Что такое шаг скрутки жил

Система скрутки токопроводящих жил

Рис. 7-1. Схема двухповив-

ной простой правильной

Увеличение количества проволок в каждом последующем повиве на шесть проволок составляет основной признак правильной скрутки жил. Для любого повива т

Отношение суммы площадей отдельных проволок, составляющих жилу, к площади окружности, описанной поверх проволок верхнего повива, называют коэффициентом заполнения q:

где N- общее число проволок.

Наименьший диаметр имеет однопроволочная жила. Все сечения многопроволочных жил, приближающиеся к сечению сплошной проволоки, будут иметь коэффициент заполнения, меньший единицы. При наличии в центре жилы сердечника не из одной, а из 2, 3, 4 и 5 проволок конструкция токопроводящей жилы будет отличаться от конструкции жилы, имеющей в центре одну проволоку, но прирост числа проволок в каждом последующем повиве также будет равен шести.

Длину одного полного витка проволоки l ₁ измеренную вдоль оси жилы, называют шагом скрутки. Отношение длины шага скрутки / к среднему диаметру данного повива жилы D называют коэффициентом скрутки х:

В этом, случае укрутка

Количество проволок, которое может уложиться в любом повиве, определяется длиной окружности, проходящей через центры проволок повива. Ввиду того, что проволоки при скрутке образуют с плоскостью, перпендикулярной оси жилы, угол а, сечение их представляет не окружность, а эллипс с большой осью d ₁ обратно пропорциональной шагу скрутки. Увеличение d ₁ возможно до тех пор, пока его значение не станет равным длит не стороны многоугольника, который образуется прямыми, соединяющими центры проволок, составляющих повив. Шаг скрутки, при котором достигается эта величина, называют предельным. Величина большой оси эллипса равна

Рис. 7-2. Схема проволоки в повиве жилы и развертка одного шага повива.

Таким образом, разность между d и d _t

Соотношение между числами проволок в двух соседних повивах N и N ₁

При предельном шаге скрутки Разность между диаметрами k = 0,047. Из рис. 7-2 видно, что

Подставив значение k = 0,047, получим предельный коэффициент скрутки

Рис. 7-3. Схема сложной правильной концентрической скрутки жил.

При скрутке жил повивами одного направления жилы будут менее устойчивыми и в сечении не будут иметь круглую форму, поэтому при правильной концентрической скрутке все повивы имеют чередующиеся направления скрутки. В соответствии с этим различают скрутки правую (отдельные проволоки направлены слева вверх направо) и левую (отдельные проволоки направлены справа вверх налево). Токопроводящие жилы, скрученные в одном направлении, при растяжении легко раскручиваются и дают большее удлинение. Жилы из повивов с разными направлениями скрутки менее растягиваются и не имеют тенденции к раскручиванию. Однако жилы, скрученные в одну сторону, более гибки, чем скрученные в противоположные стороны.

Жила пучковой или шнуровой скрутки отличается тем, что составляющие ее проволоки располагают пучком, скрученным с большим шагом. По этой причине жила пучковой скрутки не имеет в сечении круглую форму и обладает меньшей устойчивостью, чем жила концентрической системы скрутки. С целью повышения устойчивости токопроводящих жил, скрученных по этой системе скрутки, их подкручивают, а в ряде случаев применяют обмотку шелковыми нитями, хлопчатобумажной пряжей, нитями стекловолокна или другими волокнистыми или пленочными материалами.

Жилы пучковой скрутки имеют большую гибкость, чем жилы правильней скрутки. Проволоки в пучковой системе скрутки жил не располагаются точно правильными концентрическими повивами, поэтому диаметр такой жилы может быть определен только приблизительно. В табл. 7-3 приведены приближенные значения наружных диаметров токопроводящих жил пучковой скрутки.

Приблизительные значения диаметров токопроводящих жил, скрученных во пучковой.системе скрутки

Источник

Скрутка жил и построение сердечника кабеля

Скрутку жил применяют для уменьшения взаимных электромагнитных влияний. Она также снижает влияние внешних электромагнитных полей на кабельные цепи, облегчает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля и обеспечивает ему более устойчивую и круглую форму. Жилы в многожильных кабелях скручивают концентрическими повивами (слоями), смежные повивы—в противоположных направлениях. Изолированные жилы скручивают в группы несколькими способами.

Простую кабельную скрутку применяют только в многожильных кабелях, состоящих из одинаковых изолированных жил, используемых в однопроводных цепях. В этом случае жилы укладываются концентрическими слоями или повивами вокруг центральной жилы.

