ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к монтажным многожильным кабелям с поливинилхлоридной изоляцией и оболочкой, предназначенным, в частности для фиксированного межприборного монтажа электрических устройств, работающих при номинальном переменном напряжении до 500 В частоты до 1 мГц или постоянном напряжении до 750 В.
Известен электрический кабель, содержащий скрученные в сердечник многопроволочные токопроводящие жилы, изолированные поливинилхлоридным пластикатом, последовательно наложенные поверх сердечника электрический экран или поясную изоляцию в виде слоя из синтетического материала, полимерный заполнитель из композиции на основе смеси поливинилхлорида, полиэтилена и сэвилена, наполненной мелом, и защитную шланговую оболочку из поливинилхлоридного пластиката (патент РФ на полезную модель №41914, 2004).
К недостаткам известного кабеля следует отнести низкую помехозащищенность, высокое затухание сигналов, а также ограниченную область применения кабеля, который предлагается для монтажа электрических устройств.
Поставленная задача заключалась в разработке конструкции кабеля, имеющего высокую помехозащищенность, расширенный диапазон частот передаваемых электрических сигналов и повышение надежности систем автоматики, в которых применяется такой кабель, а также расширение его (функциональных возможностей, то есть использование в качестве кабелей связи, сигнализации и блокировки и т.п.
Технический результат достигается тем, что в электрическом кабеле, содержащем сердечник, состоящий из скрученных многопроволочных токопроводящих жил, каждая из которых покрыта изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, последовательно наложенные поверх сердечника поясную изоляцию из синтетического материала, полимерный заполнитель и защитную шланговую оболочку из поливинилхлоридного пластиката, изолированные токопроводящие жилы скручены между собой в группы из двух или из трех, или из четырех жил с шагом скрутки не более 100 D, где D - диаметр изолированной жилы, и группы скручены между собой в сердечник концентрическими повивами, поясная изоляция выполнена в виде обмотки полиэтилентерефталатной лентой или экструдирована из поливинилхлоридного пластиката, а заполнитель выполнен из поливинилхлоридного пластиката или невулканизированной резины.
Токопроводящая жила выполняется преимущественно из меди или луженой меди.
В кабель могут быть введены водоблокирующие элементы в виде ленты или нити или порошка в пространство между изолированными жилами в группах и/или в пространство между группами изолированных жил и/или в пространство между сердечником и шланговой оболочкой.
Кабель может дополнительно содержать электрический экран, снабженный однопроволочным или многопроволочным медным или луженым медным проводником и расположенный поверх поясной изоляции.
В этом случае в пространство между сердечником и экраном может быть введен водоблокирующий элемент в виде ленты, или нити, или порошка.
По меньшей мере одна группа изолированных жил может содержать электрический экран, снабженный однопроволочным или многопроволочным медным, или медным луженым проводником и изолированный снаружи обмоткой полиэтилентерефталатной пленкой.
Электрический экран, наложенный как поверх поясной изоляции, так и поверх группы изолированных жил, может иметь разное выполнение.
Так, он может быть выполнен из оплетки из медной или луженой медной проволоки, кроме того, из медной или из алюминиевой фольги, а также, из алюмополиэтилентерефталатной пленки.
Для удобства эксплуатации кабеля токопроводящие жилы могут иметь индивидуальную расцветку изоляции.
При этом предпочтительно выполнение расцветки изоляции таким количеством однородных цветов, которое является достаточным для различия групп между собой по комбинации цветов изоляции и для различия жил между собой по цвету изоляции внутри каждой группы. Такое выполнение расцветки изоляции приводит к минимизации количества используемых цветов.
Согласно настоящей полезной модели, кабель, как неэкранированный, так и содержащий экран поверх поясной изоляции или поверх группы изолированных жил, может быть дополнительно снабжен металлической броней, выполненной из оплетки стальной оцинкованной проволокой или обмотки стальной оцинкованной лентой, и внешней оболочкой, выполненной из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 30.
В этом случае в пространство между шланговой оболочкой и броней может быть введен водоблокирующий элемент в виде ленты или нити или порошка.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображен электрический монтажный кабель в разрезе.
Кабель содержит скрученные в группы токопроводящие жилы (1), покрытие изоляцией (2), экран (3), с проводником (4), изолированный обмоткой (5) полиэтилентерефталатной пленкой, поясную изоляцию (6), полимерный заполнитель (7), защитную шланговую оболочку (8), водоблокирующий элемент (9), металлическую броню (10), внешнюю оболочку (11).
