распространения электромагнитных волн в кабеле и свободном пространстве, экранирующие свойства внешнего проводника. Измерение электрических характеристик кабелей рекомендуется проводить на частотах 0,5; 2; 10; 20; 30; 45; 60; 100 МГц, 0,2; 0,25; 0,6; 1; 1,5; 2; 3; 10 и 15 ГГц.

Для проверки эксплуатационных характеристик кабелей проводятся физико-механические и климатические испытания. Эти испытания включают: испытание на нагревостойкость и хладостойкость; на тепловое старение; на стабильность коэффициента затухания и емкости; на миграцию пластификаторов оболочек из поливинилхлоридных пластикатов в изоляционный полиэтиленовый слой; на текучесть и химическую стойкость; на воздействие влажности и морского тумана; пониженного атмосферного давления и солнечной радиации; плесенных грибов; вибрационных, ударных и линейных нагрузок.

Все испытания и измерения в нормальных условиях проводят при температуре 25±10°С, относительной влажности воздуха 65±15% и нормальном атмосферном давлении.

Рассмотрим основные методы испытаний и измерений радиочастотных кабелей.

9.2. ИЗМЕРЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ КАБЕЛЕЙ

Конструктивные размеры кабелей проверяют с помощью микрометра, штангенциркуля или других приборов, обеспечивающих точность не менее чем на полпорядка выше принятого допуска.

Диаметр любого конструктивного элемента, поперечное сечение которого представляет собой круг, следует определять как

среднее арифметическое результатов измерений в трех поперечных сечениях, отстоящих друг от друга на расстоянии не более 25 мм. Диаметром поперечного сечения считается полусумма результатов измерения в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В коаксиальных кабелях внутренний проводник должен быть точно расположен в центре изоляционного слоя. Однако на практике неизбежны отклонения р „„ „ от концентричного наложения изоляции.

эксцентриснтетаГоляиш Эксцентриситет ИЗОЛЯЦИИ для коаксиаль-коаксиальных кабелей ""х кабелеи допускается не более 10%-

Эксцентриситет изоляции определя.ют путем измерения максимального смещения оси внутреннего проводника относительно оси кабеля (рис. 9.2) и выражают в процентах:

£ = -L.lOO,

(9.1)

где / - максимальное смещение осей внутреннего проводника и изоляции, мм; г -радиус изолированного проводника, измеренный в рассматриваемом сечении, мм.

К конструктивным характеристикам относится и плотность оплетки кабеля, определяемая по формуле и выражаемая в процентах

(9.2)

Яо„л = (2Я,-Я2).100.

Здесь

Ях =

tga =

(9.3)

ft cos а ° n(D + t) rii - линейная плотность прядей одного направления; D - диаметр кабеля по изоляции, мм; - радиальная толщина оплетки, мм; d - диаметр проволоки или кроющая ширина нити, мм; а - число прядей оплетки одного направления (половина числа челноков машины); п - число проволок или нитей в пряди; h - шаг оплетки, мм; а - угол оплетки.

Под углом оплетки понимается угол, образованный направлением повива и плоскостью, перпендикулярной оси кабеля или оси проводников (для симметричных кабелей).

Проверку отсутствия обрыва проводников, возможного в процессе изготовления, проводят с помощью сигнальной лампы, звонка или другим способом при напряжении не свыше 36 В.

9.3. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ И СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Активное сопротивление проводников радиочастотных кабелей на постоянном токе представляет собой весьма малую величину и требует точных методов измерений. Для этих целей применяются обычно мостовые методы (наиболее часто - метод двойного моста). Активное сопротивление может быть измерено отдельно для внутреннего и внешнего проводников.

У симметричных кабелей возможно появление омической асимметрии, которая представляет собой разницу активных сопротивлений внутренних проводников и выражается в процентах. Омическая асимметрия должна быть по возможности меньше.

Результаты измерений активного сопротивления проводников приводятся обычно к сопротивлению 1 км проводника при температуре --20°С. Для измерений активного сопротивления проводников должна быть взята сравнительно большая длина кабеля (ке менее 20-25 м).