Сложную кабельную скрутку выполняют из жил, предварительно скрученных в элементарные группы симметричных кабелей.

Существует несколько типов скруток жил.

Парная скрутка (П) — два изолированных провода (кабельные жилы) скручивают в пару с шагом скрутки не более 300 мм (рисунок 3.5,а).Скрученные в кабеле пары представляют собой взаимно скрещенные элементарные группы с расстоянием между крестами, равным шагу скрутки. Данную скрутку применяют преимущественно в телефонных кабелях местной связи.

Шагом скрутки называют расстояние по длине скрученной группы, которое соответствует полному обороту любой из жил вокруг оси скрутки. Так же определяют шаг скрутки групп, но при этом вместо обычной жилы рассматривают какую-либо из групп.

Четверочная, или звездная, скрутка (З) (рисунок 3.5,б)—четыре изолированные жилы, расположенные по углам квадрата, скручивают с шагом скрутки 150—300 мм. Разговорные пары в этой скрутке образуются из противоположных жил. Так, жила a и b образуют одну пару, а жилы c и d — другую, жила а — красного, b — желто­го, с — синего, d— зеленого цветов.

Рисунок 3.5 – Виды скруток

Тройная скрутка — три изолированных жилы скручены или расположены параллельно в один ряд. Скрутка шестеркой скручена из трех пар.

Восьмерочная скрутка (В)—восемь жил группы (рисунок 3.5,в)располагают концентрически вокруг сердечника из изоляционного материала, например стирофлексного или полиэтиленового корделя. Из восьми жил могут быть образованы две четверки: нечетная и четная. Всего могут быть получены четыре основные и две фантомные пары с одинаковыми параметрами. Для уменьшения влияния между цепями систематически меняют взаимное расположение жил по длине (в муфтах).

При скрутке элементы кабеля с воздушно-бумажной изоляцией деформируются, изоляция обжимается и группы несколько западают друг в друга. Поэтому наряду с диаметром описанной вокруг группы окружности (расчетный диаметр) существует понятие об эффективном диаметре группы (фактическом). Например для парной скрутки d_рп= 1,71d, d_эп = 1,65d для звездной, d_рз= 2,41d, d_эз= 2,2d.

Наиболее экономичной, обеспечивающей лучшую стабильность электрических параметров, является звездная скрутка. Эта скрутка получила преимущественное применение в кабелях многоканальной связи, но она несколько уступает парной скрутке по взаимным влияниям между соседними цепями. При согласованных шагах звездной скрутки защищенность между цепями в разных четверках больше, чем между цепями внутри четверки. Эта скрутка обеспечивает вполне достаточную защищенность от взаимных помех между цепями. Парная скрутка является наиболее простой в производстве и применяется в основном при изготовлении местных (городских) кабелей.

Скрученные в группы изолированные жилы систематизируют по определенному закону и объединяют в общий кабельный сердечник. В зависимости от характера образования сердечника различают две системы скрутки: повивную и пучковую.

При повивной скрутке группы располагаются последовательными концентрическими слоями вокруг центрального повива из одной—пяти групп. Смежные повивы скручены во взаимно противоположных направлениях. Такое расположение повивов облегчает также отделение их друг от друга при монтаже кабеля.

При однородной кабельной скрутке для образования повивов в кабеле применяют пять различных форм скрутки с 1, 2, 3, 4 и 5 группами в центральном повиве. Диаметр центрального повива при различном числе групп определяют по формуле:

(3.1)

где d—диаметр группы; п—число групп в центральном повиве (две—пять).

Зная число групп (элементов) в центральном повиве, можно определить их число в последующих повивах. Так, если имеется какая-либо кабельная скрутка, у которой, считая от центра, повив имеет т групп, то в следующем повиве будет п групп, где п = т + 6. Следовательно, при повивной скрутке число групп (элементов) в каждом последующем повиве увеличивается на шесть по сравнению с предыдущим. Исключением из этого правила является второй повив в том случае, когда в первом (центральном) повиве имеется лишь одна группа. Тогда во втором повиве увеличение будет не на шесть, а на пять групп.

Так как группы каждого последующего повива накладываются на предыдущий по винтовой линии, то длина жил кабеля увеличивается по сравнению с длиной кабеля (рисунок 3.6). Удлинение жил кабеля учитывается через коэффициент укрутки, определяемый по формуле:

(3.2)

Параметр χ равен 1,02. 1,07.

