Тема: Виды и элементы кабельных линий

Кабель - это конструкция, состоящая из скрученных вместе изолированных проводников, заключенных в общую влагонепроницаемую, зашитую оболочку и броневые покровы.

Преимущества КЛ по отношению к ВЛ:

1) Возможна прокладка в любых условиях, т.е. прокладка в земле, под водой, на опорах, в зданиях, в сооружениях и т.д.

2) КЛ в меньшей степени подвержены атмосферным воздействиям, не влияет влажность, гололед.

3) КЛ и их электрические параметры мало зависят от климатических условий (температуры).

4) Срок службы КЛ составляет 40¼50 лет (для сравнения: у ВЛ - 20¼25 лет).

5) По КЛ можно передавать широкий спектр частот, и как следствие этого: организовывать большое число каналов.

6) Металлические покровы кабеля снижают электромагнитные влияния, поэтому КЛ можно прокладывать при различных видах тяги.

7) Меньшая стоимость канало- километра.

Кабельные линии - основной вид направляющих систем.

По применению кабели подразделяются на два типа:

- Кабели сильного тока — используется в энергетике, основной показатель этих кабелей: большая передаваемая мощность и высокий КПД.

- Слаботочные кабели — используется для передачи сигналов. Это кабели автоматики и кабели связи. Основная характеристика- малая степень затухания сигналов при распространении.

Типовая конструкция кабеля

Кабель показывают в виде т.н. разделки на конус:

 

1 - сердечник кабеля (совокупность изолированных жил). Если конструкция жил и изоляции одинаковы, то сердечник называется однородным, в обратном случае- неоднородным.

2 - поясная изоляция

3 - кабельная оболочка (металлическая)

4 - изолирующий слой - битумный подклеивающий состав

5 - бронепокровы - металлические

6 - антикоррозийные покрытия.

Сердечник кабеля

 

Основное назначение: передача полезной информации: сигналов автоматики, связи с малым затуханием и искажением формы.

Сердечник состоит из совокупности жил. Материал жил кабеля автоматики и связи – медь; диаметр в зависимости от области использования:

1 - Городские: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 [мм] обычно - 0,5

2 - Магистральные: 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3 [мм] обычно - 0,9; 1,2

 

Жилы определяют параметры передачи, а именно: сопротивление и индуктивность – кабель работает в широком спектре частот.

 

 

, при f=0 w®¥

1) При рассмотрении функции сопротивления от частоты R(f) проявляются два эффекта - скин-эффект - поверхностный эффект, заключается в вытеснении тока на поверхность проводника с ростом частоты, т.е. плотность тока на поверхности с ростом частоты растет. Это приводит к уменьшению эффективного сечения и росту сопротивления. Другой эффект: эффект близости (электромагнитный эффект). Т.к. сердечник кабеля состоит из нескольких жил (проводников), которые оказывают электромагнитные влияния друг на друга.

2) Индуктивность жил кабеля определяется магнитным полем, которое возникает в сердечнике. С ростом частоты магнитное поле как бы “стягивается” к проводнику; за счёт этого индуктивность с ростом частоты будет уменьшатся, (поскольку рамка которая охватывает магнитное поле уменьшается).

Изоляция жил кабеля

Изоляция жил кабеля определяет поперечные параметры цепи передачи:

G,[См/км] и C,[Ф/км] - определяют затухание сигнала при распространении.

Поперечные параметры зависят от величин:

- диэлектрической проницаемости – e

- удельного сопротивления – r

- тангенса угла диэлектрических потерь – tgd

Требования к параметрам при разработке кабеля:

1) e - определяет ВЧ-потери в изоляции. Чем больше e, тем больше потери, поэтому стремятся устремить e®1.

2) r-определяет утечку тока, чем больше утечка тока, тем больше затухание, поэтому r изоляции должно быть очень большим: r=10¹⁴¸10¹⁵,Ом.

3) tgd- определяет качество изоляции, чем больше tgd, тем больше потери, поэтому стремятся уменьшить: tgd ®0(10^-4¸10^-5).

tgd непосредственно определяет величину проводимости изоляции:

 

(1)

 

Из (1) следует, что проводимость изоляции с ростом частоты будет увеличиваться.

Из 4-х первичных параметров сердечника только один не зависит от частоты – ёмкость - С.

С определяется геометрическим расположением проводников и величиной e.