Сопротивление изоляции измеряется между внутренним и внешним проводниками коаксиального кабеля или между проводниками и экраном симметричных кабелей. Для этих измерений берется обычно строительная длина кабеля. Измерение производится по схеме сравнения отклонений гальванометра при напряжении не менее 200 В, причем отсчет производится после электри-

10-320

зации в течение 1 мин. Международная электротехническая комиссия рекомендует применять напряжение при измерении сопротивления изоляции 500 В. В некоторых случаях сопротивление изоляции рекомендуется измерять при нахождении кабеля в воде.

Следует отметить, что в большинстве случаев сопротивление изоляции кабелей получается настолько большим, что его не представляется возможным измерить. Поэтому целью измерения сопротивления изоляции является не получение абсолютных точных значений этой величины, а лишь проверка качества изоляционных покровов и оболочек и обнаружение их дефектов.

9.4. ИСПЫТАНИЕ КАБЕЛЕЙ ВЫСОКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Испытание кабелей высоким напряжением производится для определения дефектов в кабеле, которые могут проявиться во время его эксплуатации. Поэтому 100% выпускаемых кабелей должны подвергаться испытанию высоким напряжением. Испытания обычно проводятся на частоте промышленного тока 50 Гц. Величина испытательного напряжения устанавливается техническими условиями, время воздействия - 1 мин. При выборе величины испытательного напряжения и времени его воздействия следует иметь в виду, что завышение напряжения и увеличение времени его воздействия ведет к ухудшению качества кабеля и уменьшению срока службы. Поэтому не следует без особой необходимости повторять испытания высоким напряжением или завышать его. Форма волны переменного тока должна быть примерно синусоидальной, скорость увеличения напряжения - не более 1 кВ/с.

Неэкранированные симметричные кабели испытывают напряжением после нахождения их в течение 1 ч в воде, температура которой равна 20±5°С. Напряжение прикладывается поочередно между одним проводником и другим, присоединенным к воде.

В случае экранированных симметричных кабелей напряжение прикладывается между проводниками, а экран поочередно присоединяется к каждому из проводников. При испытании кабелей,

, имеющих двойной экран с промежуточной изоляцией, испытатель-

. ное напряжение в соответствии с техническими условиями по-

. дается между экранами.

Испытание радиочастотных кабелей на определение напряжения начала внутренних разрядов в изоляции проводят с помощью установки, позволяющей отделять импульсы внутренних разрядов в изоляции от приложенного к образцу напряжения переменного тока частоты 50 Гц. Чувствительность установки должна обеспечить обнаружение в изоляции кабелей внутренних разрядов интенсивностью не более 1 пКл.

Образцы кабелей длиной примерно 1000±20 мм зачищают ступенями от оболочки, внешнего проводника и изоляции, сгибают

. петлей, как показано на рис. 9.3, и погружают в сосуд, заполненный маслом. .Масло в сосуде поддер.живается на уровне, покры-

, вающем частично оболочку кабеля. Образец кабеля должен вы-

держать напряжение, указанное в технических условиях, без возникновения внутренних разрядов в изоляции. Возникновение внутренних разрядов в пределах указанных напряжений определяют появлением характерных шумов, подобных атмосферным нлн промышленным помехам, но имеющим, в отличие от последних, резко выраженный периодический характер. Длительность испытаний не должна превышать 5 мин. В качестве индикатора появления внутренних разрядов может применяться осциллограф, на экране ка-тодно-лучевой трубки которого можно видеть, как на основную синусоиду накладываются кривые высших гармонических. Испытательное синусоидальное напряжение увеличивают постепенно до

Рис. 9.3. Заделка образца кабеля для испытания его при определении напряжения иачала .внутренних разрядов в изоляции

Рис. 9.4. Схема подключения образцов кабеля для определения напряжения начала внутренних разрядов в изоляции:

/ - изоляционные подставки; 2 - стеклянный сосуд; 3 -жидкий диэлектрик; - металлическое дно; S - выводы для подключения высокого напряжения; 6 - испытываемый кабель; 7 - внешний проводник кабеля (оплетка); 8 - охранные кольца; 9 - графитовое покрытие: /О - контакт внутреннего проводника

заданной величины. Разделку образцов кабеля для определения начала внутренних разрядов рекомендуется проводить по схеме, изображенной на рис. 9.4.

