Кабель монтажный преимущественно взрывобезопасный для низкоскоростных систем автоматики (варианты)
Владельцы патента RU 2417469:
ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СИМПЭК" (RU)
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СПЕЦСВЯЗЬМОНТАЖКОМПЛЕКТ" (RU)
Изобретение относится к кабелям монтажным преимущественно взрывобезопасным для низкоскоростных систем автоматики. Сердечник кабеля включает четное число изолированных однопроволочных или многопроволочных медных или медных луженых токопроводящих жил. По сердечнику наложены общий экран и экструдированная полимерная влагозащитная оболочка. Сечение токопроводящих жил выбирают из определенного ряда, и по материалу изоляции представлено два варианта. В первом варианте изоляция выбрана комбинированной из чередующихся слоев сплошного и пористого полиэтилена. Во втором варианте изоляция выбрана из сшитого полиэтилена. В обоих вариантах различным сечениям соответствуют свои величины толщин изоляции. Применение кабелей монтажных преимущественно взрывобезопасных для низкоскоростных систем автоматики промышленных производств позволит организовать цифровую передачу сигналов автоматики во взрывоопасных зонах промышленных производств с одновременной передачей по каждой паре информационных сигналов и электропитания для исполнительных устройств с большой скоростью передачи информации. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано в конструкциях кабелей, применяемых в низкоскоростных системах автоматики промышленного производства, например, под наименованием RS-485, преимущественно для использования во взрывоопасных зонах.
В настоящее время для организации цепей автоматики промышленных производств во взрывоопасных зонах в системах с цифровой передачей информации используются кабели, обеспечивающие передачу сигналов со скоростью 31,25 кбит/с по протоколам «Profibus PA» или «Foundation Fieldbus». Требования к кабелю изложены, например, в документе «AG-163 Руководство по применению искробезопасных 31,25 кбит/с систем «Foundation Fieldbus». Известен кабель марки «Unitronic® bus PA» группы компаний «ТЕРМОКУЛ» (журнал «Кабели и провода» №1 (290), 2005 г. статья «Unitronic® bus PA - кабель для качественно новых уровней автоматизации»). Кабель состоит из двух многопроволочных изолированных жил, скрученных в пару с поясной изоляцией из полимерной пленки поверх пары, экрана в виде оплетки из медной проволоки и внешней оболочки из поливинилхлоридного пластиката синего или черного цветов. Основным параметром является волновое сопротивление (100±20) Ом при частоте 31,25 кГц.
Однако основной тенденцией в развитии средств промышленной автоматики является увеличение скорости передачи информации. Известна система передачи под названием «RS-485» по американскому стандарту «Приложение к руководству для TIA/EIA-485-A», рассчитанная на передачу сигналов со скоростью до 10 Мбит/с. Ее недостатком является отсутствие четко сформулированных требований к кабелям для передачи информационных сигналов.
В развитие требований к системам промышленной автоматики в 2003 г. был опубликован международный стандарт МЭК 61158-2, в котором четко сформулированы требования к кабелям для низкоскоростной системы (до 76,8 кбит/с, RS-485 тип 4) и к кабелям для высокоскоростной системы (до 5 Мбит/с, RS-485 тип 6). Причем требования к кабелям содержат диапазон допустимых значений волнового сопротивления: для низкоскоростных систем волновое сопротивление должно быть в диапазоне от 100 до 120 Ом на частоте 1 МГц при минимальном сечении токопроводящих жил 0,22 мм2, для высокоскоростных систем волновое сопротивление должно быть в диапазоне от 135 до 165 Ом при частотах от 3 до 20 МГц и минимальном сечении токопроводящих жил 0,34 мм2. Волновое сопротивление однозначно связано с диаметром (сечением) токопроводящих жил и толщиной изоляции, при заданном значении диэлектрической постоянной изоляции. Поэтому при выбранном сечении и требуемом волновом сопротивлении номинальная толщина изоляции оказывается заданной. При этом допустимый разброс отклонений от номинальной толщины изоляции является параметром неоднозначным, зависящим от многих факторов.
Кабели для низкоскоростных систем при одинаковых сечениях токопроводящих жил и одинаковых материалах изоляции имеют меньшую среднюю толщину изоляции, меньшие конструктивные размеры и материалоемкость, чем кабели для высокоскоростных систем, и, соответственно более экономичны. Таким образом, кабели для низкоскоростных систем и кабели для высокоскоростных систем имеют разные области применения, определяемые экономическими составляющими конкретных объектов. Далее речь пойдет только о кабелях для низкоскоростных систем.
