Коаксиальные кабели со сплошной ПЭ изоляцией 1 страница

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАДИОЧАСТОТНЫМ КАБЕЛЯМ

Основные технические требования к радиочастотным кабелям включают электрические параметры, стойкость при механических и климатических воздействиях, надежность после хранения и во время эксплуатации.

В состав электрических параметров радиочастотных кабелей входят:

где ξ — коэффициент укорочения длины волны в кабеле; С — емкость кабеля, пФ/м.

Предельные отклонения волнового сопротивления от номинальных значений коаксиальных кабелей в диапазоне 50 - 150 Ом приведены в табл. 19.4. Для отдельных типов кабелей определяется однородность волнового сопротивления по длине и его неравномерность;

где Δ_ф — абсолютное изменение длины кабеля, электрические градусы; с — скорость света в свободном пространстве, равная 299778000 м/с; f - частота при измерении, МГц; ξ - коэффициент укорочения длины волны в кабеле; l — фактическая длина кабеля, М; ΔТ - диапазон температур, в котором производится измерение, °С;

и температурный коэффициент затухания, ‰ * ºC^-1.

где α — коэффициент затухания кабеля в нормальных условиях на заданной частоте; Δα — θзменение коэффициента затухания при воздействии температуры, дБ/м; ΔТ — температурный интервал, °С.

Электрическая емкость, пФ/м, кабелей в зависимости от волнового сопротивления

Волновое сопротивление, Ом
Емкость максимальных кабелей пФ/м:
со сплошной изоляцией:
ПЭ				-	-
Ф-4				-	-
С полувоздушной изоляцией:
ПЭ		52-70			-
Ф-4		65-70	-	27-30	-
Емкость симметричных кабелей, пФ/м, с различными видами изоляции	-		-		-

электрическая емкость симметричных кабелей, пФ/м,

емкостная асимметрия симметричных кабелей, %,

температурный коэффициент емкости, промили/град,

где С₁ — электрическая емкость между первой и второй жилами, соединенными с экраном, пФ; С₂ — электрическая емкость между второй и первой жилами, соединенными с экраном, пФ; С₁₂ — электрическая емкость между соединенными вместе первой и второй жилами и экраном, пФ; l — длина образца, м; ΔС - изменение емкости кабеля при воздействии температуры, пФ, С — емкость при нормальной температуре, пФ; ΔТ — температурный интервал, °С;

коэффициент укорочения длины волны в кабеле со сплошной ПЭ изоляцией равен 1,52, со сплошной Ф-4 изоляцией — 1,41; с полувоздушной ПЭ изоляцией — 1,18-1,24, с полувоздушной Ф-4 изоляцией — 1,12 - 1,40;электрическое сопротивление изоляции со сплошной ПЭ и Ф-4 изоляцией, полувоздушной ПЭ и Ф-4 изоляцией, за исключением крупногабаритных кабелей, не менее 5 ТОм*м, а крупногабаритных кабелей — не менее 10 ТОм*м Электрическое сопротивление проводников постоянному току, Ом, устанавливается при необходимости;

где D — внутренний диаметр триаксиальной линии; d — наружный диаметр внешнего проводника испытуемого кабеля; U₁ — входное напряжение, мВ; U₂ — выходное напряжение, мкВ; F — коэффициент поправки частотной характеристики, равный 1 при длине триаксиальной линии 0,5 м и частоте 30 МГц.

Практические значения сопротивления связи кабелей, напряжение начала внутренних разрядов в изоляции U_кор, кВ, испытательное напряжение частотой 50 Гц изоляции U_исп, кВ, приведены в табл. 19.9, 19.14, 19.17, 19.20, 19.22, 19.24.

Диаметр по изоляции, мм
		6-7

	15-22	13-15

Испытательное напряжение частотой 50 Гц оболочки кабелей РК50-7-11 и РК50-7-12 равно 3 кВ при испытании в воде и 8 кВ на АСИ.

