Механические характеристики волоконно-оптического кабеля
К основным механическим характеристикам оптического кабеля относятся:
- устойчивость к растяжению;
- устойчивость к сдавливанию;
- устойчивость к ударам;
- устойчивость к изгибам;
- устойчивость к перекручиванию;
- влагоустойчивость;
- диапазон температур эксплуатации;
Допустимое продольное натяжение (Tensile performance в документации к кабелям иностранного производства) измеряется в ньютонах, и характеризует максимально допустимую растягивающую кабель в продольном направлении силу. Иными словами, при приложении к кабелю большей силы, производитель не гарантирует сохранение заявленных технических характеристик волокон.
Однако, приложение к кабелю большей силы не означает, что волокна порвутся. Дело в том, что оптическое волокно имеет определенный запас длины, располагаясь не линейно, а по спирали. При натягивании кабеля волокна распрямляются с сохранением работоспособности, а при обратном сжатии спиральная структура восстанавливается. Лишь дальнейшее натяжение волокна после полного выпрямления приводит к изменению его геометрии и структуры с влиянием на свойства проводимости.
Эта же особенность конструкции кабеля определяет его прочность на разрыв. Кабель не обязательно порвется при приложении превышающей минимальное значение силы, но проводимость вполне вероятно может снизиться. Иногда в документации приводятся 2 показателя: прочность на разрыв при длительном и кратковременном натяжении.
Сила натяжения кабеля измеряется динамометром. Как правило, протяжку кабеля необходимо вести с постоянным контролем силы натяжения.
Максимально допустимая сила сжатия кабеля в поперечном направлении – это сдавливающее усилие (Crush). Чрезмерное пережатие увеличивает затухание сигнала и снижает пропускную способность волокон. Измеряется сдавливающее усилие в несистемной единице давления кН/100 мм. Вероятность повреждения кабеля при сдавливании одинаковой силой тем выше, чем меньше подвергающаяся сдавливанию длина кабеля. Волокна заведомо разрушаются при интенсивном сжатии щипцами или зажимами.
Ударная нагрузка (Impact) характеризует силу выдерживаемого кабелем удара без повреждения его внутренней структуры. При креплении кабеля посредством пистолета или степлера именно на значение ударной нагрузки следует обращать внимание. Измеряется этот показатель в ньютон-метрах (Нм). 1 Нм – сила удара тела массой 1 кг при его падении на кабель с высоты 100 мм при обычных условиях силы тяжести.
Радиус максимально допустимого изгиба (Cable bend) измеряется в миллиметрах и показывает степень допустимого загиба кабеля. Традиционно принято сравнивать радиус изгиба с диаметром кабеля (так, кабель ИК/Д-М допускается изгибать с радиусом в 20 номинальных его диаметров). Загиб кабеля при монтаже с меньшим радиусом приводит к его повреждению.
Кручение кабеля (Torsion) измеряется в угловых градусах, и характеризует степень перекручивания кабеля вокруг оси на протяжении метра своей длины. Эта характеристика весьма значима для бронированных кабелей (ДПЛ, ДПС, ДП2). Чрезмерное скручивание бронированного кабеля нарушает структуру брони и изменяет защитные характеристики.
Температурный цикл (Temperature cycling), или диапазон температур, в котором возможна полноценная эксплуатация кабеля, особо важен в условиях наружной прокладки в регионах с холодным климатом или в условиях с возможностью перегрева (например, на прогретом солнцем чердаке). Другим важным показателем является диапазон температур, при котором допустим монтаж кабеля. Этот диапазон обычно уже температурного цикла эксплуатации.
Влагонепроницаемость (Water penetration) очень важна для прокладывающихся в сырых грунтах и затапливаемых подвалах неспециализированных кабелей. Показатель характеризует время защиты волокон внутри кабеля при погружении кабеля в воду на глубину 1 м, и обычно составляет от нескольких часов до нескольких суток.
При несоблюдении рекомендаций производителя по температурному режиму и силовым нагрузкам, для потребителя резко возрастает риск потери времени и денег, поскольку неудачно проложенный кабель придется демонтировать с заменой на новый, при этом с потерей гарантии производителя. Кабель всегда следует выбирать с некоторым запасом прочности, а при эксплуатации соблюдать рекомендованный температурный режим.
Источник
Выбор кабеля ВОК. Основные характеристики волоконно-оптических кабелей
Возможность монтажа волоконно-оптического кабеля той или иной марки определяется механическими и оптическими характеристиками выбранного кабеля. При этом начинающему проектировщику зачастую сложно разобраться, какая характеристика что обозначает.
Таким образом, назрела необходимость разобраться в этих характеристиках раз и навсегда. Начнем с механических характеристик, после этого перейдем на оптические характеристики стекловолокна.
