多組對支架型儀表控制電纜研發

李咸輝（安徽江淮電纜集團有限公司，安徽　巢湖　238371）

多組對支架型儀表控制電纜研發

李咸輝
（安徽江淮電纜集團有限公司，安徽巢湖238371）

摘要：本文介紹了多組對支架型儀表控制電纜的特性要求。對為滿足電纜的這些特性要求而在設計研制過程中的選材依據、制作工藝特點，重點說明了材料選擇、電纜結構設計。

關鍵詞：支架型儀表控制電纜；電氣參數；“十”字支架；電纜結構設計

一、引言

隨著我國經濟的迅猛發展，遠控操作越來越多，對控制信號的穩定性要求也越來越高。傳統的儀表控制電纜的傳輸單元結構為對線組或星形四線組。在星形四線組中四根絕緣線芯的位置為不穩定易滑動的正方形，有時在外力的作用下（如在卷盤、放線、敷設時）變為菱形，從而影響電纜的電氣參數，致使電纜的廢品率升高，即使合格出廠后，在電纜敷設時的外力作用下，可能使這種變形加大，導致信號傳輸的精度和傳輸距離大受影響，嚴重時會產生被控制設備的誤動作。造成生產事故。本文就電纜使用現場設備對電纜的特性要求，結合我們對多組對支架型儀表控制電纜的設計和研制進行了總結。

二、現場儀表控制電纜的主要技術問題及要求

控制臺對設備進行遠端控制，要求傳輸信號穩定可靠，傳輸距離內衰減在允許范圍內。對其影響最重要的兩個因素就是衰減和干擾。多組對支架型儀表控制電纜就是對著兩個因素進行控制。分布電容是影響衰減的一個重要因素，多組對支架型儀表控制電纜解決的就是分布電容的問題。而干擾用加屏蔽層進行解決。

三、電纜設計與研制

1絕緣單線，導體采用無氧銅絲，能較好地傳輸電信號。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套材料。其主要優點是：

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

（2）機械性能較好，富有可撓性，而且強韌，耐溶性好。

（3）耐熱老化性能、低溫耐寒性能及耐化學穩定性好。

（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，制品幾何形狀和結構尺寸易于控制。

（8）用它制作的電線電纜重量輕，使用、敷設方便，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，其主要相關指標為：導體直流電阻差，絕緣偏心度，絕緣外徑的均勻度。

圖1

2　傳輸單元絞合

相較于對線組，星形四線組中對角的兩根絕緣單線為一個工作線對，由于距離的增大，降低了分布電容，可獲得更遠的傳輸距離或更精準的傳輸信號。但星形四線組中四根絕緣線芯的位置為不穩定易滑動的正方形，有時在外力的作用下變為菱形，引起星形四線組分布電容變化，從而影響線路的信號傳輸。如一般的工作線對的工作電容為小于52nF/km，若星形四線組變形為菱形后，其中一個工作線對的極板距離變大，另一個變小，致使一個工作線對的電容小于52nF/km，而另一對的電容大于52nF/km。這對電纜的傳輸質量和傳輸距離產生嚴重影響。多組對支架型儀表控制電纜針對此問題的解決辦法為，在星形四線組中心的縫隙內添加一個“十”字形支架條，對四根絕緣單線的位置進行固定。設計專門的模具生產“十”字形支架條，當做填充填在四線組的縫隙內。由于沒有了滑移的空間，工作線對間的距離不再變化。影響信號傳輸距離和精度的一個重要因素：分布電容也就此被控制住。即使經常被移動的電纜也不會有影響。星形四線組下車的中控檢測項目為：混、斷線，工作對的工作電容、直流電組差，電容耦合系數。

表1　電纜用聚乙烯絕緣性能表

3　抗干擾設計

當信號在電纜中傳輸時，因為傳輸路徑中周圍干擾源的存在，例如電氣電纜或變壓器等，可能因為電磁干擾而導致信號的偏移。這對于上節提及的信號傳輸影響尤為明顯，而且相當難以量化。在實際使用中，去電氣的繼電器觸點因為出現超過較強電感的存在，導致觸點信號檢測延遲，甚至動作失誤的可能性。電纜的分布電容嚴重影響信號傳輸的速率。例如電纜的電容與信號波特率之間有嚴格對應關系，多組對支架型計算機電纜對此有針對性地設計，傳輸單元四線組絞合完成后，已經盡可能地減少了電纜的單位長度分布電容，此后在增加一道銅絲編織屏蔽工序，實現電磁屏蔽的目的，并沿銅網加添了一根銅導線作為引流線，以確保屏蔽層在電纜敷設施工和長期使用中具有穩定可靠的屏蔽性能。進一步減少感抗和阻抗，使用該類電纜，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，在成纜工序中合理設計、匹配絞合節距，并實現完全退扭絞合，降低了線間直接系統性耦合，達到減小串音的目的。

5護套，電纜的護套是對電纜工作單元的保護層，可根據電纜的使用環境選擇相應的護套材料，如阻燃、低煙無鹵、防化學腐蝕、防鼠等要求。大部分信號控制用電纜都敷設在室內，對于防紫外線、耐候等特性可不考慮。

6　電纜的總體結構如圖1所示

1-軟銅導體；

2-絕緣；

3-聚乙烯支架；

4-傳輸單元內護層；

5-纜芯內護層；

6-銅絲編織層；

7-外護層。

結語

（1）我公司研發設計的多組對支架型計算機電纜已獲得國家實用新型專利，并通過了國家電線電纜質量監督檢驗中心的全面型式試驗。

（2）多組對支架型計算機電纜的成功研發，使精確控制遠端設備更加可靠，增加了控制距離，減少設備因信號偏移而導致的故障率。使客戶有了更好的選擇。同時也減少了中間的信號放大設備，降低了成本。

參考文獻

[1]YD/T838.1～4-1996，數學通信用對絞/星級對稱電纜標準[S].

中圖分類號：TM247

文獻標識碼：A