗПпПэпБ и ТЗПпПэпБГ на полиэтиленовую оболочку накладываются защитные покровы по ГОСТ 7006-72 типов: для кабелей с защитным покровом типа Б - из подушки, двух стальных лент номинальной толщиной 0,5 мм и наружного защитного покрова; для кабелей с защитным покровом типа БГ - из подушки и двух стальных лент с предварительно нанесенным цинковым покрытием.
Проведенные испытания заявленной модели подтвердили ее соответствие требованиям, предъявляемым к кабелям связи низкочастотным, и заданные электрические параметры:
Наименование параметров
Электрические параметры
известного кабеля марки ТЗ
кабеля марки ТЗПпПэп
1. Рабочая емкость. нФ/ км
-
32,11-32,23
2. Емкостные связи. пФ, не более:
К1
260
200
К9 - К12
180
115
3.Емкостная ассиметрия, пФ, не более
1000
440
Наименование параметров
Электрические параметры
известного кабеля марки ТЗ
кабеля марки ТЗПпПэп
4. Коэффициент затухания на частоте 150 кГц, дБ/км
-
2,65
5. Волновое сопротивление. Ом
160±10
155
За счет того, что элементами конструкции являются трехслойная пленко-пористо-пленочная изоляция из полиэтилена, уменьшенный шаг скрутки изолированных токопроводящих жил в четверках в пределах от 100 до 300 мм, полиэтиленовая оболочка и экран из алюмополиэтиленовой ленты, у заявленных кабелей связи значительно увеличились надежность, качество и стабильность электрических характеристик; значительно повысилась адгезия между проводником и изоляцией и исключено попадание влаги между изоляцией и проводником из-за отсутствия открытых пор вокруг последнего; существенно уменьшена диэлектрическая проницаемость материала изоляции, снижена величина тангенса угла диэлектрических потерь, снижена материалоемкость. Менее трудоемкий и более совершенный процесс наложения пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляции и полиэтиленовой оболочки снижает человеческий фактор на производстве. Уменьшение шага скрутки токопроводящих жил положительно влияет на улучшение электрических параметров кабеля, а уменьшение массы кабеля значительно облегчает его монтаж и эксплуатацию. Применение экрана из алюмополиэтиленовой ленты позволяет защитить кабель от внешних помех. Сваривание полиэтиленового слоя экрана с полиэтиленовой оболочкой защищает кабель от проникновения влаги при механических повреждениях в процессе прокладки и эксплуатации.