Хронологически третьим, но, пожалуй, сегодня первым по значимости

типом изоляции современных городских телефонных кабелей является сплошная

полиэтиленовая. Благодаря редкому сочетанию отличных электроизоляционных,

физико-механических и химических свойств полиэтилен получил в кабельной

технике широкое распространение. Главным среди многих преимуществ

полиэтиленовой изоляции перед трубчато-бумажной и бумаго-массной является

ее негигроскопичность. Полиэтилен не поглощает влагу. Применение не

боящейся увлажнения полиэтиленовой изоляции позволило отказаться от

обязательной свинцовой оболочки и заменить ее пластмассовой, также

полиэтиленовой. Несмотря на перечисленные выше достоинства полиэтилена,

оказалось, что эквивалентная диэлектрическая проницаемость у полиэтиленовой

изоляции выше. В результате – увеличение рабочей емкости сплошной

полиэтиленовой изоляции по сравнению с воздушно-бумажной и, следовательно,

коэффициента ослабления кабелей. Чтобы сохранить рабочую емкость

неизменной, приходится несколько увеличивать толщину изоляции и, значит,

диаметр кабелей.

Противоречие разрешила пористая полиэтиленовая изоляция. Если в

полиэтилен в процессе его наложения на жилу посредством выдавливания на

червячных процессах – экструдерах добавить гранулы пенообразующих веществ

–порофоров, то при нагревании изоляции в головке экструдера, где

температура 200-230(С, порофоры разлагаются с выделением летучих

составляющих. В изоляции образуются не сообщающиеся между собой поры

размером 20-100 мкм.

Благодаря воздуху в своем составе пористая полиэтиленовая изоляция

сравнялась по электрическим и конструктивным параметрам с воздушно-

бумажной. Однако, существуют три «но» пористой полиэтиленовой изоляции

сравнительно со сплошной: большая влагопоглощаемость, которая может

привести к потере электроизоляционных свойств, меньшая электрическая

прочность, меньшая механическая прочность.

В 1964г. английский инженер Георг Додд предложил заполнять свободный

объем кабелей, на долю которого приходится около 40( общего объема

сердечника, вязким компаундом на основе продуктов перегонки нефти –

петролатумом, или «нефтяным желе» из смеси микрокристаллических нефтяных

парафинов и масел. Опыт эксплуатации показал, что петролатум действительно

не пускает влагу в кабель, но сам не прочь пообщаться с пористой изоляцией,

проникнуть насколько возможно в ее поры. Подобное взаимодействие приводит к

тому, что свойства изоляции ухудшаются, она преждевременно старится.

В начале 1970г. канадские специалисты предложили комбинированную

пористо – сплошную полиэтиленовую изоляцию. Внутренний пористый слой, на

долю которого приходится 80( всей толщины изоляции, обеспечивает ее

достаточно низкую диэлектрическую проницаемость. Внешний тонкий сплошной

слой служит преградой, препятствующей контакту между заполнителем и

внутренним пористым слоем.

Конструкция оболочки. (Сочетание типов изоляции и оболочки – стр. 204)

Попытки избавления от дефицитной свинцовой оболочки были предприняты в

конце 1930-х и в 1940-е годы. В качестве заменителей свинца пробовали

различные материалы, в частности одну из первых промышленных пластмасс –

поливинилхлорид. Но пока изоляция жил оставалась воздушно – бумажной, ни

одна из конструкций оболочек не могла предотвратить попадания влаги в

кабель.

Возможность применения невлагоемкой полиэтиленовой изоляции сразу

облегчила решение задачи. В 1948г. появились кабели в оболочке под

названием «Алюминий - ПолиЭТилен». Конструкция «алпэт» объединяла два

самостоятельных разнородных элемента кабеля: алюминиевый экран и просто

полиэтиленовую экструдированную, то есть выпрессованную оболочку.

Назначение экрана – защищать цепи связи от мешающего и даже порой опасного

влияния внешних магнитных полей, возбуждаемых линиями электропередачи,

контактной сетью электрифицированных на переменном токе железных дорог,

мощными радиостанциями.

Сочетание полиэтиленовой оболочки с полиэтиленовой изоляцией (и

обязательно с алюминиевым экраном) явилось основой классической

современной конструкции городских телефонных кабелей. Поливинилхлоридную

оболочку, а иногда и изоляцию применяют в кабелях, прокладываемых в

пожароопасных местах. В отличие от полиэтилена, поливинилхлорид не

распространяет горения.