Длительно допустимая предельная мощность высокой частоты на входе кабеля при определенных температуре окружающего его воздуха и КСВН, кВт, или длительно допустимый ток высокой частоты в узле напряжения, А, или (и) длительно допустимое напряжение высокой частоты и узле тока, кВ, приведены в табл. 19.10;

стойкость к механическим воздействиям. Кабели определенных марок, указанных в ГОСТ или ТУ, имеют достаточную механическую прочность и устойчивость к воздействию механических нагрузок, приведенных в табл. 19.5.. Кабели, предназначенные для работы в условиях воздействия акустического шума, устойчивы к его воздействию в соответствии со следующими параметрами в диапазоне частот 50—10000 Гц:

Максимальный уровень звукового давления, дБ
Степень жесткости по ГОСТ 16960-71	I	II	III	IV	V

Кабели, предназначенные для эксплуатации с перегибами или перемотками, устойчивы к воздействию перегибов и перемоток;

стойкость к климатическим воздействиям. Кабели устойчивы к воздействию:

а) максимально допустимой температуры при эксплуатации (требование по нагре-востойкости);

б) минимально допустимой температуры при эксплуатации (требования к холодостойкости);

в) повышенного и пониженного атмосферного давления;

г) повышенной влажности воздуха в соответствии с табл. 19.6, указанной в соответствующих стандартах или ТУ на кабели определенных марок.

Максимально допустимой температурой кабеля при эксплуатации считают максимально допустимую температуру наименее нагревостойкого его элемента, устанавливающуюся вследствие нагрева окружающей средой и передаваемой по кабелю мощностью. Температура, при которой начинается выделение токсичных газов из кабелей с изоляцией и в оболочке из фторопласта-4 и фторсополимеров, и максимальная температура, при которой допускается изгибать кабель, указаны в соответствующих стандартах или ТУ на кабель определенной марки. Кабели устойчивы к воздействию смены температур от минимально допустимой температуры при эксплуатации до максимально допустимой температуры при эксплуатации.

Кабели, предназначенные для эксплуатации на открытом воздухе и под навесом, устойчивы к воздействию инея с последующим оттаиванием. Кабели, которые могут при эксплуатации подвергаться непосредственному облучению солнцем, устойчивы к воздействию солнечной радиации, характеризующейся верхними значениями интегральной плотности теплового потока 1125 Вт/м², в том числе плотности потока ультрафиолетовой части спектра (длина волн 280 — 400 мм) 42 Вт/м². Кабели, предназначенные для эксплуатации на побережьях, на морских судах и кораблях, устойчивы к воздействию соляного тумана. Кабели, предназначенные для эксплуатации в условиях влажного тропического климата, устойчивы к поражению плесневыми грибами и имеют степень биологического обрастания, оцениваемого по пятибалльной шкале, не более 2 баллов. Оболочка кабелей, предназначенных для эксплуатации при воздействии минерального масла, соленой воды и бензина, устойчива к воздействию этих жидкостей. Кабели озоностойки, если они предназначены для эксплуатации при повышенной концентрации озона. Кабели, предназначенные для эксплуатации при динамическом воздействии пыли, устойчивы к этому виду воздействия.

Требования к надежности. Надежность кабелей характеризуется безотказностью, долговечностью и сохраняемостью. Показателями безотказности являются вероятность безотказной работы в течение заданного времени и интенсивность отказов. Показателями долговечности кабелей являются минимальная наработка, 95%-ный ресурс и срок службы. Значения минимальной наработки в зависимости от условий эксплуатации кабелей соответствуют одному из значений следующего ряда: 1000, 3000, 5000, 10000, 20000, 30000, 50000, 100000 и 150000 ч. По согласованию допускается устанавливать значение номинальной наработки менее 1000 ч. Значения срока службы, слагающегося из срока сохраняемости и минимальной наработки, соответствуют одному из значений следующего ряда: 5, 8, 12, 15, 20, 22 и 25 лет. Значение срока сохраняемости соответствует одному из значений ряда 5(5), 8(5), 12(5), 15(5), 20(8), 25(10) лет и указано в стандартах или ТУ на кабели определенных марок. При этом первое число означает общий срок сохраняемости кабеля при хранении в отапливаемых хранилищах в упаковке изготовителя и вмонтированного в аппаратуру, а также в комплекте ЗИП, а второе (в скобках) — допустимое из этого срока время хранения под навесом в составе аппаратуры и ЗИП. При хранении кабели должны быть защищены от воздействия солнечной радиации, атмосферных осадков, агрессивных сред и механических воздействий. Срок сохраняемости при необходимости хранения в условиях, отличных от указанных, приводится в стандартах или ТУ на кабели определенных марок.