Механические характеристики волоконно-оптических кабелей
Для качественного выполнения проектирования ВОЛС необходимо отлично ориентироваться в основных кабельных характеристиках волоконно-оптических кабелей. Рассмотрим каждую из них, это пригодится Вам в дальнейшем.
- Номинальный наружный диаметр кабеля, мм – в общем, понятная характеристика. Достоверное знание диаметр кабеля необходимо для точного выбора арматуры в случае подвеса кабеля. В случае прокладки кабеля в кабельной канализации знание диаметра ВОК позволяет заранее предугадать проходимость кабельного канала для выбранного кабеля.
- Сечение кабеля, мм^2 – не всегда соответствует диаметру, так как зачастую рассчитывается с учетом полезной площади кабеля. При этом самостоятельный расчет сечения, исходя из диаметра и используя известную формулу, не возбраняется, так как в большинстве случаев небольшая погрешность в значении площади сечения ВОК практически не влияет на результаты расчетов.
- Погонная масса (погонный вес) ВОК, кг/км – важная характеристика, в достаточной мере определяющая поведение кабеля в процессе монтажа и эксплуатации. Стоит заметить, что понятие «погонный вес» в этом случае употреблять не совсем верно. Вес – это величина, выражаемая в Ньютонах, в данном случае эта характеристика все-таки является погонной массой.
- Механическая прочность на разрыв (МПР), Н – величина, определяющая прочность кабеля. Эта характеристика важна и не может быть проигнорирована. В любом случае, при любых условиях эксплуатации расчетные и реальные значения внешних растягивающих нагрузок не могут превышать МПР. В противном случае разрыв кабеля практически неизбежен (хотя некоторые заводы-изготовители и закладывают достаточно большой запас прочности в ВОК).
- Максимально-допустимая растягивающая нагрузка (МДРН), Н – это характеристика, определяющая максимальную растягивающую нагрузку на ВОК при максимально сложных внешних воздействиях. Целью проектировщика является минимизация времени, в течение которого кабель будет находиться в таких условиях.
- Монтажная растягивающая нагрузка (МРН), Н – средняя растягивающая нагрузка, допустимая в процессе монтажа волоконно-оптического кабеля.
- Максимальная монтажная растягивающая нагрузка (ММРН), Н – максимально-допустимая растягивающая нагрузка в процессе монтажа ВОК. Значение этой нагрузки необходимо при нормировании монтажных тяжений и стрел провеса ВОК.
- Начальный модуль упругости, Н/мм2 – величина, определяющая способность кабеля к удлинению. Исходя из начального модуля упругости, рассчитывается максимально допустимая нагрузка на кабель в процессе монтажа. Чем больше значение модуля упругости, тем меньше кабель будет вытягиваться в процессе эксплуатации. Начальный модуль упругости определяет вытяжку кабеля в первое время после подвеса ВОК. Сам модуль упругости определяется в первую очередь силовыми элементами кабеля и его оболочкой.
- Конечный модуль упругости, Н/мм2 – величина, соответствующая начальному модулю упругости, но для времени, когда максимальные нагрузки после монтажа уже сняты. После того, как нагрузки устанавливаются, кабель вытягивается меньше.
- Деформация долговременной вытяжки, % — процент удлинения кабеля в процессе долговременной эксплуатации.
- Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), 1/град – коэффициент, определяющий удлинение и сжатия кабеля при изменении температуры внешней среды. Чем больше ТКЛР, тем сильнее кабель удлиниться при повышении температуры.
- Рабочий диапазон температур, град – диапазон температур, в котором производитель гарантирует адекватное поведение кабеля.
- Минимальная температура монтажа, град – в представлении не нуждается. Это минимальная температура окружающей среды, при которой разрешается монтировать кабель.
- Максимальная величина потенциала электрического поля в точке подвеса, кВ – максимальный потенциал в точке подвеса, при котором можно гарантировать долговременную (25 лет) эксплуатацию ВОК. Вред от подвеса ВОК в области повышенного потенциала будет рассмотрена в будущих статьях.
Оптические характеристики стекловолокна
В первую очередь стоит разобраться с различиями между рекомендациями МСЭ-Т в области оптических волокон. Существует ряд стандартов, предназначенных для классификации оптических волокон:
G.652 – стандартное одномодовое волокно;
G.653 – одномодовое волокно со смещенной дисперсией, позволяющее снизить влияние дисперсии при передачи сигнала;
G.654 – одномодовое волокно со смещенной длиной волны отсечки;
G.655 – одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией;
G.656 – одномодовое волокно с дисперсией для широкополосной передачи данных;
G.657 – одномодовое волокно со сниженными потерями при изгибе.