В системах автоматики так называемые ведомые устройства, помимо информационной функции зачастую выполняют исполнительную функцию. Например, задвижка (или клапан), которая имеет информационный блок с датчиками контролируемых параметров, выполняет, кроме того, функцию перекрывания потока газа под давлением или нефтепродуктов в трубах, требующих значительных механических усилий, а значит, и потребляемой электроэнергии.
Недостаток вышеуказанных кабелей заключается в том, что они служат только для передачи информационных сигналов. При этом передача электроэнергии производится по другим кабелям.
Из теории связи (Ю.С.Шинаков, Ю.М.Колодяжный, «Теория передачи сигналов электросвязи», М.: «Радио и связь», 1989 г.) известно, что по одной паре проводов сигналы разных частот могут передаваться одновременно, а на другом конце линии разделяться с помощью фильтров. В компьютерных сетях подача электропитания по информационным кабелям осуществляется в настоящее время. Однако, так как потребляемая мощность компьютерами в подобных сетях невелика, то передача электропитания производится по информационному кабелю без внесения в него конструктивных изменений.
В системах автоматики потребляемая исполнительными устройствами мощность значительно различается и достаточно велика, поэтому требуется конструктивное изменение информационных кабелей. Из теории силовых кабелей (Ю.Т.Ларина «Силовые кабели и кабельные линии», М.: «Энергоатомиздат», 1984 г.) известно, что передаваемая мощность определяется током, протекающим по кабелю, а ток определяется конструктивными параметрами токопроводящих жил и материалом изоляции, ограничивающими ток (за счет выделяющегося в жилах тепла) максимально допустимым тепловым режимом.
Так, например, при использовании изоляции из поливинилхлоридного пластиката максимально допустимая в длительном режиме температура токопроводящей жилы составляет 80°С. Поэтому, при необходимости увеличения передаваемой мощности по кабелю, используют кабель с токопроводящими жилами большего сечения. Ряд таких сечений стандартизован в ГОСТ 22483-77 «Жилы токопроводящие медные и алюминиевые для кабелей, проводов и шнуров. Основные параметры, технические требования».
Таким образом, для использования в системах автоматики RS-485 появляется ряд кабелей, для которых к нормируемому сечению токопроводящих жил должна быть подобрана соответствующая толщина изоляции с некоторыми предельно допустимыми отклонениями от нее, чтобы выполнялось требование одновременной передачи электропитания и информационных сигналов, в том числе, в цифровой форме.
Сущность предлагаемого изобретения выражается в создании кабеля монтажного преимущественно взрывобезопасного для низкоскоростных систем автоматики, обеспечивающего возможность одновременной передачи электрической энергии (разного уровня) с передачей информационных сигналов в системах автоматики RS-485 типа 4 в соответствии с публикацией МЭК 61158-2.
Технический результат достигается тем, что предлагается кабель монтажный преимущественно взрывобезопасный для низкоскоростных систем автоматики, состоящий из сердечника с четным числом изолированных полимером однопроволочных или многопроволочных медных или медных луженых токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, общего экрана, наложенного поверх сердечника, и экструдированной полимерной влагозащитной оболочки.
Отличие заключается в том, что в зависимости от типа изоляционного полимера для каждого из ряда значений сечений токопроводящих жил выбран допустимый диапазон толщин изоляции, который обеспечивает для данного кабеля попадание значения волнового сопротивления в диапазон от 100 до 120 Ом на частоте 1 МГц.
В связи с тем что применяется два типа изоляционных полимеров, заявка на изобретение представлена в виде вариантов.
В первом варианте изоляция выполнена комбинированной из чередующихся слоев из сплошного и пористого полиэтилена. Применение изоляции из чередующихся слоев сплошного и пористого полиэтилена целесообразно при прокладке кабелей в зонах, расположенных на открытой местности, где не предъявляются требования пожарной безопасности (например, для подключения датчиков исполнительных устройств вдоль трубопроводов). Кабель с такой изоляцией имеет минимальный коэффициент затухания, что позволяет прокладывать его на участках большей длины. Сечение токопроводящих жил выбрано из ряда 0,22 или 0,35, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,2, или 1,5 мм2. Причем сечению 0,22 мм2 соответствует диапазон допустимых значений толщин изоляции от 0,15 до 0,9 мм, сечению 0,35 мм2 - диапазон толщин от 0,15 до 1,0 мм, сечению 0,5 мм2 - диапазон толщин от 0,15 до 1,1 мм, сечению 0,75 мм2 - диапазон толщин от 0,15 до 1,2 мм, сечению 1,0 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,4 мм, сечению 1,2 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,5 мм, сечению 1,5 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,6 мм.