Таблица 19.4. Предельное отклонение от номинального волнового сопротивления, Ом

Номинальный диаметр изоляции, мм	50 Ом	75 Ом	100 Ом	150 Ом
Сплошная изоляция	Полувоздушная и воздушная изоляция	Кабели повышенной однородности	Сплошная изоляция	Полувоздушная или воздушная изоляция	Кабели повышенной однородности	Сплошная изоляция	Полувоздушная изоляция	Полувоздушная изоляция
Сплошная изоляция	Полувоздушная или воздушная изоляция	Сплошная изоляция	Полувоздушная изоляция
0,6	±7	-	±5	-	±10	-	-	-	-	-	-
0,87	±5	-	±3	-	±10	-	-	-	-	-	-
1,0	±5	-	±2	-	±7	-	-	-	-	±10	-
1,5	±3,5	-	±2	-	±5	-	-	-	-	±10	-
2,2	±3	-	±2	-	±5	-	-	-	-	±10	-
2,95	±2,5	±2,5	±2	-	±3	±5	-	-	±10	±10	-
3,7	±2	±2,5	±1,5	-	±3	±3,5	±1,5	±2	-	-	±10
4,6	±2	± 2,5	±1,0	±1,5	±3	±3,5	±1,5	±2	±5	±5	±10
4,8	±2	± 2,5	-	-	± 3	± 5	-	±2	±5	-	±10
5,6	±2	±2,5	±1	±1,5	±3	±3,5	±1,5	±2	±5	±5	±10
7,25	±2	±2,5	±1	±1,5	±3	±3	±1,5	±2	±5	±5	±10
9,0	±2	±2,5	±1	±1,5	±3	±3	±1,5	±2	-	-	-
11,0	±2	±2,5	±1,5	±2	±3	±3	±2	±2	-	-	-
13,0	±2	±2,5	±1,5	±2	±3	±3	±2	±2	-	-	-
17,3	±2	±2,5	±1,5	±2	±3	±3	±2	±2	-	-	-
24,0	±2	-	-	-	±3	±3	-	±2	-	-	-
33,0	±2	-	-	-	±3	±3	-	±1	-	-	-
44,0	±2	-	-	-	±3	-	-	±1,5	-	-	-
60,0	-	-	-	-	-	-	-	±1,5	-	-	-
78,0	-	-	-	-	-	-	-	±1,5	-	-	-

Таблица 19.5. Параметры механических воздействий на кабели

Воздействующий фактор	Диапазон частот, Гц	Максимальное ускорение, м/с2	Длительность удара, мс	Степень жесткости по ГОСТ 16962-71
Вибрационные нагрузки	1-600	98,1	-	IX
1-1000	98,1	-	X
1-2000	147,15	-	XIII
1-3000	196,2	-	XV
1-5000	294,3	-	XVIII
1-5000		-	XIX
Ударные нагрузки	многократные	-		2-10	II
735,75	2-6	III
1471,5	1-3	IV
одиночные	-	1471,5	1-3	IV
	1-2	V
	0,2-1	VI
Линейные (центробежные) нагрузки	-		-	II
490,5	-	III
	-	IV
	-	VII

Таблица 19.6. Устойчивость кабелей при климатических воздействиях

Воздействующий фактор	-	Степень жесткости по ГОСТ 16962-71
Максимально допустимая температура при эксплуатации, ºС:
	III
	IV
	V
	VI
	VII
	VIII
	IX
	X
	XI
	XII
	XIII
	XIV
	XV
Минимально допустимая температура при эксплуатации, ºС:
-10	III
-30	V
-40	VI
-45	XII
-60	VIII
-85	IX
Пониженное атмосферное давление, кПа:
53,6	II
26,6	III
12,0	IV
2,0	V
0,67	VI
133*10^-3	IX
133*10^-6	X
Повышенное атмосферное давление, кПа:
	I
	II
Относительная влажность воздуха, %, при температуре 25°С и ниже без конденсации влаги
	I
Относительная влажность воздуха, %, при температуре 35°С и ниже без конденсации влаги
	VI
Относительная влажность воздуха, %, при температуре 40°С и ниже с конденсацией влаги
	VIII

Внешний вид радиочастотного коаксиального кабеля изображен на рис 19.1. Конструктивные данные субминиатюрных, миниатюрных и среднегабаритных кабелей приведены в табл 19.7, а крупногабаритных кабелей — в табл 19.8.