Многообразие оптических волокон обусловлено различными длинами волн, на которых работает аппаратура, а также способами передачи сигнала с минимизацией искажений.
Источник
Механические характеристики волоконно-оптического кабеля
Основные механические характеристики оптического кабеля: устойчивость к растяжению, сдавливанию, ударам, изгибам, перекручиванию, а также диапазон температур, в которых можно эксплуатировать кабель и его устойчивость к проникновению влаги.
Допустимое продольное натяжение (в документации к кабелям иностранного производства — Tensile performance ) измеряется в ньютонах и представляет собой показатель максимально допустимой силы, растягивающей кабель в продольном направлении. Проще говоря: если тянуть кабель сильнее, то производитель не гарантирует сохранения технических характеристик волокон в заявленных пределах.
Превышение этого значения не означает, что волокна порвутся. Оптические волокна внутри модуля располагаются не линейно, а спирально, имея определенный запас по длине. Когда кабель натягивается, спираль волокна выпрямляется, сохраняя работоспособность. При обратном сжатии спиральная структура восстанавливается. Даже после полного выпрямления волокно может еще немного натянуться без потери свойств, однако дальнейшее натяжение приведет к изменению его геометрии и структуры и скажется на проводящих свойствах.
Из этого же показателя вытекает прочность кабеля на разрыв. Не стоит буквально воспринимать это значение: кабель не обязательно порвется, если его потянуть с силой, превышающей максимальное значение, но ухудшение проводимости в таком случае вполне вероятно.
Зачастую в документации к кабелю можно встретить два показателя: прочность на разрыв при кратковременном и длительном натяжении.
Измеряют силу натяжения динамометром. В идеале, протяжку кабеля обязательно надо проводить с постоянным контролем тянущей силы.
Сдавливающее усилие (Crush) — это показатель максимально допустимой силы поперечного сжатия кабеля. Сильное пережатие кабеля может снизить пропускную способность волокон, увеличив затухание сигнала. Измеряют это значение в несистемных единицах давления: кН/100 мм. Чем меньше длина кабеля, подвергающаяся сдавливанию одинаковой силы, тем выше вероятность повреждения: при интенсивном сжимании щипцами и зажимами можно разрушить волокна.
Ударная нагрузка (Impact) показывает, удар какой силы выдержит кабель без повреждений внутренней структуры. Именно на ограничение по ударной нагрузке обращают внимание при креплении кабеля с помощью степлера или пистолета. Этот показатель измеряется в Ньютонметрах (Нм). 1 нм — это сила удара тела весом в 1 кг, упавшего на кабель с высоты 100 мм при обычном ускорении.
Радиус максимально-допустимого изгиба (Cable bend) показывает, насколько можно загибать кабель, и измеряется в миллиметрах. Нередко традиционно соизмеряется с диаметром самого кабеля (максимальный изгиб кабеля ИК/Д-М — 20 номинальных наружных диаметров). Превышение этого значения при монтаже ведет к повреждению кабеля.
Кручение (Torsion) измеряется в угловых градусах, на которые допустимо перекручивание кабеля вокруг своей оси на протяжении одного метра. Этот показатель бывает весьма значимым при работе с бронированными кабелями (ДПЛ, ДПС , ДП2 ). При сильном скручивании такого кабеля нарушается структура брони и изменяются защитные характеристики.
Температурный режим , при котором возможна полноценная эксплуатация кабеля (температурный цикл — Temperature cycling), важен при наружной прокладке, в особенности в холодных регионах или в условиях возможного перегрева (на чердаках, нагревающихся на солнце). Не менее важным является диапазон температур, при котором допустимо производить монтаж кабеля. Он зачастую более ограничен, чем температурный цикл эксплуатации.
Влагонепроницаемость (Water penetration) — показатель, важный для неспециализированных кабелей, прокладывающихся в условиях сырых грунтов, в затапливаемых подвалах. Он говорит о том, как долго волокна внутри кабеля будут защищены, если кабель будет погружен в воду на глубину 1 м. Обычно от нескольких часов до нескольких суток.
При несоблюдении рекомендованных производителем условий эксплуатации — превышении температурных и силовых нагрузок на кабель — вы рискуете потерять время, демонтируя неудачно проложенный кабель и заменяя новым, и деньги (гарантия производителя не распространяется на такие случаи). Выбирайте кабель с учетом запаса прочности и соблюдайте рекомендованные температурные режимы.
Оригинал статьи размещен на нашем сайте cable.ru .
Если этот материал был для Вас полезным, поделитесь им в социальных сетях!
А для того, чтобы не пропустить выход новых статей, ставьте «лайк» и подписывайтесь на наш канал: Кабель.РФ: всё об электрике .
Источник