С целью предотвращения распространения влаги по сердечнику в случае повреждения влагозащитных наружных покровов целесообразно в воздушные промежутки сердечника ввести водоблокирующие нити.
С целью предотвращения оплавления изоляции при наложении влагозащитной оболочки на каждую пару и на сердечник целесообразно наложить поясную изоляцию в виде обмотки полимерной лентой с перекрытием.
Для предотвращения распространения влаги под поясной изоляцией пар в случае повреждения влагозащитных наружных покровов целесообразно в пространство, ограниченное поясной изоляцией пар, ввести дополнительно водоблокирующие нити.
С целью организации схем заземления по экрану каждой пары, а также для предотвращения взаимных электромагнитных влияний пар в сердечнике друг на друга, целесообразно при числе пар более одной на каждую пару дополнительно наложить индивидуальный экран, а поверх экранов наложить экструдированную полимерную оболочку или поясную изоляцию обмоткой полимерной лентой с перекрытием. Причем толщину оболочки или поясной изоляции по индивидуальному экрану целесообразно выбрать такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между любыми индивидуальными или между любыми индивидуальными и общим экранами, необходимое для обеспечения требования для искробезопасных цепей по ГОСТ Р 51330.13-99.
С целью защиты от внешних и внутренних электромагнитных воздействий преимущественно в диапазоне высоких частот экраны общий и индивидуальный целесообразно выполнять из металлополимерной ленты, наложенной продольно или в виде обмотки с перекрытием металлом внутрь с проложенной под экраном дренажной жилой из медных или медных луженых проволок.
С целью защиты от внешних и внутренних электромагнитных воздействий преимущественно в диапазоне низких частот общий и индивидуальные экраны целесообразно выполнять в виде оплетки из медных или медных луженых проволок.
С целью защиты от внешних и внутренних электромагнитных воздействий в широком диапазоне частот, охватывающем и низкие, и высокие частоты, общий и индивидуальные экраны целесообразно выполнять в виде оплетки из медных или медных луженых проволок, а под оплетку дополнительно проложить слой из металлополимерной ленты продольно или обмоткой с перекрытием металлом кверху.
С целью компактности формирования сердечника и улучшения технологичности конструкции при числе пар более одной, пары в сердечнике целесообразно скрутить между собой, причем с целью дополнительной защищенности от взаимных электромагнитных влияний пар в сердечнике друг на друга шаги скрутки в соседних парах выполнить взаимно неравными и взаимно некратными. С той же целью шаги скрутки пар ограничены длиной - не более 100 мм.
С целью защиты от влаги при прокладке на открытой местности в кабельных коробах и при подвеске вдоль сооружений, а также от солнечного излучения, целесообразно оболочку кабеля изготавливать из светостабилизированных полиэтилена или полиуретана. Причем кабель с оболочкой из светостабилизированного полиуретана целесообразно применять в случае подвески при наличии ветровых нагрузок.
Для предотвращения распространения влаги под влагозащитной оболочкой в случае нарушения ее целостности, целесообразно под оболочкой проложить водоблокирующий слой.
Для эксплуатации в условиях воздействия на кабель раздавливающих усилий с целью обеспечения радиальной прочности целесообразно поверх влагозащитной оболочки проложить броню в виде оплетки или обмотки из круглых стальных оцинкованных или нержавеющих проволок или продольно из металлополимерной гофрированной ленты с перекрытием, а для защиты брони - поверх нее влагозащитный шланг из материала однородного с материалом влагозащитной оболочки.
Для предотвращения распространения влаги под броней в случае нарушения целостности влагозащитного шланга целесообразно под броней проложить водоблокирующий слой.
Во втором варианте изоляция выполнена из сшитого полиэтилена, разрешенного к применению во взрывоопасных зонах техническим циркуляром Ассоциации «Росэлектромонтаж» №14/2006 от 16.10.2006 г. «О применении кабелей из сшитого полиэтилена в кабельных сооружениях, в том числе во взрывоопасных зонах», одобренном Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена целесообразно использовать во взрывоопасных зонах, территориально расположенных в производственных помещениях. Сечение токопроводящих жил выбрано из ряда 0,22 или 0,35, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,2, или 1,5 мм2. Причем сечению 0,22 мм2 соответствует диапазон допустимых значений толщин изоляции от 0,2 до 1,0 мм, сечению 0,35 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,1 мм, сечению 0,5 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,2 мм, сечению 0,75 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,4 мм, сечению 1,0 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,5 мм, сечению 1,2 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,7 мм, сечению 1,5 мм2 - диапазон толщин от 0,3 до 1,9 мм.
