Ка́бель (вероятно, через или из , от «аркан») — один из видов линий передачи, устройство для передачи электромагнитной энергии или сигналов от одного объекта к другомуЛиния передачи // Электроника. Энциклопедический словарь —М.: Советская энциклопедия, 1991. Для передачи сигналов в длинных пневматических линиях используют кабель пневматическийДлинная линия пневматическая // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 1 (А — И) — М.: Советская энциклопедия, 1962.Кабель пневматический // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 2 (К — Погрешность измерения) — М.: Советская энциклопедия, 1962..
Исторически кабелем называли сплетенный из проволоки канат. Для обозначения телеграфных, телефонных и силовых кабелей использовали термин кабель электрический. Кабели наряду с проводами относятся к кабельным изделиям. Особенностью кабельных изделий, отличающих их от других изделий для передачи электрической энергии и электрических сигналов, является гибкость. Кабели отличаются от проводов тем, что могут быть предназначены для прокладки под водой и в землеШарле Д. Л. По всему земному шару: Прошлое, настоящее и будущее кабелей связи — М.: Радио и связь, 1985. Наличие оболочки для отнесения изделия к кабелю не обязательно. Первый кабель для прокладки в море (1850 год) не имел оболочки, изоляция жил была устойчива к влаге и для защиты использовалась броня.
Кабели связи
Для электрических кабелей связи электромагнитная энергия высокочастотных колебаний сосредотачивается в основном в изоляции, носителем являются не жилы, а окружающая их среда. Жилы кабеля связи лишь задают направление движения энергии. Коаксиальные и многожильные экранированные кабели могут рассматриваться как волновод. Многопроводные линии передачи — квазистатические волноводы без ограничения по минимальной частоте переносаВолновод // Физическая энциклопедия: [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии.. От металлических волноводов кабели с металлическими жилами (проводниками) отличаются меньшей поверхностью, по которой протекают электрические токи, в результате потери в кабелях больше чем волноводах того же внешнего размераВолновод металиический // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии.. Волоконно-оптические кабели содержат диэлектрические волноводыВолновод диеэлектрический // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии..
Для линий передачи, используемых в радиоэлектронике, требуется чтобы они минимально излучали электромагнитные волны при минимальных тепловых потерях при передаче. Линии передачи могут быть закрытыми или открытымиСправочник по теоретическим основам радиоэлектроники. Под. ред. Б. Х. Кривицкого, В. Н. Дулина. В 2-х томах. Том 1. — М.: Энергия, 1977..
Коаксиальные линии связи могут выполняться как жесткими, так и гибкими — в виде кабелейКоаксиальная линия // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 2 (К — Погрешность измерения) — М.: Советская энциклопедия, 1962..
Кабели связи можно разделить на слаботочные и радиочастотные. Радиочастотные кабели малой мощности передают сигнал до 0,5 кВт; средней — от 0,5 до 5 кВт; большой — свыше 5 кВтКабель // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 2 (К — Погрешность измерения) — М.: Советская энциклопедия, 1962..
В УКВ диапазоне используются двухпроводные линии, которые состоят из двух круглых параллельных проводников, расстояние между которыми мало по сравнению с длиной передаваемой волны. Двухпроводные линии могут выполняться в виде укрепленных на изоляторах проводов или в виде кабеля, в которых оба проводника помещены в изоляциюДвухпроводная линия // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 1 (А — И) — М.: Советская энциклопедия, 1962.. Двухпроводные линии практически не излучают электромагнитные волны, если расстояние между жилами много меньше длины волны. Однако это расстояние должно быть достаточным, чтобы пробивное напряжение было меньше допустимого для передаваемой мощности.
История
Коммерческое производство телеграфных кабелей началось в Англии в 1851 году. Технология производства телеграфных кабелей развилась на базе канатного производства. До создания специализированных кабельных производств кабели изготовлялись в том числе на канатных фабриках. Из техники производства кабеля слабого тока развилось производство силового кабеля. Старейший в Германии кабельный завод Carlswerk был построен в 1874 годуЛебедев В. Д. Силовые кабели —Л.:ОНТИ НКТП СССР, 1936.
В 1878 году инженер-технолог М. М. Подобедов организовал в России на Васильевском острове Санкт-Петербурга первые кустарные мастерские для выработки проводников с шёлковой и хлопчатобумажной изоляцией, на которых работало несколько человек. Там же им было создано небольшое предприятие «Русское производство изолированных проводников электричества Подобедовых, Лебурде и Ко», преобразованное в 1888 году в завод «Русское производство проводов электричества» М. М. Подобедова. 25 октября 1879 года Вернеру фон Сименсу (фирма «Сименс и Гальске») было выдано свидетельство на производство работ в построенном им заводе по изготовлению изолированной проволоки и телеграфных проводов в Васильевской части Санкт-Петербурга (впоследствии завод «Севкабель»)КАБЕЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РОССИИ И СТРАН СНГ. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ, НОВЫЕ ЗАДАЧИ // Кабели и провода № 45 (3178), 2009.
Конструкция Конструкция состоит из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), или оптических волокон, заключённых в оболочку. Кроме жил и изоляции кабель может содержать экран, сердечник, заполнитель, стальную или проволочную броню, металлическую оболочку, внешнюю оболочку. Каждый конструктивный элемент нужен для работоспособности кабеля в определённых условиях среды.