Рисунок 3.6 – Наложение повивов в группы

При пучковой, скрутке группы (пары, четверки и т. п.) скручиваются в одну сторону и с одним шагом в пучки или пучок, из которых (которого) образуется сердечник. Пучки могут быть элементарными и главными.

Элементарные пучки состоят не более чем из 20 групп (пар, четверок и т. п.) и слу­жат для образования скруткой их сердечника или главных пучков, из которых скручиванием формируется сердечник. В сердечнике главные пучки расположены повивами. В каждом повиве сердечника повивной или пучковой скрутки имеется одна счетная и одна направляющая группы (пары, четверки, пучки).

Направляющая группа, отличающаяся расцветкой изоляции хотя бы одной из жил (групп) от всех других групп (пар, четверок, пучков) повива, служит для определения направления, в котором должен быть произведен отсчет для нахождения искомой группы (как правило, красного цвета).

Счетная группа (пара, четверка, пучок), также отличающаяся расцветкой изоляции хотя бы одной из жил (групп) от всех других групп повива, служит для нахождения искомой группы (как правило, черного цвета).

Перечисленные системы скрутки относятся к сложным системам правильной повивной скрутки. При однородной скрутке все скручиваемые в сердечник группы одинаковы, а при неоднородной — сердечник формируется из разных групп, например с парами и четверками, с жилами разного диаметра и т. п.

Изолированные жилы могут скручиваться непосредственно в сердечник без предварительного формирования групп по системе простой правильной повивной скрутки (рисунок 3.7,а).При числе жил до семи они скручиваются в пары, тройки, четверки и повив из пяти, шести или семи жил. Если число жил более семи, они скручиваются повивами вокруг одной—пяти жил.

С применением системы простой правильной повивной скрутки (рисунок 3.7,а) изготавливаются кабели для сигнализации и блокировки без парной скрутки жил, контрольные и силовые кабели и др.

Сердечники пучковой скрутки (рисунок 3.7,б)формируют в основном при изготовлении городских телефонных кабелей.

Сердечники правильной повивной скрутки с парной (рисунок 3.7,в)и звездной скруткой жил применяются при изготовлении симметричных магистральных высокочастотных и низкочастотных кабелей, городских телефонных кабелей и др.

Источник

Системы скрутки токопроводящих жил

Скрутка токопроводящих жил может быть правильной концен­трической или пучковой. Правильная скрутка может быть простой или сложной.

Жила простой правильной концентрической скрутки имеет*1 один или несколько повивов из проволок одинакового диаметра, навожен­ных концентрически вокруг сердечника из 1—5 проволок (рис. 1-6). На рис. 1–7 приведена схема 19-проволочной жилы. Вокруг сердеч­ника из одной проволоки с наружным диаметром Di = d наложен первый повив из проволок диаметром d с наружным диаметром повива D2=3d и второй повив из проволок диаметром d с наружным диаметром повива D3=5d. Разность длин окружностей, проходящих через центр проволок второго и третьего повивов,

Увеличение количества проволок в каждом последующем повиве на 6 составляет основной признак правильной скрутки жил.

Для повива μ диаметр

Отношение суммы площадей отдельных проволок, составляющих жилу, к площади окружности, описанной поверх проволок верхнего повива, называют коэффициентом за­полнения а:

Наименьший диаметр жилы име­ет сплошная проволока, а все сече­ния многопроволочных жил, прибли­жающиеся к сечению сплошной про­волоки, будут иметь коэффициент заполнения, меньший единицы. При наличии в центре жилы сердечника не из 1 проволоки, а из 2, 3, 4 и 5 проволок (рис. 1-6) конструкция жилы будет отличаться от жилы, имеющей в центре 1 проволоку, но прирост числа проволок в каждом

последующем повиве сохранится равным 6. В табл. 1–8 приведены конструкции жил простой правильной скрутки с различным коли­чеством проволок в центре.

Если сделать развертку любой из скрученной в жилу проволок, то она изобразится гипотенузой h прямоугольного треугольника (рис. 1-8), больший катет которого будет равен длине шага, а мень­ший— длине окружности диаметром Dсp, проведенной по центрам проволок данного повива:

Конструкция жил правильной концентрической системы скрутки

Отношение величины шага скрутки, мм, к наружному диаметру жилы Dн, называется коэффициентом скрутки

Приращение длины витка называют укруткой:

Жилы нормальной системы скручивают с шагом внутреннего повива не более 35 D (где D — диаметр соответствующей жилы или стренги) и наружного пови­ва жилы — не более 18 D. Жилы гибкой и особо гибкой системы скручивают с шагом внутреннего повива жилы не более 25 D а на­ружного повива — не более 16 D. Ввиду того что проволоки при скрутке образуют с плоскостью, перпендикулярной оси жилы, угол α, сечение их представляет не окружность, а эллипс с боль­шой осью d1 (рис. 1-9), обратно пропорциональной шагу скрутки. Увеличение d1 возможно до тех пор, пока его значение не ста­нет равным стороне многоугольника, который образуется прямыми, соединяющими центры проволок, составляющими повив. Шаг скрутки, при котором достигается эта величина, называют пре­дельным. Величина большой оси эллипсов:

При заданном א 1 могут быть определены диаметр d1 и количе­ство проволок в повиве жилы любого диаметра по приближенной формуле:

Жилы, скрученные из проволок в одном направлении, будут менее устойчивы и в сечении не будут иметь круглую форму, поэтому при правильной концентрической скрутке все повивы имеют чере­дующееся направление скрутки. В соответствии с этим различают два направления скрутки: правое (отдельные проволоки направлены слева вверх направо) и левое (отдельные проволоки направлены справа вверх налево). Жилы, скрученные в одном направлении, бо­лее гибки, но при растяжении легко раскручиваются и дают удли­нение. Жила сложной правильной концентрической скрутки отличается от простой тем, что ее скручивают не из одиночных проволок, а из заранее скрученных заготовок — стренг. Каждую стренгу скручивают из 7, 12 или 19 проволок по системе правильной скрутки или из лю­бого количества проволок при пучковой скрутке. Поперечный разрез жилы сложной правильной концентрической скрутки изображен на рис. 1–10. Для такой системы скрутки справедливы все данные, при­веденные в табл. 1–10, за исключением коэффициента заполнения. При пользовании табл. 1–10 каждую стренгу принимают за одиноч­ную проволоку, определив предварительно диаметр стренги по пра­вилам правильной скрутки. Диаметр скрученной жилы (рис. 1-10)

При применении стренг, скрученных по системе пучковой скрут­ки, получают токопроводящие жилы меньшего наружного диаметра, чем при использовании стренг правильной скрутки, так как стренги пучковой скрутки уплотняются за счет уменьшения промежутков между отдельными проволоками. Коэффициент заполнения жилы сложной правильной концентрической скрутки определяют как про­изведение коэффициентов заполнения стренги и готовой жилы, и поэтому он всегда меньше, чем коэффициент заполнения жилы про­стой скрутки. Сложную систему скрутки целесообразно применять в тех случаях, когда необходима осо­бо гибкая жила.

Скрутка стренг в направлении,противоположном направлению

скрутки жилы, способствует увели­чению стойкости жилы против рас­кручивания. Если при эксплуатации кабеля преобладают растягивающие усилия, а так же если кабель подвер­гается многократным разматывани­ям с барабана и наматыванию на ба­рабан, применяют встречную скрут­ку двух соседних стренг. Таким об­разом, в стренговой жиле три стрен­ги наружного повива будут иметь правую скрутку и три стренги — ле­вую скрутку. Направление скрутки верхнего повива противоположно на­правлению предыдущего повива.

Жила пучковой или шнуровой скрутки отличается тем, что составляющие ее проволоки располагают пучком, скрученным с боль­шим шагом. По этой причине жила пучковой скрутки не имеет в се­чении круглой формы и обладает меньшей устойчивостью, чем жилы концентрической системы скрутки. С целью повышения устойчивости жил, скрученных по этой системе скрутки, их подкручивают, а в ря­де случаев применяют обмотку шелком, хлопчатобумажной пряжей, стекловолокном или другими волокнистыми или пленочными мате­риалами.

Источник

Знаете ли вы, зачем скручивают витую пару?

С витой парой мы сталкиваемся каждый день, ведь такой кабель применяется для прокладки локальных сетей, подключения к сети интернет, в слаботочных системах, видеонаблюдении и т.д. Как правило, он состоит из 2, 4 или более пар токопроводящих жил небольшого диаметра. Жилы скручены друг с другом с определённым шагом и покрыты общей оболочкой с экранированием или без него.

Кстати, название «витая пара», можно сказать, народное, устоявшееся в профессиональной среде. Если обратиться к нормативно-технической документации России, правильнее будет –«симметричный кабель связи» (ГОСТ Р 54429-2011).

Но верное название кабеля не самое интересное в этой истории. Знаете ли вы, почему витую пару скручивают, а жилы проводов или кабелей питания обычно прямые? Давайте разбираться!