С целью предотвращения распространения влаги по сердечнику в случае повреждения влагозащитных наружных покровов целесообразно в воздушные промежутки сердечника ввести водоблокирующие нити.
С целью предотвращения оплавления изоляции при наложении влагозащитной оболочки на каждую пару и на сердечник целесообразно наложить поясную изоляцию в виде обмотки полимерной лентой с перекрытием.
Для предотвращения распространения влаги под поясной изоляцией пар в случае повреждения влагозащитных наружных покровов целесообразно в пространство, ограниченное поясной изоляцией пар, ввести дополнительно водоблокирующие нити.
С целью организации схем заземления по экрану каждой пары, а также для предотвращения взаимных электромагнитных влияний пар друг на друга, в сердечнике целесообразно при числе пар более одной на каждую пару дополнительно наложить индивидуальный экран, а поверх экранов наложить экструдированную полимерную оболочку или поясную изоляцию обмоткой полимерной лентой с перекрытием. Причем, толщину оболочки или поясной изоляции по индивидуальному экрану целесообразно выбрать такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между любыми индивидуальными или между любыми индивидуальными и общим экранами, необходимое для обеспечения требования для искробезопасных цепей по ГОСТ Р 51330.13-99.
С целью защиты от внешних и внутренних электромагнитных воздействий преимущественно в диапазоне высоких частот экраны общий и индивидуальный целесообразно выполнять из металлополимерной ленты, наложенной продольно или в виде обмотки с перекрытием металлом внутрь с проложенной под экраном дренажной жилой из медных или медных луженых проволок.
С целью защиты от внешних и внутренних электромагнитных воздействий преимущественно в диапазоне низких частот общий и индивидуальные экраны целесообразно выполнять в виде оплетки из медных или медных луженых проволок.
С целью защиты от внешних и внутренних электромагнитных воздействий в широком диапазоне частот, охватывающем и низкие, и высокие частоты, общий и индивидуальные экраны, целесообразно выполнять в виде оплетки из медных или медных луженых проволок, а под оплетку дополнительно проложить слой из металлополимерной ленты продольно или обмоткой с перекрытием металлом кверху.
С целью компактности формирования сердечника и улучшения технологичности конструкции при числе пар более одной, пары в сердечнике целесообразно скрутить между собой, причем с целью дополнительной защищенности от взаимных электромагнитных влияний пар в сердечнике друг на друга, шаги скрутки в соседних парах выполнить взаимно неравными и взаимно некратными. С той же целью шаги скрутки пар ограничены длиной - не более 100 мм.
С целью защиты от влаги при прокладке на открытой местности в кабельных коробах и при подвеске вдоль сооружений, а также от солнечного излучения, целесообразно оболочку кабеля изготавливать из светостабилизированных безгалогенной полимерной композиции с кислородным индексом не менее 35 или специального технического полиуретана с кислородным индексом не менее 29. Причем кабель с оболочкой из светостабилизированного специального технического полиуретана целесообразно применять в случае подвески при наличии ветровых нагрузок.
Для предотвращения распространения влаги под влагозащитной оболочкой в случае нарушения ее целостности, целесообразно под оболочкой проложить водоблокирующий слой.
Для эксплуатации в условиях воздействия на кабель раздавливающих усилий с целью обеспечения радиальной прочности, целесообразно поверх влагозащитной оболочки проложить броню в виде оплетки или обмотки из круглых стальных оцинкованных или нержавеющих проволок или продольно из металлополимерной гофрированной ленты с перекрытием, а для защиты брони - поверх нее влагозащитный шланг из материала, однородного с материалом влагозащитной оболочки.
Для предотвращения распространения влаги под броней в случае нарушения целостности влагозащитного шланга целесообразно под броней проложить водоблокирующий слой.
Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером выполнения, представленным на Фиг.1 поперечного сечения кабеля монтажного преимущественно взрывобезопасного для низкоскоростных систем автоматики с двумя индивидуально экранированными парами и общим экраном.