Международной электротехнической комиссией предусматривается проверка целостности оболочки из пластмасс толщиной более 0,5 мм путем испытания их высоким напряжением переменного тока после часа выдержки в воде при температуре 20±5°С. Испытание оболочек номинальной толщиной от 0,5 до 0,8 мм производят напряжением 2 кВ, толщиной 0,8-1,0 мм - напряжением 3 кВ, толщиной более 1 мм - напряжением 5 кВ. Напряжение подается между водой и внешним проводником (экраном) и выдерживается в течение 1-2 мин.

Допускается проверка целостности оболочки путем испытания ее на аппарате сухого испытания, который должен быть снабжен реле, срабатывающим при пробое оболочки, и устройством для учета числа пробоев оболочки. В этом случае испытательное напряжение переменного тока должно быть 3 кВ для оболочек толщиной от 0,5 до 0,8 мм; 5 кВ - для оболочек толщиной от 0,8 до 1,0 мм и 8 кВ - для оболочек толщиной более 1,0 мм. Скорость прохождения кабеля через электроды должна быть такова, чтобы каждая точка кабеля соприкасалась с электродом не менее 0,1 с.

Кроме контрольных испытаний только что изготовленных кабелей, предусматривается испытание высоким напряжением оболочек образцов кабелей, прошедших предварительное испытание на ускоренное старение при циклическом изменении температур в пределах рабочего диапазона. После этого образцы погружают в 5%-ный раствор поваренной соли при температуре 25±10°С. Концы кабеля выводятся над водой не менее чем на 75 мм. Между внешним проводником и водой в течение 1 мин прикладывается соответствующее напряжение переменного тока частотой 50 Гц. Оболочка кабеля должна выдерживать это испытание без пробоя.

Испытание оболочек кабелей на стойкость к воздействию соленой воды, минерального масла и бензина "связано также с испытанием их высоким напряжением. Образцы кабелей выдерживают в соответствующей жидкости 20 ч, затем не менее 1 ч в атмосферных условиях, после чего их погружают в воду и испытывают оболочку заданным напряжением частоты 50 Гц.

9.3. ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ КАБЕЛЕЙ

Емкость радиочастотных кабелей измеряют на частотах от 800 Гц до 2 МГц. На более высоких частотах емкость измерять не рекомендуется, так как все заметнее будет сказываться распределенность параметров по длине кабеля.

Измерение емкости производят с помощью моста переменного тока или другого прибора, пригодного для измерения емкости на данных частотах с погрешностью не более ±1%. Емкость кабеля с высокочастотной изоляцией практически не зависит от частоты. Однако измерять ее лучше всего на тональной частоте (800- 1000 Гц), так как в этом случае не требуется вносить поправку в результаты измерений, учитывающие резонансные свойства линии. Рассмотрим этот вопрос несколько подробнее.

При измерении емкости измеряется входное комплексное сопротивление разомкнутой короткой линии. Входное сопротивление такой линии, как это показано в гл. 2, определяется ур-нием (2.53): Z, = Z,cth(aZ-f ipO. (9.4)

где / - длина образца кабеля.

Если частота измерений не является высокой, затухание al весыма мало и по сравнению с р1 им можно пренебречь. Тогда

Z3x = 2„cthipZ = iZ3ctgpZ. (9.5)

Из ЭТОГО выражения следует, что входное сопротивление короткого отрезка кабеля является чисто реактивным и при /, равной от О до Л/4, ведет себя как емкостное сопротивление. Входная емкость будет равна

L = С/

(9.6)

где С - емкость кабеля на единицу длины; tgp pZ - коэффициент, учитывающий резонансные свойства линии.

При малых значениях р/ отношение tg p pi/ близко к единице и измеряемая входная емкость будет близка к емкости кабеля. Для случая, когда длина образца кабеля меньше 1/50 длины волны, поправочный коэффициент tgp p/ будет близок к единице, и ошибка при этом не будет превышать 1%. На рис. 9.5 приведена

о,ог

0,06 0,08 1з„/Х

зависимость поправочного коэффициента tgp p/ для значений длин отрезков кабелей до Я/10. По оси абсцисс отложена электрическая длина (длина кабеля, умноженная на коэффициент укорочения длины волны) образца испытуемого кабеля в длинах волн.

Рис. 9.6. Частичные емкости в симметричном кабеле

В симметричных кабелях имеются три частичные емкости: емкость между внутренними проводниками С,2 (рис. 9.6), емкость между проводником / и экраном Сц и емкость между проводни-