Ниже приводятся сведения, подтверждающие промышленную применимость полезной модели.
Все материалы, используемые при изготовлении кабеля выпускаются отечественной промышленностью и соответствуют утвержденной нормативно-технической документации на них.
Водоблокирующие элементы достаточно широко применяются в кабельной технике. Их изготавливают из синтетических материалов, способных абсорбировать влагу. За счет увеличения объема обычно в 4 и более раз эти материалы препятствуют дальнейшему проникновению влаги внутрь кабеля.
Технология изготовления кабеля базируется на использовании промышленного кабельного оборудования и заключается в следующем:
- токопроводящие жилы (1) изолируются полимерной изоляцией (2) на экструзионной линии, имеющий экструдер с диаметром шнека 45-120 мм;
- изолированные жилы (1) скручиваются в группы, при необходимости, вместе с водоблокирующим элементом (9), например, нитями из водоблокирующего материала, и группы, при необходимости, обматываются нитями из водоблокирующего материала, и скручиваются в сердечник на крутильной машине рамочного или фонарного типа;
- наложение поясной изоляции (6), полимерного заполнителя (7) совмещается с наложением защитной шланговой оболочки (8) на экструзионной линии, имеющей экструдер с диаметром шнека 90-250 мм;
- броня (10) накладывается на бронировочной машине, а внешняя оболочка на экструзионной линии.
2
Были проведены промышленные испытания частотных свойств трех наборов образцов кабеля, выполненного из двух групп изолированных медных луженых токопроводящих жил, каждая сечением 1,0 мм (скручены из 7 мягких медных луженых проволок каждая диаметром 0,4 мм в соответствие с классом жилы 3 по ГОСТ 22483-77), толщиной изоляции 0,5 мм, скрученных в пару, тройку или четверку и имеющего общий
для групп экран, выполненный из плотной оплетки медной проволокой толщиной 0,15 мм. Наборы отличались шагом скрутки жил в группу, в соответствие с приведенной ниже таблицей. Там же приведены фактические длины образцов в м.
Шаг скрутки,
Конструкция образов кабеля
мм
Набор 1
Набор 2
Набор 3
60
Две скрученных пары в общем экране. 230 м.
Две скрученных тройки в общем экране. 256 м.
Две скрученных четверки в общем экране. 178 м.
130
Две скрученных пары в общем экране. 199 м.
Две скрученных тройки в общем экране. 193 м.
Две скрученных четверки в общем экране. 182 м.
200
Две скрученных пары в общем экране. 261 м.
Две скрученных тройки в общем экране. 304 м.
Две скрученных четверки в общем экране. 227 м.
При этом, шаги скрутки выбраны с равномерными интервалами, перекрывающими практически всю область допустимых значений, учитывая, что шаг скрутки должен быть не более 100D, где D=2h+d=2,3 мм, h=0,5 мм, d=l,3 мм (согласно ГОСТ 22483-77, для жилы класса 3, скрученной из 7 проволок диаметром 0,4 мм).
Испытания образцов были проведены с целью определения возможности передачи данных по интерфейсам HART, RS-485 и другим, применяемым для современных средств автоматики и телемеханики.
Усредненные результаты измерения образцов кабеля, помещены в таблицу.
Погонная емкость паоы. нФ/км на частоте 1 кГц
130-150
Погонная индуктивность пары, мкГн/км
585-590
Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1кГц
0,078-0,087
Волновое сопротивление, Ом
65-80
Затухание дБ/км на частоте:100 кГц200 кГц500 кГц1 МГц
6-6,57,7-8,313,6-14,524,5-26,0
Переходное затухание между парами, парами в соседних тройках или четверках кабеля на частотах 1 МГц, дБ
30-38
Задержка распространения сигнала на частоте 0,5 МГц мкс/км
6,3-6,6
Проведенные измерения частотных свойств образцов кабеля позволяют сделать вывод о возможности использования кабеля для подключения датчиков с токовым выходом (4-20) мА и HART-интерфейсом, а также для организации цифровых каналов связи по интерфейсам RS-485, RS-422, RS-232 и аналогичным на скоростях не менее 57600 бит/сек на расстояние до 2 км. Также были проведены испытания кабелей с иными комбинациями токопроводящих жил в группах, вариантами экранирования, показавшие близкие с приведенными результаты.
В отличие от известного кабеля, данный кабель может применяться не только для монтажа электрических установок, но и в контрольно-измерительных системах и системах промышленной автоматики и телемеханики для передачи цифровых сигналов на значительные расстояния с высокой надежностью, как кабель связи, сигнализации и блокировки.