多組對(duì)支架型儀表控制電纜研發(fā)

李咸輝（安徽江淮電纜集團(tuán)有限公司，安徽　巢湖　238371）

多組對(duì)支架型儀表控制電纜研發(fā)

李咸輝
（安徽江淮電纜集團(tuán)有限公司，安徽巢湖238371）

摘要：本文介紹了多組對(duì)支架型儀表控制電纜的特性要求。對(duì)為滿足電纜的這些特性要求而在設(shè)計(jì)研制過(guò)程中的選材依據(jù)、制作工藝特點(diǎn)，重點(diǎn)說(shuō)明了材料選擇、電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：支架型儀表控制電纜；電氣參數(shù)；“十”字支架；電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，遠(yuǎn)控操作越來(lái)越多，對(duì)控制信號(hào)的穩(wěn)定性要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的儀表控制電纜的傳輸單元結(jié)構(gòu)為對(duì)線組或星形四線組。在星形四線組中四根絕緣線芯的位置為不穩(wěn)定易滑動(dòng)的正方形，有時(shí)在外力的作用下（如在卷盤(pán)、放線、敷設(shè)時(shí)）變?yōu)榱庑危瑥亩绊戨娎|的電氣參數(shù)，致使電纜的廢品率升高，即使合格出廠后，在電纜敷設(shè)時(shí)的外力作用下，可能使這種變形加大，導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)木群蛡鬏斁嚯x大受影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生被控制設(shè)備的誤動(dòng)作。造成生產(chǎn)事故。本文就電纜使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)電纜的特性要求，結(jié)合我們對(duì)多組對(duì)支架型儀表控制電纜的設(shè)計(jì)和研制進(jìn)行了總結(jié)。

二、現(xiàn)場(chǎng)儀表控制電纜的主要技術(shù)問(wèn)題及要求

控制臺(tái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)端控制，要求傳輸信號(hào)穩(wěn)定可靠，傳輸距離內(nèi)衰減在允許范圍內(nèi)。對(duì)其影響最重要的兩個(gè)因素就是衰減和干擾。多組對(duì)支架型儀表控制電纜就是對(duì)著兩個(gè)因素進(jìn)行控制。分布電容是影響衰減的一個(gè)重要因素，多組對(duì)支架型儀表控制電纜解決的就是分布電容的問(wèn)題。而干擾用加屏蔽層進(jìn)行解決。

三、電纜設(shè)計(jì)與研制

1絕緣單線，導(dǎo)體采用無(wú)氧銅絲，能較好地傳輸電信號(hào)。絕緣采用高密度聚乙烯，形成絕緣單線。聚乙烯是一種乳白色的塑料，表面呈蠟狀且半透明，是電線電纜較為理想的絕緣和護(hù)套材料。其主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）優(yōu)異的電氣性能。其絕緣電阻和耐電強(qiáng)度高；在較寬的頻率范圍內(nèi)，介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角正切tgδ值小，且基本不受頻率變化的影響，作為信號(hào)傳輸用電纜的絕緣材料，是近乎理想的一種介質(zhì)。

（2）機(jī)械性能較好，富有可撓性，而且強(qiáng)韌，耐溶性好。

（3）耐熱老化性能、低溫耐寒性能及耐化學(xué)穩(wěn)定性好。

（4）耐水性好，吸濕率低，浸在水中絕緣電阻一般不下降。

（5）作為非極性材料，透氣性大，聚乙烯的透氣性是各種塑料中最為優(yōu)良的。

（6）比重輕，其比重均小于1。高壓聚乙烯尤為突出，約為0.92g/cm3；低壓聚乙烯雖其密度較大，也僅為0.94g/cm3左右。

（7）具有良好的加工工藝性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷卻易于成型，制品幾何形狀和結(jié)構(gòu)尺寸易于控制。