Новым явилась не только пластмассовая оболочка, но и конструкция

алюминиевого экрана, который накладывался не традиционным методом

спиральной обмотки, а продольно. Алюминиевая лента толщиной 0,2мм – гладкая

в самых тонких кабелях и с мелкой поперечной гофрировкой во всех кабелях с

диаметром сердечника свыше 15 мм – располагается по отношению к оси кабеля

продольно и сворачивается вокруг движущегося сердечника так, что ее края

взаимно перекрываются на 5-8 мм. Несмотря на простоту, как конструкции, так

и технологии наложения, пластмассовые оболочки все же значительно уступают

металлическим в главном – во влагозащитном действии. Через них проникают в

кабель пары воды.

В 1961г. английским инженером Д.В. Гловером была запатентована

алюмополиэтиленовая оболочка. Она представляет собой соединенные в одно

целое полиэтиленовую оболочку и алюминиевый экран. Но для экрана берется в

этом случае не просто алюминиевая лента, а покрытая с одной стороны или с

обеих сторон тонким (0,02-0,03 мм) слоем полиэтилена. Экран с односторонним

покрытием накладывается на сердечник так, чтобы полиэтиленовый слой был

сверху. В головке экструдера, где поверх экрана выпрессовывается

полиэтиленовая оболочка, при температуре 200-230(С оболочка и покрытие

экрана свариваются между собой, в результате оболочка как бы

металлизируется изнутри. Ее внутренний тонкий металлический слой служит

барьером на пути паров влаги, пытающихся проникнуть через оболочку внутрь

кабеля.

Конструкция оказалась вполне эффективной и весьма технологичной.

Продольное наложение на сердечник кабеля экранной ленты и экструдирование

полиэтиленовой оболочки совмещены в одном технологическом процессе. Для

паров влаги, прошедших сквозь толщу полиэтилена и «упершихся» в алюминиевый

барьер, остается единственный проход между перекрывающимися кромками

экранной ленты. При одностороннем покрытии алюминия полимером скорость

диффузии в среднем в 100 раз меньше, чем через обычную полиэтиленовую

оболочку. Значительно более эффективно двухстороннее покрытие, так как

полиэтиленовые пленки обеих кромок шва свариваются между собой, и парам

влаги приходится преодолевать узкий полиэтиленовый слой. Скорость диффузии

через такую оболочку замедляется в 15000 раз. Вот почему «барьер Гловера»

является предпочтительной модификацией полиэтиленовой оболочки.

Развитие конструкций сердечника всегда шло по пути увеличения

максимального числа пар и уменьшения диаметра токопроводящих жил. (Табл. 7,

стр. 205)

Процесс скрутки сердечников современных кабелей – многоступенчатый.

Сначала скручиваются так называемые элементарные пучки из 10 пар или 5

четверок. Число цепей в них соответствует емкости распределительных

коробок. Распределительные кабели с числом пар 10-100 скручиваются из

элементарных пучков. В кабелях для магистральных и соединительных линий с

числом пар от 100 и выше элементарные пучки сначала скручиваются в главные,

состоящие из 50 или 100 пар. Затем главные пучки скручиваются по

определенной системе в сердечник. Современные крутильные машины и

технологические приемы позволяют осуществлять две или даже три

последовательные операции скрутки одновременно, то есть совмещать их.

Междугородные кабели

Перейти от городских телефонных кабелей к междугородным позволили

теоретические исследования американского электротехника Михаила Пупина

(1858-1935), известные под названием «пупинизация». Использовав открытие

Хевисайда о возможности уменьшения потерь в линии путем искусственного

увеличения ее индуктивности, то самое условие RC=LG, Пупин предложил

включать в цепи кабеля специальные катушки индуктивности и рассчитал

оптимальное расстояние между ними. Индуктивность линии благодаря этому

могла быть повышена в десятки и сотни раз.

После изобретения Пупина датский инженер Карл Краруп разработал другой

способ искусственного увеличения индуктивности кабелей. Вместо того чтобы

через каждые 1,5-2 км включать в линию катушки индуктивности, он предложил

обматывать токопроводящие медные жилы тонкой лентой или проволокой из

стали, магнитные свойства которой в 100-200 раз сильнее, чем меди. А

индуктивность зависит от магнитной проницаемости. Толщина стальной ленты

или диаметр проволоки были 0,2-0,3 мм.

Эффективность крарупизации в несколько раз меньше, чем пупинизации,

так как стальная обмотка увеличивает индуктивность цепей лишь в 8-10 раз.

Но крарупизированные кабели оказались более удобными для подводной

прокладки.

Радикальное решение проблемы дальности связи принесли усилители.

В 1904г. английский физик и радиотехник Джон Флеминг изобрел первую

электронную двухэлектродную лампу – диод. В 1907г. американский радиотехник

Ли де Форест изобрел трехэлектродную лампу – триод. В ней между катодом и

анодом, ближе к катоду, была помещена также металлическая проволочная

сетка. При отрицательном потенциале на сетке она частично задерживала поток

электронов, стремящихся к аноду, при положительном потенциале, наоборот,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5