С чего всё началось…

Во второй половине XIX века для телеграфов, а затем и для телефонных линий использовались прямые провода, проложенные параллельно по опорам. Но при бурном техническом прогрессе появлялось всё больше и потребителей электроэнергии, и абонентов телефонных сетей. Соответственно, приходилось протягивать больше кабельных линий.

Как известно, при протекании электрического тока через проводник возникает магнитное поле, а если проводник поместить в изменяющееся магнитное поле, то через него потечёт ток. Именно поэтому токи в силовых кабелях наводят помехи в сигнальных линиях, если они расположены рядом. То же самое происходит, если рядом расположено много сигнальных линий — они создают помехи друг для друга и искажают сигналы. Если помех слишком много, то передача сигнала становится и вовсе невозможной — принимающее устройство просто не поймёт, что ему было передано.

Конечно, инженеры начали искать решение проблемы. В конце XIX века посчитали, что лучший метод борьбы с помехами – транспозиция. И через каждые несколько опор меняли местами два сигнальных провода.

Иное решение предложил в 1881 году Александр Белл. Он запатентовал новый вид кабеля, который состоял из одной или нескольких пар изолированных друг от друга жил, причем жилы каждой пары скручивались между собой. Так и появился прообраз современных витопарных кабелей. К 1900 году все телефонные линии в США были проложены витой парой.

Зачем делить кабель связи на два?

Есть два основных способа передавать любой электрический сигнал — по одному проводу относительно земли или какой-либо точки с условно нулевым потенциалом, либо по двум проводам, не привязываясь к общим точкам.

При передаче сигнала по двум проводам каждому положительному сигналу в одной жиле соответствует отрицательный сигнал в другой жиле, это называют дифференциальным сигналом.

Так как на проводах в паре напряжения сигналов противоположны, а токи текут в разные стороны, то и электромагнитные поля, порождённые током в каждой из жил, компенсируют друг друга. И даже если возникают помехи, они наводятся на обоих проводах так, что сигнал практически не искажается. Тогда как при передаче несимметричного сигнала помеха может привести к «ложным» единицам и нулям при передаче, что вы и можете видеть на рисунке 1.

А зачем ещё и скручивать жилы?

Дифференциальный сигнал полностью проблему с помехами не решает. Если передавать его с помощью кабеля с параллельно уложенными жилами, то положительного эффекта не будет. Дело в том, что в такой конструкции кабеля невозможно обеспечить одинаковое расстояние между жилами каждой из пар. Для улучшения связи между жилами их скручивают, причем шаг скрутки проводников обязательно должен быть одним и тем же по всей длине кабеля – не может быть такого, что в начале жилы скручены с шагом в 1 см, в середине кабеля шаг 5 см, а на конце – 0,5 см.

Равномерная скрутка будет работать, если в кабеле одна пара жил. Но представим, что в кабеле несколько пар, тогда сразу появляется ещё одна проблема — перекрёстные помехи или просто наводки помех одной парой на другую.

Как добиться, чтобы скрученные пары одного кабеля меньше влияли друг на друга? Для этого каждую пару жил скручивают с разным шагом, подобное решение используется в витой паре категории 5 и выше.

Шаг скрутки у разных пар отличается.

Сигнал же цифровой, а он помех не боится…

Зачем вообще думать о помехах, ведь цифровой сигнал их не боится? Действительно, цифровой сигнал по сравнению с аналоговым гораздо более устойчив к помехам. Но есть один нюанс – в аналоговых линиях передаётся сигнал относительно низкой частоты, например, частота звукового сигнала лежит в слышимом диапазоне – до 20 кГц. Но частота сигнала в интернет-кабеле находится в диапазоне от 100 до 1000 МГц.

Чем больше частота сигнала, тем сложнее его передавать, так как он становится более уязвим к помехам, качеству монтажа, кабеля, разъёмов и сопутствующего оборудования. Конечно, можно использовать меньшие частоты, но тогда снизится скорость передачи данных. Таким образом, помехи снижают пропускную способность линии.

Подведём итоги

Чтобы снизить количество помех и повысить пропускную способность кабеля, используют дифференциальный сигнал. Для того, чтобы избавиться от внешних и перекрёстных наводок, жилы скручивают с разным шагом. Но это не все методы борьбы с помехами. В кабелях витая пара применяют экранирование фольгой или добавляют как общий для всех жил экран из оплетки медными лужеными жилами, так и индивидуальный экран на каждой жиле (в кабелях категории 7, 7а).

Чем выше категория кабеля, тем больше частота сигнала, соответственно, растет скорость его передачи. Подробнее смотрите в таблице ниже.

Применение витой пары различных категорий

Источник