Кабели сигнальные

Сигнальные кабели представляют собой специализированный класс кабельно-проводниковой продукции, предназначенный для передачи сигналов низкого напряжения (от милливольт до десятков вольт) в системах управления, контроля, измерения и связи. В отличие от силовых кабелей, их главная задача — не передача мощности, а обеспечение целостности и точности информационного сигнала.

1. Назначение и ключевые особенности

Основные функции сигнальных кабелей:

• Передача данных с датчиков (температуры, давления, уровня, расхода).
• Соединение программируемых логических контроллеров (ПЛК) с исполнительными механизмами (заслонками, клапанами, частотными преобразователями).
• Организация линий связи (телефония, локальные вычислительные сети, видеонаблюдение).
• Передача аналоговых и цифровых сигналов в системах АСУ ТП.

Ключевые особенности:

• Низкое рабочее напряжение: Обычно до 60 В (для цепей постоянного тока) или 380 В (для цепей управления переменного тока).
• Высокие требования к целостности сигнала: Минимизация искажений, потерь и наводок.
• Сложная структура: Большое количество жил (до нескольких десятков) малого сечения.
• Наличие экранов: Для защиты от электромагнитных помех (ЭМП).

2. Конструкция сигнальных кабелей

Конструкция сигнального кабеля сложнее, чем у силового, и направлена на обеспечение качества передачи данных.

1. Токопроводящая жила

• Материал: Медь (редко алюминий, из-за худшей проводимости и гибкости).
• Строение:
  • Однопроволочная (монолитная): Класс гибкости 1. Для стационарной прокладки.
  • Многопроволочная: Класс гибкости 2-5. Для мобильных применений или трасс с вибрацией.
• Сечение: От 0.5 мм² до 2.5 мм² (наиболее распространены 0.75 мм², 1.0 мм², 1.5 мм²).

2. Изоляция жил

• Материал: Поливинилхлорид (ПВХ), Полиэтилен (ПЭ), Сшитый полиэтилен (СПЭ), Вспененный полиэтилен.
• Цветовая маркировка: Каждая жила имеет уникальный цвет или цифровую маркировку для идентификации при монтаже.

3. Скрутка

• Изолированные жилы скручиваются в пары, тройки или четверки, а затем в повивы (слои). Это необходимо для:
  • Снижения взаимных влияний (перекрестных помех) между жилами.
  • Компактности.
  • Механической стабильности.

4. Экранирование – Критически важный элемент
Экран защищает слаботочный сигнал от внешних электромагнитных помех и предотвращает излучение помех от самого кабеля.

• Типы экранов:
  • Фольгированный (FS – Foil Screen): Алюминиевая или полиэстер-алюминиевая фольга. Обеспечивает 100% покрытие, но имеет низкую механическую прочность. Требует дренажного провода.
  • Оплеточный (B – Braided): Оплетка из луженых медных проволок. Обеспечивает хорошую механическую защиту и низкое сопротивление, но покрытие 60-95%.
  • Комбинированный (SF – Foil + Braid): Сочетание фольги и оплетки. Наиболее эффективная защита. Маркируется как «КВВГэ» или «LiYCY».

5. Оболочка

• Материал: ПВХ (для помещений), Полиэтилен (PE – для улицы), Полиуретан (PUR – для механических нагрузок), Безгалогенные составы (нг-HF – для людей).
• Назначение: Защита от механических повреждений, влаги, масел, химикатов и УФ-излучения.

3. Основные типы и марки сигнальных кабелей

1. Кабели контроля и управления («контрольные»)

• Назначение: Коммутация в цепях управления, питания катушек реле, контакторов, сигнальных ламп.
• Марки: КВВГ (медный, в ПВХ изоляции и оболочке), АКВВГ (алюминиевый), КВВГэ (экранированный). Количество жил: 4-61.