Кабель состоит из двух пар многопроволочных медных луженых токопроводящих жил 1, изолированных сшитым полиэтиленом 2. Сечение токопроводящих жил выбрано из ряда 0,22 или 0,35, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,2, или 1,5 мм2. Причем сечению 0,22 мм2 соответствует диапазон допустимых значений толщин изоляции от 0,2 до 1,0 мм, сечению 0,35 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,1 мм, сечению 0,5 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,2 мм, сечению 0,75 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,4 мм, сечению 1,0 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,5 мм, сечению 1,2 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,7 мм, сечению 1,5 мм2 -диапазон толщин от 0,3 до 1,9 мм. Изолированные жилы скручены между собой попарно. Поверх каждой пары полимерной лентой обмоткой с перекрытием наложена поясная изоляция 4.
В воздушных промежутках под поясной изоляцией пар 4 и между парами проложены водоблокирующие нити 3.
Поверх поясной изоляции пар 4 обмоткой с перекрытием металлом внутрь наложен алюмополиэтилентерефталатный индивидуальный экран 5, а под ним подпущена дренажная жила (не показана).
Поверх индивидуальных экранов 5 обмоткой по спирали с перекрытием наложена поясная изоляция из полиэтилентерефталатной ленты 6. Толщина ленты выбрана такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между индивидуальными и между индивидуальными и общим экранами.
Экранированные пары с поясной изоляцией по экранам скручены между собой в сердечник (вместе с водоблокирующими нитями).
Поверх сердечника обмоткой с перекрытием наложена поясная изоляция 7 из полиэтилентерефталатной ленты.
На поясную изоляцию 7 обмоткой с перекрытием металлом внутрь наложен общий экран 8 из алюмополиэтилентерефталатной ленты, а под экран подпущена дренажная жила (не показана).
Поверх общего экрана 8 экструзионным способом наложена влагозащитная оболочка 9 из светостабилизированной безгалогенной полимерной композиции с кислородным индексом не менее 35.
Технология изготовления кабелей, согласно заявляемого изобретения, включает следующие операции.
Медные проволоки для токопроводящих и дренажных жил 1 и экранов 5 и 8 в виде оплеток изготавливаются из медной проволоки «катанки», как правило, диаметром 8 мм методом волочения. Для изготовления жил основных размеров кабелей по данной полезной модели применяют последовательно три операции волочения: грубое, среднее и тонкое.
Для обеспечения мягкости проволоку подвергают отжигу в специальных печах или на проход в специальных устройствах, совмещенных с одной из операций волочения.
Для изготовления луженых жил медные проволоки покрывают тонким слоем олова в лудильных установках горячим способом, при этом проволоку предварительно не отжигают.
Токопроводящие жилы 1 скручиваются из необходимого количества проволок на крутильных машинах сигарного, рамочного или фонарного типов.
Полиэтиленовую изоляцию 2 накладывают на экструзионых линиях. При этом для наложения комбинированной изоляции из сплошных и пористых слоев накладывают на линии, скомплектованной с количеством экструдеров, равным количеству слоев. Для получения пористых слоев в линию встраиваются установки физического вспенивания, впрыскивающие азот или двуокись углерода.
Получение сшитого полиэтилена может осуществляться одним из двух способов: радиационным или химическим. При радиационном методе изолированную жилу перематывают с одного барабана на другой в потоке электронов, получаемом с помощью специального ускорителя.
Химическая сшивка осуществляется также одним из двух методов: пероксидным и силанольным. Для пероксидной сшивки экструзионная линия должна быть оборудована специальной вулканизационной камерой и сшивка производится на проход, а силанольная сшивка производится в отдельной камере, в которой размещается барабан с изолированной жилой.
Скрутка изолированных жил в пары производится обычно на крутильных машинах рамочного типа.
Экраны 5 и 8 в виде оплетки накладываются на оплеточных машинах. Проволоки оплетки выбираются, преимущественно, в диапазоне от 0,1 до 0,2 мм. Для обеспечения необходимой плотности оплетки проволоки группируют в пасьму из нескольких проволок на операции трощения, осуществляемой на тростильных машинах.
Экраны 5 и 8 в виде обмотки накладываются преимущественно алюмополиэтилентерефталатными лентами на лентообмоточных машинах.
При изготовлении комбинированных экранов 5 и 8 алюмополиэтилентерефталатные ленты преимущественно подпускают продольно на операции оплетки алюминиевым слоем кверху.
Скрутку пар в сердечник производят преимущественно на машинах фонарного типа вместе с водоблокирующими нитями.
Поясную изоляцию 4, 6, 7 из полимерных лент накладывают преимущественно обмоткой по спирали на лентообмоточных машинах.