Внутренний проводник большинства субминиатюрных, миниатюрных и среднегабаритных кабелей изготовляется однопроволочным медным, медным луженым, медным посеребренным, биметаллическим (сталь — медь), посеребренным биметаллическим. Для повышения гибкости и вибростойкости некоторых типов кабелей внутренний проводник изготавливают семипроволочным. Внутренний проводник крупногабаритных кабелей изготовляют из отожженной медной проволоки однопроволочным или скрученным из 7, 13 (в центре одна проволока диаметром 3 мм и в повиве 12 проволок диаметром 1 мм), 19, 37 и 49 проволок. На внутренний проводник накладывают концентрично полиэтиленовую изоляцию. Эксцентричность сплошной изоляции (максимальное смещение продольной оси внутреннего проводника относительно продольной оси кабеля) допускается не более 10%.

Внешний проводник субминиатюрных, миниатюрных, среднегабаритных и части крупногабаритных кабелей изготовляют из медной, медной луженой или медной посеребренной проволоки методом оплетки (плотность оплетки не менее 95%). Для повышения стабильности электрических параметров кабеля внешний проводник изготовляют двух- или трехслойным. Большинство крупногабаритных кабелей изготовляют с внешним проводником из медных прямоугольных проволок толщиной 0,3 — 0,6 мм, накладываемых повивом на изоляцию. Поверх внешнего проводника кабель обматывают двумя медными лентами толщиной 0,1 мм, являющимися экраном кабеля, на них накладывают ПЭ, ПВХ или свинцовую оболочку (рис. 19.2). Некоторые крупногабаритные кабели изготовляют бронированными с защитным покровом типов Б, БГ и К по ГОСТ 7006-72 или оплетенными стальной оцинкованной проволокой диаметром 0,30 мм плотностью не менее 85% (защитное покрытие ОП).

Электрические параметры коаксиальных кабелей с ПЭ изоляцией приведены в табл. 19.9-19.11.

Зависимость коэффициента затухания α и передаваемой мощности Р кабелей от частоты приведена на рис. 19.3, 19.4. Кабели РК75-4-111 и РК75-4-112 имеют сопротивление связи на частоте 0,01 ГГц не более 1,0 МОм*м. Кабель РК50-7-11С имеет коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) в диапазоне частот 0,5 — 3,0 ГГц не более 1,15. В каждом диапазоне 0,5 — 1,5 и 1,5 — 3,0 ГГц допускается 10 максимальных значений КСВН более 1,15, но не превышающих 1,20.

Все кабели со сплошной ПЭ изоляцией устойчивы к воздействию вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 1 до 5000 Гц с ускорением 392 м/с², ударных многократных нагрузок с ускорением до 1471 м/с² и одиночных с ускорением до 9810 м/с², линейных нагрузок с ускорением по 4905 м/с². Максимально допустимая температура кабелей в ПЭ оболочке 85ºС, а в ПВХ оболочке -70°С; минимально допустимая температура при эксплуатации кабелей в ПЭ оболочке -60°С, при изгибах -30°С, а в ПВХ оболочке -40°С (в фиксированном состоянии и при изгибах) Кабели субминиатюрные, миниатюрные и среднегабаритные выдерживают пониженное атмосферное давление до 0,67 кПа и повышенное атмосферное давление до 294 кПа, а кабели крупногабаритные выдерживают пониженное атмосферное давление до 53,6 кПа. Все кабели этой серии устойчиво работают при относительной влажности воздуха до 98% при температуре 35°С (степень жесткости VII), при инее с последующим оттаиванием, солнечной радиации, в соляном тумане, воздействии плесневых грибов, минерального масла, соленой воды, бензина и динамического воздействия пыли. Минимальный радиус изгиба кабелей при транспортировании и хранении, при монтаже при температуре 5°С и выше и ниже 5°С приведен в табл. 19.12. В этой же таблице приведены данные о минимальной наработке, сроке службы и сроке сохраняемости кабеля.

