Срок службы кабелей с пластмассовой изоляцией и оболочкой определяется формулой

0.5 S

«0

где йо - скорость старения.

Диэлектрический эффект миграции поливинилхлоридных пластикатов. Пластификатор, мигрируя из пластиката в полиэтиленовую изоляцию, ухудшает ее электрические свойства. Существует ряд способов оценки степени миграции пластификатора поливинилхлоридных пластикатов [30].

Механический способ заключается во взвешивании образца полиэтилена до и после миграции. Относительное увеличение массы образцов полиэтилена может служить критерием оценки степени миграции.

Отношение tg6M/tg6o характеризует диэлектрический эффект миграции поливинилхлоридных пластикатов. Так как величины tg6M и tg6o зависят от частоты, диэлектрический эффект миграции также зависит от частоты (рис. 7.16). Кроме того, он зависит от

Рис. 7.16. Частотная зависимость диэлектрического эффекта миграции различных пластификаторов поливинил.хлоридного пластиката: / -3,37о привеса S-I4I («Santicizer»); 2-1,6% привеса S-I4I: 3 - 2,7% привеса ДОС (диоктилсебацииат); 4 - 0,6% привеса S-406

концентрации пластификатора в поливинилхлориде, от размера поверхности соприкосновения, степени защиты полиэтиленовой изоляции и ряда других факторов. Результаты исследований показали, что на более низких частотах эффект миграции выражен слабее.

Предъявляемые к поливинилхлоридным пластикам в ряде случаев требования высокой хладостойкости и малого диэлектрического эффекта миграции - взаимопротиворечивы. 264

Ниже дан перечень ГОСТ на материалы, используемые при изготовлении радиочастотных кабелей;

Материал ГОСТ №

Медная проволока диаметром до 0,15 мм марок ММ н МТ 2112--71

Медная проволока диаметром более 0,15 мм марки ММ . . 2112-71 Медная проволока прямоугольного сечения и медная лента

марки МГМ............. 434-71

Алюминиевая проволока марки AM нли АПТ .... 6132-71

Алюминий марки не ниже А7 ......... 11069-64

Эмалированная проволока.......... 2773-69

Свинец марок С2; СЗ; СЗСу......... 3778-65

Олово............... 860-60

Стальная оцинкованная проволока . .....•> 1526-70

Стальная высоколегирова,нная антикоррозийная жаростойкая

проволока марки Х18Н9Т.......... 5548-50

Пленка из фторопласта-4 электронзоляциониая .... 12508-67

Фторопласт-4Д............. 14906-69

Стеклянная «нть ............ 8325-70

Капрон............... ТУ6-06-320-71

Полиэтилен.............. 16336-70

ГЛАВА 8

МЕХАНИЧЕСКИЕ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В процессе хранения и эксплуатации кабели подвергаются различным механическим и климатическим воздействиям. Виды и интенсивность механических и климатических воздействий на большинство типов кабелей установлены ГОСТ 16962-71, методы механических испытаний-ГОСТ 12 182.1-71-ГОСТ 12 182.8-71.

Основные механические параметры радиочастотных кабелей приведены на рис. 8.1. Большинство из них могут быть определены преимущественно экспериментально, некоторые - расчетным путем.

8.2. РАСЧЕТ МАССЫ КАБЕЛЯ

Стоимость материалов, необходимых для изготовления радиочастотных кабелей, составляет большую половину стоимости уже готовых кабелей. Расчет потребности материалов проводится с учетом номинальной массы кабелей и процента отходов материалов в процессе производства. Масса радиочастотных кабелей определяется как сумма масс всех конструктивных элементов кабеля. Расчет следует проводить с учетом допусков на геометрические размеры элементов.

Расчет массы внитреннего проводника Р, кг/км, в зависимости от типа проводника производится по следующим формулам:

ОшЗмые мешишт параметры райиочаштных кабелей

- Гибкость]

\ Номинальная масса

- Стойкость к Вибрациям

-\Стойкость крастяженин\

Минимальный раВиис изгиСГа при применении кабеля В помещениях, под открытым небом,р лередВижных ис-танооках лри температуре Выше 4С и ниже 4°С. при монтиже при температуре Выше Пи 11иже4°С, при тринспортироВании и хранении

- Стойкость к изгибу

Стойкость к мнагократнот перегиб!/

-\Стойкость к перемотке\

Стойкость к изгибу с осеВым кручением

-Стойкость к истирани!

-{Стойкость краздаВлиЬаниш LСтойкость книВибашш

Рис. 8.1. Основные мехамические параметры радиочастотных кабелей

Стойкость к осевому кручению

Стойкость к периодическому скручиванию и раскручиванию

Стойкость к Воздействию линейных нагрузок

Стойкость к Воздействию ударных нагрузок

1) сплошной однопроволочный

пр - Тпр = - Тпр

2) сплошной многопроволочный

пр = ~- Ynp"c;

3) трубчатый цилиндрический

р n(d„-d,,)

Ynp!

4) трубчатый гофрированный пр----YnpAr-

(8.1)

(8.2)

(8.3)

(8.4)

В этих формулах обозначено: S - сечение проводника; упр - плотность материала проводника; п - число проволок в проводнике; /Сс - коэффициент скрутки, равный для гибкого и особогиб-кого проводников 1,025; d - диаметр проволоки; da, d - наружный и внутренний диаметры трубки; /Сг - коэффициент гофрирования, представляющий собой отношение массы гофрированного трубчатого проводника к массе цилиндрического трубчатого проводника таких же размеров.