Влагозащитную оболочку 9 и влагозащитный шланг из полиэтилена и технического полиуретана, а также из безгалогенной полимерной композиции, накладывают на экструзионных линиях.
Броня в виде оплетки из круглых, преимущественно стальных оцинкованных, или стальных нержавеющих проволок накладывается на оплеточных машинах на кабели, как правило, с наружным диметром под броней, не превышающим 30 мм. Проволоки обычно используются с диаметром 0,25 мм или 0,30 мм. При необходимости достижения заданной плотности оплетки проволоки группируют в пасьму из нескольких проволок на операции трощения, осуществляемой на тростильных машинах.
При бронировании кабелей с наружным диаметром под броней, превышающим 30 мм, броня накладывается на повивных бронировочных машинах. Проволоки при этом используются с диаметром 0,6 мм и более.
Ленточная гофрированная броня накладывается на проход на операции наложения влагозащитного шланга. Гофрирующее и свертывающее устройство устанавливаются перед экструзионной линией. Лента подается продольно, гофрируется, свертывается вокруг заготовки во влагозащитной оболочке и заготовка с броней поступает в головку экструдера, где накладывается влагозащитный шланг.
Водоблокирующие ленты под влагозащитную оболочку и броню накладываются обмоткой на лентообмоточных машинах или продольно на операции наложения влагозащитной оболочки и брони.
Для подтверждения достижения технического результата были изготовлены четыре группы однопарных кабелей по три образца в каждой по первому и второму варианту для сечений 0,22 мм2 и 1,5 мм2 длиной по 100 м каждый.
Образцы первой группы имели по две токопроводящие жилы сечением 0,22 мм2, скрученные из семи медных луженых проволок, изолированные комбинированной изоляцией из двух слоев - из пористого и сплошного полиэтилена с номинальной толщиной изоляции 0,5 мм, экран из алюмополиэтилентерефталатной ленты, металлом внутрь, дренажную жилу под экраном, и влагозащитную оболочку из светостабилизированного полиэтилена.
Образцы второй группы имели по две токопроводящие жилы сечением 1,5 мм2, скрученные из семи медных луженых проволок, изолированные комбинированной изоляцией из двух слоев - из пористого и сплошного полиэтилена с номинальной толщиной изоляции 1,25 мм, экран из алюмополиэтилентерефталатной ленты, металлом внутрь, дренажную жилу под экраном, и влагозащитную оболочку из светостабилизированного полиэтилена.
Образцы третьей группы имели по две токопроводящие жилы сечением 0,22 мм2, скрученные из семи медных луженых проволок, изолированные сшитым полиэтиленом с номинальной толщиной изоляции 0,55 мм, экран из алюмополиэтилентерефталатной ленты, металлом внутрь, дренажную жилу под экраном, и влагозащитную оболочку из безгалогенной полимерной композиции с кислородным индексом не менее 35.
Образцы четвертой группы имели по две токопроводящие жилы сечением 1,5 мм2, скрученные из семи медных луженых проволок, изолированные сшитым полиэтиленом с номинальной толщиной изоляции 1,45 мм, экран из алюмополиэтилентерефталатной ленты, металлом внутрь, дренажную жилу под экраном, и влагозащитную оболочку из безгалогенной полимерной композиции с кислородным индексом не менее 35.
У перечисленных образцов были проведены измерения волнового сопротивления на частоте 1 МГц. Результаты измерений сведены в таблицу 1.
| Таблица 1. | ||||
| Номер образца | Волновое сопротивление, Ом, кабелей с типом изоляции и сечением токопроводящих жил | |||
| Комбинированная: сплошной и пористый полиэтилен | Сшитый полиэтилен | |||
| 0,22 мм2 | 1,5 мм2 | 0,22 мм2 | 1,5 мм2 | |
| 1 | 111,34 | 105,17 | 108,95 | 103,13 |
| 2 | 112,08 | 102,78 | 106,44 | 102,58 |
| 3 | 114,22 | 103,53 | 107,62 | 103,26 |
На образцах были проведены также испытания, заключающиеся в передаче информационных сигналов и электропитания с применением сплиттеров по схеме, представленной Фиг.2.