Кабели РК50-4-14 и РК50-4-140П имеют радиационно-модифицированную (облученную) изоляцию в оболочке из капрона и двух шлангов из резины ШНН-45 УТ толщиной 1,2 и 1,4 мм с лавсановой оплеткой между ними. Поверх наружного шланга кабеля РК50-4-140П накладывают двухслойную оплетку из стальной высоколегированной антикоррозионной проволоки диаметром 0,30 мм плотностью 92 и 94%. Этот кабель имеет разрушающую нагрузку при растяжении не менее 147 МН и предназначен для эксплуатации при радиальном гидростатическом давлении до 1 МПа и внутреннем давлении на концах кабеля до 1 МПа, при вибрационных нагрузках в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц с ускорением до 150м/с², при ударных нагрузках 10000 ударов с ускорением до 400 м/с² и 9 ударов с ускорением до 1500 м/с² при линейных нагрузках до 500 м/с².

Кабель РК50-4-15 имеет капроновую оболочку и шланг из резины ШНН-45 УТ толщиной 1,2 мм.

Рисунок 19.1. Радиочастотный коаксиальный кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией: а - с однопроволочным внутренним проводником; б - с семипроволочным внутренним проводником

Рисунок 19.2. Радиочастотный коаксиальный кабель РКС-5

Таблица 19.7. Конструктивные данные радиочастотных коаксиальных кабелей со сплошной ПЭ изоляцией