Существуют также кабели, совмещающие в себе функции передачи и излучения радиосигналов (излучающий кабель), либо преобразования электрической энергии в тепло на большой протяжённости (греющий кабель).
Группы однородной кабельной продукции включают кабели: кабели силовые для стационарной прокладки на напряжение до 35 кВ включительно; кабели силовые для стационарной прокладки на напряжение 110 кВ и выше; кабели силовые для нестационарной прокладки; кабели связи симметричные; кабели связи коаксиальные; кабели связи телефонные; кабели связи телефонные распределительные; кабели радиочастотные; кабели управления; кабели контрольные; кабели оптические; кабели греющие (саморегулируемые, самоограничивающиеся, кабели с постоянной мощностью параллельного типа, кабели последовательного типа с полимерной изоляцией, кабели с минеральной изоляцией); прочие кабельные изделия (судовые, шланговые и т. д.); термоэлектродные кабели и провода — для подключения термопар. кабели пневматические и пневмоэлектрические
Также кабели разделяют по: типу и наличию изоляции; типу и наличию экрана; по количеству жил; по материалу жил; по гибкости: для подвижного соединения; для неподвижного соединения.
Стандарт детально описывает классификацию кабелей.
Токопроводящие жилы
Жилы в кабелях изготавливаются из следующих материалов: для передачи электрической энергии и сигналов: медь, алюминий, сталь, серебро, золото, сплавы различных металлов, сверхпроводящие материалы; для передачи оптических сигналов: стекло, пластмассы; для рассеивания тепла: нихром, константан.
Токопроводящие жилы силовых кабелей нормируют по площади поперечного сечения. Внутренний проводник радиочастотных и коаксиальных кабелей связи, жилы симметричных кабелей связи, жилы кабелей для сигнализации и блокировки нормируются по их диаметру.
В случаях, когда кабели необходимо герметизировать (например, для судовых кабелей), промежутки между проволоками многопроволочных жил заполняют герметизирующим составом.
Диаметр однопроволочных медных жил симметричных высокочастотных, станционных, телефонных (для соединительных и абонентских линий сетей местной телефонной связи) кабелей должен соответствовать ряду: 0,32; 0,4; 0,5; 0,64; 0,7; 0,9; 1,2 мм; для многопроволочных жил — диаметр медных проволок (0,1…0,52) мм, число проволок от 7 до 19Правила применения кабелей связи с металлическими жилами.
Материал оболочки Оболочка кабеля предназначена для защиты проводников и изоляторов от внешних воздействий, прежде всего от влаги, которая приводит к нарушению изоляции электрических кабелей, а также помутнению оптических волокон.
Оболочка кабеля может состоять из одного и более герметизирующих и армирующих слоёв, в качестве этих слоёв могут применяться различные материалы: ткань, пластмассы, металл, резина и проч. Кабели для передачи электрических сигналов могут быть снабжены экраном из металлической сетки, листового металла (фольги) или полимерной плёнки с тонким металлическим покрытием.
Поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты Поливинилхлоридные пластикаты, применяемые в кабельных изделиях, делятся на три основные группы: изоляционные — имеют высокие электрические характеристики; шланговые — применяемые для защиты элементов кабельных изделий; полупроводящие — используемые для изготовления экрановАнненков Ю. М., Ивашутенко А. С. Перспективные материалы и технологии в электроизоляционной и кабельной технике. — Томск, 2011. — С. 136.
Твёрдый поливинилхлорид имеет высокое содержание хлора (около 57 %) и воспламеняется с трудом. Один килограмм твёрдого поливинилхлорида выделяет при горении 350 литров газообразного хлороводорода, который при растворении в воде может дать более 2 литров концентрированной (свыше 25 %) соляной кислоты.
Для изоляции кабелей применяется мягкий поливинилхлорид или кабельный пластикат. Этот материал содержит 50 % различных добавлений (пластификаторов и др.), которые сильно изменяют горючие свойства полимера. Пластификаторы начинают улетучиваться уже при температуре 200 °C и загораются. Содержание хлора уменьшается примерно до 35 %, и его не хватает, чтобы препятствовать распространению огня. Однако при сильном выделении хлороводорода твёрдый поливинилхлорид, удалённый от очага, не загорается, и пожар гаснет.
Благодаря перепаду температур, тяге, создаваемой в кабельных шахтах, газы, содержащие хлороводород, уносятся от очага пожара, проникают в щитовые и аппаратные помещения и оседают на оборудованииТирановский Г. Г. Монтаж автоматического пожаротушения в кабельных сооружениях энергетических объектов. — М.: Энергоиздат, 1982. С. 4.
В начале годов требования к пожарной безопасности кабелей сводились в основном к нераспространению горения по длине кабельных изделий, проложенных одиночно или в пучках. Для этого применяли оболочки кабельных изделий, изготовленных из пластикатов марок О-40, (кабели ВВГ, АВВГ); при испытании пластиката образец длиной 130 мм, шириной 10 мм и толщиной 2 мм вносится в пламя газовой или спиртовой горелки с выдерживанием его в пламени под углом 45° до воспламенения, после этого образец достаётся из пламени и должен потухнуть за время не более 30 секунд, и НГП 30-32 (НГП 40-32) (ТУ 1328-86)Довженко И. Г. ПЛАСТИКАТЫ С НИЗКОЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТЬЮ ТИПА ПП (ТОРГОВОЕ НАЗВАНИЕ «LOWSGRAN») .
Пропитанная бумажная изоляция