На схеме Фиг.2 источник электропитания 1 и передатчик информационных сигналов 2 подсоединяются к кабелю 5 через сплиттер 3. На дальнем конце кабеля 5 установлен второй сплиттер 4, с которого информационные сигналы поступают на приемник 6, а силовая составляющая - на нагрузку (исполнительное устройство) 7. На вводе в сплиттер 4 измеряли температуру токопроводящих жил, а на нагрузке - выделяющуюся мощность. Результаты измерений свели в таблицу 2.
| Таблица 2. | ||||||||
| Номер образца | Максимальная температура и передаваемая мощность по кабелям с типом изоляции и сечением токопроводящих жил | |||||||
| Комбинированная: сплошной и пористый полиэтилен | Сшитый полиэтилен | |||||||
| 0,22 мм2 | 1,5 мм2 | 0,22 мм2 | 1,5 мм2 | |||||
| t, °С | Р, Вт | t, °C | P, Вт | t, °C | Р, Вт | t, °C | P, Вт | |
| 1 | 63 | 243 | 69 | 842 | 82 | 482 | 83 | 1092 |
| 2 | 70 | 360 | 69 | 840 | 85 | 545 | 87 | 1200 |
| 3 | 66 | 305 | 60 | 727 | 84 | 528 | 83 | 1094 |
Как видно из результатов, представленных в таблице 1, волновое сопротивление всех образцов находится в переделах допустимых значений от 100 до 120 Ом.
А как следует из таблицы 2, температура на всех жилах не превысила 70°С при передаче значительно различающейся мощности при токопроводящих жилах сечением 0,22 мм2 и 1,5 мм2, для образцов с комбинированной изоляцией из чередующихся слоев сплошного и пористого полиэтилена, и 90°С при передаче значительно различающейся мощности при токопроводящих жилах сечениями 0,22 мм2 и 1,5 мм2 для образцов с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Проведенные испытания подтверждают достижение технического результата.
1. Кабель монтажный преимущественно взрывобезопасный для низкоскоростных систем автоматики, состоящий из сердечника, включающего четное число изолированных полимером однопроволочных или многопроволочных медных или медных луженых токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, общего экрана, наложенного поверх сердечника, и экструдированной полимерной влагозащитной оболочки, отличающийся тем, что изоляция токопроводящих жил выполнена комбинированной из чередующихся слоев, из сплошного и пористого полиэтилена, а сечение токопроводящих жил выбрано из ряда 0,22, или 0,35, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,2, или 1,5 мм2, причем сечению 0,22 мм2 соответствует диапазон допустимых значений толщин изоляции от 0,15 до 0,9 мм, сечению 0,35 мм2 - диапазон толщин от 0,15 до 1,0 мм, сечению 0,5 мм2 - диапазон толщин от 0,15 до 1,1 мм, сечению 0,75 мм2 - диапазон толщин от 0,15 до 1,2 мм, сечению 1,0 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,4 мм, сечению 1,2 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,5 мм, сечению 1,5 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,6 мм.
2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что в воздушные промежутки сердечника дополнительно введены водоблокирующие нити.
3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что на каждую пару и на сердечник дополнительно наложена поясная изоляция в виде обмотки полимерной лентой с перекрытием.
4. Кабель по п.3, отличающийся тем, что в воздушные промежутки под названной поясной изоляцией каждой пары дополнительно введены водоблокирующие нити.
5. Кабель по п.1, отличающийся тем, что на каждую пару, при числе пар более одной, дополнительно наложен индивидуальный экран, а поверх каждого индивидуального экрана наложена экструдированная полимерная оболочка или поясная изоляция обмоткой полимерной лентой с перекрытием.
6. Кабель по п.5, отличающийся тем, что толщина названных оболочки и поясной изоляции по индивидуальному экрану выбрана такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между любыми индивидуальными или между любыми индивидуальными и общим экранами.
7. Кабель по любому из пп.1 или 5, отличающийся тем, что общий и индивидуальный экраны выполнены из металлополимерной ленты, наложенной продольно или в виде обмотки с перекрытием металлом внутрь с проложенной под экраном дренажной жилой из медных или медных луженых проволок.
8. Кабель по любому из пп.1 или 5, отличающийся тем, что общий и индивидуальный экраны выполнены в виде оплетки из медных или медных луженых проволок.
9. Кабель по п.8, отличающийся тем, что под оплеткой дополнительно наложен слой из металлополимерной ленты продольно или обмоткой с перекрытием металлом кверху.
10. Кабель по любому из пп.1 или 5, отличающийся тем, что при числе пар более одной, пары в сердечнике дополнительно скручены между собой, причем шаги скрутки жил в соседних парах выполнены взаимно неравными и взаимно некратными.
11. Кабель по п.10, отличающийся тем, что пары скручены с шагом не более 100 мм.