Расчет массы изоляции Р„з, кг/км, в зависимости от ее конструкции производится по следующим формулам: 1) сплошная (пористая) на однопроволочном внутреннем проводнике

t3 = :t(d-f б„з) бнзУизА; 2) сплошная на многопроволочном внутреннем проводнике

(+б„з)б„з+Сзап 4

3) кордельная: масса корделя

P,= nf±y,K, h cos а

массатрубки

Ртр = "(Ар-бтр)бтрУизЛ:;

4) шайбовая

я {Dl - d) 6„

УизА;

Р,„ =

5) ленточная

(8.5) (8.6)

(8.7) (8.8) (8.9) (8.10)

В этих формулах обозначено: уиз-плотность материала изоляции; биз - толщина изоляции; d - диаметр внутреннего проводника; К - коэффициент, учитывающий нестабильность диаметра изоляции; Кс - коэффициент скрутки; /Сзап - коэффициент заполнения; - диаметр корделя; Dtp- наружный диаметр трубки; бтр - толщина трубки; h - шаг наложения корделя; а - угол обмотки корделем; Dm -диаметр шайбы; бщ -толщина шайбы; а - расстояние между шайбами; бл - толщина лент; п - число лент; т - величина перекрытия; Ки - коэффициент перекрытия: Дп=100/(100-т).

Для расчета массы внешнего проводника и защитной оболочки в виде трубок могут быть использованы ф-лы (8.3), (8.4) и (8.10) с учетом плотности соответствующих материалов. Масса оплетки из проволок может быть рассчитана по формуле

Р

опл -

Я and 2sina

(8.11)

где а - число прядей одного направления на длине одного шага оплетки; п - число проволок в пряди; d - диаметр проволоки оплетки; а-угол оплетки; у-плотность материала оплетки.

Номинальная масса коаксиальных радиочастотных кабелей существенно изменяется с изменением наружного диаметра кабеля. Например, при изменении наружного диаметра кабеля от 2 до

50 мм его масса изменяется примерно в 4000 раз. Зависимость номинальной массы от наружного диаметра кабеля приведена на рис. 8.2.

400 500 200 100

200 100

8 10 12 и, мм

Рис. 8.2. Зависимость номинальной массы кабелей от диаметра изоляции:

а) для кабелей с полиэтиленовой изоляцией:

/ - трубчатой, 2 -пористой; 3 - сплошной; 4 - кордельной;

б) для кабелей с фторопластовой изоляцией:

/ - пористой; 2 - кордельной; 3 -сплошной (ленточной)

Значения плотности, кг/м, некоторых материалов, используемых при изготовлении радиочастотных кабелей приведены ниже:

Медь . . Алюминий Серебро . Свинец .

Проводниковые материалы

8 890 Хромель.......

2 700 Сталь........

10 500 Биметаллическая проволока

11 400 Олово........

870О 7850 8400 7300

Изоляционные материалы

Полиэтилен высокого

давления..... 920-930

Пористый полиэтилен 470-500

Пористый фторопласт 900 Полиэтилен низкого

давления..... 950-960

Фтаро1пласт-4 . . . 2000-2100

Полистирол .... 1060

Стеатитовая керамика 2600-3000

Кварц...... 2651

Материалы для оболочек

Светостабилизировал-иый полиэтилен низкой плотности . . , Пол ивинилхл аридный

пластикат..... 1260-1300

Полупроводящин полиэтилен .....1086

Полиамидная пленка (перфоль) .... Лавсаи (терефталат) Кремнийорганическая резина......1150

1140 1400

Резина РТК-1-80 Фторопласт-40Ш Фторопласт-4Д . Фторопласт 4М и

4МБ.....

Фторопласт-30 .

Фторопласт-2М .

Капрон ....

Стеклонить . .

Лак ЛСК-7 . .

Силиконовая резина .

1080

1650-1700 2100-2200

2150-2170

1720

1800

1140

2500

1380

1200

8.3. ГИБКОСТЬ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

Большинство радиочастотных кабелей предназначено для применения в качестве нестационарных отрезков радиочастотных трактов, соединяющих подвижные относительно друг друга элементы аппаратуры. Поэтому такое свойство кабелей, как гибкость, является очень важным. Гибкость кабелей зависит от используемых материалов, конструкции, размеров и других факторов. Современное многообразие проводниковых, изоляционных и защитных материалов, а также конструкций и размеров кабелей приводит к широкому диапазону изменения их гибкости. Изгибы можно классифицировать:

по числу циклов (однократный, многократный);

по числу плоскостей, в которых происходит изгиб;

по наличию других видов деформации при изгибе (кручению, растяжению и т. д.).

Все эти виды изгибов имеют место при эксплуатации радиочастотных кабелей. Рассмотрим слабый однократный одноплоско-стной изгиб.

Существует понятие жесткости материала, равной произведению модуля упругости Е на момент инерции поперечного сечения /. Модуль упругости характеризует материал, а момент инерции-форму поперечного сечения. Гибкость Г, 1/кг-см можно определить как величину, обратную жесткости:

Г = . (8.12)

Изгиб кабеля можно рассматривать как изгиб балки, находящейся в равновесии под действием изгибающего момента М (рис. 8.3а). Тогда

- =М1Е1, (8.13)

где р - радиус кривизны. Известно, что радиус кривизны

ду &2

(8.14)

где у - прогиб балки.

При расчете балок производной в квадрате пренебрегают и получают для нахождения прогиба балки следующее дифференциальное уравнение:

(8.15)

Величина изгибающего момента определяется соответствующей эпюрой нагрузок. После интегрирования с учетом граничных условий можно вычислить максимальный прогиб и углы изгиба у