Марка	Внутренний проводник	Dиз, мм	Внешний проводник	Оболочка	g, кг/км	Длина, м
Материал	n*d, мм	d, мм	Материал	dпр, мм	Материал	Dоб, мм	нормальная	маломерных отрезков
Субминиатюрные
РК50-1-11	CMC	1*0,32	0,32	1,0±0,1	ОМС	0,08	П	1,9±0,2	5,7
РК50-1-12	СМЛ	1*0,32	0,32	1,0±0,1	ОМЛ	0,08	П	1,9±0,2	5,8
PK75-1-11	CMC	1*0,17	0,17	1,0±0,1	ОМС	0,08	П	1,9±0,2	5,3
РК75-1-12	СМЛ	1*0,17	0,17	1,0±0,1	ОМЛ	0,08	П	1,9±0,2	5,4
РК75-1-13	БС	7*0,06	0,18	1,0±0,1	ОМС	0,08	П	1,9±0,2	5,1
Миниатюрные
PK50-1,5-11	CMC	1*0,47	0,47	1,5±0,1	ОМС	0,08	П	2,4±0,2	9,4
РК50-1,5-12	СМЛ	1*0,47	0,47	1,5±0,1	ОМЛ	0,08	П	2,4±0,2	9,5
PK50-2-11	CMC	7*0,24	0,72	2,2±0,1	ОМС	0,10	П	3,2±0,25	16,4
РК50-2-12	МС	7*0,24	0,72	2,2±0,1	ОМС	0,10	П	3,2±0,25	16,4
РК50-2-13	М	1*0,67	0,67	2,2±0,1	ОМ	0,10	В	3,70±0,25	24,6
РК50-2-15	МС	7*0,24	0,72	2,2±0,1	ОМС	0,10	П	3,20±0,25	16,4
PK50-2-I6	СМЛ	7*0,24	0,72	2,2±0,1	ОМЛ	0,10	П	3,2±0,25	16,6
РК50-3-11	М	1*0,90	0,90	2,95±0,10	ДОМЛ	0,12	П	5,0±0,25
РК50-3-13	М	1*0,90	0,90	2,95±0,10	ОМЛ	0,10	В	4,40±0,25
РК75-1,5-11	CMC	1*0,24	0,24	1,5±0,1	ОМС	0,08	П	2,4±0,2	8,4
PK75-1,5-12	СМЛ	1*0,24	0,24	1,5±0,1	ОМЛ	0,08	П	2,4±0,2	8,6
PK75-2-11	М	1*0,37	0,37	2,2±0,1	ОМЛ	0,10	П	3,7±0,25	19,5
РК75-2-12	МС	7*0,12	0,36	2,2±0,1	ОМС	0,10	П	3,2±0,25	14,5
PK75-2-13	МЛ	7*0,12	0,36	2,2±0,1	ОМЛ	0,10	П	3,2±0,25	14,7
Среднегабаритные
PK50-4-11	М	1*1,37	1,37	4,6±0,2	ДОМ	0,15	П	9,6±0,6
PK50-4-13	М	1*1,37	1,37	4,6±0,2	ДОМ	0,15	В	9,6±0,6
РК50-7-11	М	7*0,76	2,28	7,25±0,20	ОМ	0,15	П	10,3±0,6
РК50-7-11С	М	7*0,76	2,28	7,25±0,1	ОМ	0,15	П	10,3±0,3
РК50-7-12	М	7*0,76	2,28	7,25±0,20	ОМ	0,15	П	11,2±0,7
РК50-7-15	М	7*0,76	2,28	7,25±0,20	ОМ	0,15	В	10,3±0,6
РК50-7-16	М	7*0,76	2,28	7,25±0,23	ДОМ	0,15	В	11,2±0,7
РК50-9-11	М	7*0,90	2,70	9,0±0,25	ОМ	0,20	П	12,2±0,80
РК50-9-12	М	7*0,90	2,70	9,0±0,25	ОМ	0,20	В	12,2±0,80
РК50-11-11	М	7*0,18	3,54	11,5±0,3	ОМ	0,20	П	14,5±08
РК50-11-13	М	7*1,18	3,54	11,5±0,3	ОМ	0,20	В	14,5±0,8
РК75-4-11	М	1*0,72	0,72	4,6±0,2	ОМ	0,15	П	7,3±0,4
РК75-4-11С	М	1*0,72	0,72	4,6±0,05	ОМ	0,15	П	7,3±0,2
РК75-4-12	М	7*0,26	0,78	4,6±0,15	ОМ	0,15	П	7,3±0,4
РК75-4-12С	М	7*0,26	0,78	4,6±0,05	ОМ	0,15	П	7,3±0,3
РК75-4-13	М	7*0,26	0,78	4,6±0,2	ОМ	0,15	В	7,6	74,6	-
РК75-4-15	М	1*0,72	0,72	4,6±0,15	ОМ	0,15	В	7,3±0,4
РК75-4-16	М	7*0,26	0,78	4,6±0,15	ОМ	0,15	В	7,3±0,4
РК75-4-18	М	1*0,72	0,72	4,6±0,20	ОМС	0,15	П	7,3±0,4	63,8
РК75-7-11	М	1*1,13	1,13	7,25±0,25	ОМ	0,15	П	9,5±0,6
РК75-7-12	М	7*0,4	0,20	7,25±0,20	ОМ	0,15	П	10,3±0,6
РК75-7-15	М	1*1,13	1,13	7,25±0,25	ОМ	0,15	В	9,5±0,6
РК75-7-16	М	7*0,40	1,20	7,25±0,20	ОМ	0,15	В	10,3±0,6
РК75-9-12	М	1*1,35	1,35	9,0±0,25	ОМ	0,20	В	12,2±0,8
РК75-9-13	М	1*1,35	1,35	9,0±0,25	ОМ	0,20	П	12,2±0,8
РК75-9-13С	М	1*1,35	1,35	9,0±0,15	ОМ	0,20	П	12,2±0,4
РК75-9-14	М	1*1,35	1,35	9,0±0,3	ОМ	0,20	В	13,2	213,8	-
РК75-9-18	М	1*1,35	1,35	9,0±0,3	С	-	С	11,0±0,7
РК100-7-11	М	1*0,60	0,60	7,25±0,20	ОМ	0,15	П	9,7±0,6
РК100-7-13	М	1*0,60	0,60	7,25±0,20	ОМ	0,15	В	9,7±0,6