（8）用它制作的電線電纜重量輕，使用、敷設(shè)方便，接頭容易。

絕緣單線的制作精度直接決定電纜的總體電氣性能，其主要相關(guān)指標(biāo)為：導(dǎo)體直流電阻差，絕緣偏心度，絕緣外徑的均勻度。

圖1

2　傳輸單元絞合

相較于對(duì)線組，星形四線組中對(duì)角的兩根絕緣單線為一個(gè)工作線對(duì)，由于距離的增大，降低了分布電容，可獲得更遠(yuǎn)的傳輸距離或更精準(zhǔn)的傳輸信號(hào)。但星形四線組中四根絕緣線芯的位置為不穩(wěn)定易滑動(dòng)的正方形，有時(shí)在外力的作用下變?yōu)榱庑?，引起星形四線組分布電容變化，從而影響線路的信號(hào)傳輸。如一般的工作線對(duì)的工作電容為小于52nF/km，若星形四線組變形為菱形后，其中一個(gè)工作線對(duì)的極板距離變大，另一個(gè)變小，致使一個(gè)工作線對(duì)的電容小于52nF/km，而另一對(duì)的電容大于52nF/km。這對(duì)電纜的傳輸質(zhì)量和傳輸距離產(chǎn)生嚴(yán)重影響。多組對(duì)支架型儀表控制電纜針對(duì)此問(wèn)題的解決辦法為，在星形四線組中心的縫隙內(nèi)添加一個(gè)“十”字形支架條，對(duì)四根絕緣單線的位置進(jìn)行固定。設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的模具生產(chǎn)“十”字形支架條，當(dāng)做填充填在四線組的縫隙內(nèi)。由于沒(méi)有了滑移的空間，工作線對(duì)間的距離不再變化。影響信號(hào)傳輸距離和精度的一個(gè)重要因素：分布電容也就此被控制住。即使經(jīng)常被移動(dòng)的電纜也不會(huì)有影響。星形四線組下車(chē)的中控檢測(cè)項(xiàng)目為：混、斷線，工作對(duì)的工作電容、直流電組差，電容耦合系數(shù)。

表1　電纜用聚乙烯絕緣性能表

3　抗干擾設(shè)計(jì)

當(dāng)信號(hào)在電纜中傳輸時(shí)，因?yàn)閭鬏斅窂街兄車(chē)蓴_源的存在，例如電氣電纜或變壓器等，可能因?yàn)殡姶鸥蓴_而導(dǎo)致信號(hào)的偏移。這對(duì)于上節(jié)提及的信號(hào)傳輸影響尤為明顯，而且相當(dāng)難以量化。在實(shí)際使用中，去電氣的繼電器觸點(diǎn)因?yàn)槌霈F(xiàn)超過(guò)較強(qiáng)電感的存在，導(dǎo)致觸點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)延遲，甚至動(dòng)作失誤的可能性。電纜的分布電容嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸?shù)乃俾?。例如電纜的電容與信號(hào)波特率之間有嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，多組對(duì)支架型計(jì)算機(jī)電纜對(duì)此有針對(duì)性地設(shè)計(jì)，傳輸單元四線組絞合完成后，已經(jīng)盡可能地減少了電纜的單位長(zhǎng)度分布電容，此后在增加一道銅絲編織屏蔽工序，實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽的目的，并沿銅網(wǎng)加添了一根銅導(dǎo)線作為引流線，以確保屏蔽層在電纜敷設(shè)施工和長(zhǎng)期使用中具有穩(wěn)定可靠的屏蔽性能。進(jìn)一步減少感抗和阻抗，使用該類(lèi)電纜，可以減少電纜造成的傳輸瓶頸。

4為了改善電纜的串音指標(biāo)，在成纜工序中合理設(shè)計(jì)、匹配絞合節(jié)距，并實(shí)現(xiàn)完全退扭絞合，降低了線間直接系統(tǒng)性耦合，達(dá)到減小串音的目的。

5護(hù)套，電纜的護(hù)套是對(duì)電纜工作單元的保護(hù)層，可根據(jù)電纜的使用環(huán)境選擇相應(yīng)的護(hù)套材料，如阻燃、低煙無(wú)鹵、防化學(xué)腐蝕、防鼠等要求。大部分信號(hào)控制用電纜都敷設(shè)在室內(nèi)，對(duì)于防紫外線、耐候等特性可不考慮。

6　電纜的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示

1-軟銅導(dǎo)體；

2-絕緣；

3-聚乙烯支架；

4-傳輸單元內(nèi)護(hù)層；

5-纜芯內(nèi)護(hù)層；

6-銅絲編織層；

7-外護(hù)層。

結(jié)語(yǔ)

（1）我公司研發(fā)設(shè)計(jì)的多組對(duì)支架型計(jì)算機(jī)電纜已獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，并通過(guò)了國(guó)家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的全面型式試驗(yàn)。

（2）多組對(duì)支架型計(jì)算機(jī)電纜的成功研發(fā)，使精確控制遠(yuǎn)端設(shè)備更加可靠，增加了控制距離，減少設(shè)備因信號(hào)偏移而導(dǎo)致的故障率。使客戶有了更好的選擇。同時(shí)也減少了中間的信號(hào)放大設(shè)備，降低了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]YD/T838.1～4-1996，數(shù)學(xué)通信用對(duì)絞/星級(jí)對(duì)稱(chēng)電纜標(biāo)準(zhǔn)[S].

中圖分類(lèi)號(hào)：TM247

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A