2. Кабели для систем связи и передачи данных

• Витая пара (Twisted Pair):
  • Назначение: Основа структурированных кабельных систем (СКС), компьютерные сети (LAN).
  • Конструкция: Несколько (обычно 4) витых пар в общей оболочке.
  • Категории: Определяют полосу пропускания и скорость.
    • Cat.5e: До 100 МГц, 1 Гбит/с.
    • Cat.6: До 250 МГц, 1-10 Гбит/с.
    • Cat.6a: До 500 МГц, 10 Гбит/с.
    • Cat.7: До 600 МГц, 10 Гбит/с, индивидуальное экранирование каждой пары.
  • Типы экранирования:
    • UTP – без экрана.
    • FTP – общий экран из фольги.
    • SFTP – общий экран из фольги и оплетки.
• Коаксиальные кабели:
  • Назначение: Передача видео (системы видеонаблюдения, ТВ), высокочастотных сигналов.
  • Конструкция: Центральная жила → Изоляция (диэлектрик) → Экран (оплетка, иногда + фольга) → Оболочка.
  • Марки: RG-6, RK-75.

3. Инструментальные и термопарные кабели

• Назначение: Передача аналоговых сигналов с датчиков (например, 4-20 мА) и от термопар.
• Особенности: Повышенная точность, стабильность параметров, часто экранирование каждой пары индивидуально.

4. Кабели пожарной и охранной сигнализации

• Назначение: Соединение датчиков, извещателей и приемно-контрольных приборов (ПКП).
• Особенности: Часто имеют исполнение «нг» (не распространяющие горение) и «LS» (с пониженным дымовыделением). Марки: КПСВВ, КПСВЭВ.

4. Условия эксплуатации и монтажа

• Рабочее напряжение: До 380 В (для цепей управления) или до 60 В (для слаботочных цепей).
• Температурный диапазон: Обычно от -50°C до +70°C.
• Срок службы: 15-25 лет.
• Минимальный радиус изгиба: 5-10 наружных диаметров.

Критически важные моменты монтажа:

1. Заземление экрана: Экран должен быть заземлен только с одной стороны (чаще со стороны ПЛК или контроллера). Заземление с двух сторон создает «земляную петлю», по которой будут циркулировать уравнительные токи, вызывая сильные наводки.
2. Раздельная прокладка: Сигнальные кабели должны прокладываться на расстоянии не менее 50 см от силовых кабелей (или пересекать их под углом 90°). При параллельной прокладке в одном лотке между ними устанавливают заземленную металлическую перегородку.
3. Использование экранированных кабелей: Обязательно в промышленных цехах, рядом с частотными преобразователями, силовыми шинами и другим мощным оборудованием.

5. Сравнительная таблица: Сигнальный vs. Силовой кабель

Параметр	Сигнальный кабель	Силовой кабель
Назначение	Передача информации (сигналов, данных)	Передача электроэнергии
Рабочее напряжение	Низкое (до 380 В)	Высокое (до 35 кВ и выше)
Токовая нагрузка	Низкая (единицы Ампер)	Высокая (десятки-сотни Ампер)
Количество жил	Большое (4-61 и более)	Малое (1-5)
Сечение жил	Малое (0.5 — 2.5 мм²)	Большое (1.5 — 1000 мм² и более)
Экранирование	Обязательный элемент	Присутствует только в кабелях на 6 кВ и выше
Ключевое требование	Целостность сигнала, защита от помех	Минимальные потери мощности, стойкость к нагреву

Заключение

Сигнальные кабели — это высокоспециализированные «нервные волокна» современных автоматизированных систем. Их правильный выбор, основанный на понимании уровня электромагнитных помех, типа передаваемого сигнала и условий эксплуатации, является залогом точной, надежной и бесперебойной работы всего технологического комплекса.

Использование неэкранированного кабеля там, где нужен экранированный, или пренебрежение правилами монтажа экрана, может свести на нет функциональность дорогостоящего оборудования, приводя к сбоям, ложным срабатываниям и потерям данных. В современных проектах все чаще доминируют экранированные решения и кабели с пониженной пожарной опасностью (КВВГэ-нг-LS), обеспечивающие высший уровень защиты от помех и безопасности для людей.