12. Кабель п.1, отличающийся тем, что названная влагозащитная оболочка выполнена из светостабилизированных композиций полиэтилена или технического полиуретана.
13. Кабель по п.12, отличающийся тем, что под названную влагозащитную оболочку дополнительно проложен водоблокирующий слой.
14. Кабель по п.1, отличающийся тем, что поверх названной влагозащитной оболочки наложена броня в виде оплетки или обмотки из круглых стальных оцинкованных или нержавеющих проволок или продольно из металлополимерной гофрированной ленты с перекрытием и влагозащитный шланг из материала, однородного с материалом влагозащитной оболочки.
15. Кабель по п.14, отличающийся тем, что под названную броню дополнительно проложен водоблокирующий слой.
16. Кабель монтажный преимущественно взрывобезопасный для низкоскоростных систем автоматики, состоящий из сердечника, включающего четное число изолированных полимером однопроволочных или многопроволочных медных или медных луженых токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, общего экрана, наложенного поверх сердечника, и экструдированной полимерной влагозащитной оболочки, отличающийся тем, что изоляция токопроводящих жил выполнена из сшитого полиэтилена, а сечение токопроводящих жил выбрано из ряда 0,22, или 0,35, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,2, или 1,5 мм2, причем сечению 0,22 мм2 соответствует диапазон допустимых значений толщин изоляции от 0,2 до 1,0 мм, сечению 0,35 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,1 мм, сечению 0,5 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,2 мм, сечению 0,75 мм2 - диапазон толщин от 0,2 до 1,4 мм, сечению 1,0 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,5 мм, сечению 1,2 мм2 - диапазон толщин от 0,25 до 1,7 мм, сечению 1,5 мм2 - диапазон толщин от 0,3 до 1,9 мм.
17. Кабель по п.16, отличающийся тем, что в воздушные промежутки сердечника дополнительно введены водоблокирующие нити.
18. Кабель по п.16, отличающийся тем, что на каждую пару и на сердечник дополнительно наложена поясная изоляция в виде обмотки полимерной лентой с перекрытием.
19. Кабель по п.18, отличающийся тем, что в воздушные промежутки под названной поясной изоляцией каждой пары дополнительно введены водоблокирующие нити.
20. Кабель по п.16, отличающийся тем, что на каждую пару, при числе пар более одной, дополнительно наложен индивидуальный экран, а поверх каждого индивидуального экрана наложена экструдированная полимерная оболочка или поясная изоляция обмоткой полимерной лентой с перекрытием.
21. Кабель по п.20, отличающийся тем, что толщина названных оболочки и поясной изоляции по индивидуальному экрану выбрана такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между любыми индивидуальными или между любыми индивидуальными и общим экранами.
22. Кабель по любому из пп.16 или 20, отличающийся тем, что общий и индивидуальный экраны выполнены из металлополимерной ленты, наложенной продольно или в виде обмотки с перекрытием металлом внутрь с проложенной под экраном дренажной жилой из медных или медных луженых проволок.
23. Кабель по любому из пп.16 или 20, отличающийся тем, что общий и индивидуальный экраны выполнены в виде оплетки из медных или медных луженых проволок.
24. Кабель по п.23, отличающийся тем, что под оплеткой дополнительно наложен слой из металлополимерной ленты продольно или обмоткой с перекрытием металлом кверху.
25. Кабель по любому из пп.16 или 20, отличающийся тем, что при числе пар более одной, пары в сердечнике дополнительно скручены между собой, причем шаги скрутки жил в соседних парах выполнены взаимно неравными и взаимно некратными.
26. Кабель по п.25, отличающийся тем, что пары скручены с шагом не более 100 мм.
27. Кабель по п.16, отличающийся тем, что названная влагозащитная оболочка выполнена из светостабилизированных безгалогенной полимерной композиции с кислородным индексом не менее 35 или специального технического полиуретана с кислородным индексом не менее 29.
28. Кабель по п.27, отличающийся тем, что под названную влагозащитную оболочку дополнительно проложен водоблокирующий слой.
29. Кабель по п.16, отличающийся тем, что поверх названной влагозащитной оболочки наложена броня в виде оплетки или обмотки из круглых стальных оцинкованных или нержавеющих проволок или продольно из металлополимерной гофрированной ленты с перекрытием и влагозащитный шланг из материала, однородного с материалом влагозащитной оболочки.
30. Кабель по п.29, отличающийся тем, что под названную броню дополнительно проложен водоблокирующий слой.
