Кабели коаксиальные контрольные

Кабели коаксиальные контрольные: конструкция, стандарты и применение

Коаксиальные контрольные кабели представляют собой специализированный тип кабельной продукции, предназначенный для передачи сигналов низкого напряжения, измерительной информации и дискретных команд в системах автоматизации, телемеханики, связи и видеонаблюдения на промышленных объектах, в энергетике и на транспорте. Их ключевая особенность – совмещение в одной конструкции коаксиальной пары для передачи высокочастотных или помехозащищенных сигналов и изолированных жил для питания оборудования и передачи управляющих сигналов. Это обеспечивает комплексное подключение устройств (например, поворотных видеокамер, датчиков радаров) по одному кабелю, что упрощает монтаж и снижает общие затраты.

Конструкция и основные элементы

Конструкция коаксиального контрольного кабеля является комбинированной и включает несколько обязательных компонентов.

1. Центральный силовой проводник (коаксиальная пара)

Это основа кабеля, представляющая собой классическую коаксиальную структуру:

• Внутренний проводник: Выполняется из медной проволоки, может быть однопроволочным (solid) для стационарной прокладки или многопроволочным (stranded) для гибкого применения. Диаметр проводника стандартизирован (например, 0.75; 1.0; 1.5 мм² по сечению или в калибрах AWG).
• Изоляция внутреннего проводника: Выполняется из сплошного или вспененного полиэтилена (PE), полипропилена (PP) или фторопласта. Вспененная изоляция снижает диэлектрические потери и уменьшает погонную емкость, что критично для передачи высокочастотных сигналов на большие расстояния.
• Экран: Является внешним проводником коаксиальной пары. Выполняется в виде оплетки из луженой медной проволоки. Плотность оплетки (процент покрытия, обычно 85-95%) определяет эффективность защиты от электромагнитных помех (ЭМП). В кабелях высшего класса может применяться комбинированный экран: алюмополимерная лента + оплетка, обеспечивающий защиту до 100%.
• Внешняя оболочка коаксиальной пары: Защищает экран от повреждений и обеспечивает электрическую изоляцию. Изготавливается из поливинилхлорида (PVC) или полиэтилена (PE).

2. Контрольные изолированные жилы

Располагаются вокруг коаксиального элемента. Количество жил варьируется от 2 до 10 и более, стандартное сечение – от 0.5 до 1.5 мм².

• Проводник: Медный, многопроволочный (реже однопроволочный), класс гибкости обычно не ниже 5 по ГОСТ 22483.
• Изоляция жил: Выполняется из ПВХ, реже из полиэтилена или безгалогенных компаундов (LSZH). Жилы имеют цветовую маркировку для идентификации.

3. Общий экран (при наличии)

Для дополнительной защиты контрольных жил от помех вся скрутка может быть экранирована общей оплеткой или алюмополимерной лентой.

4. Внешняя оболочка

Объединяет все элементы кабеля в единую конструкцию, обеспечивает механическую, химическую и климатическую защиту. Материал оболочки выбирается исходя из условий эксплуатации:

• ПВХ (PVC): Для прокладки внутри помещений, в кабельных каналах, лотках.
• Полиэтилен (PE): Для наружной прокладки, устойчив к ультрафиолету и атмосферным осадкам.
• Безгалогенные материалы (LSZH): Для объектов с повышенными требованиями пожарной безопасности (метро, тоннели, ТЭЦ, АЭС), так как при горении не выделяют коррозионно-активных газов и имеют низкое дымовыделение.
• Армирование: В условиях повышенных механических нагрузок (подвесная прокладка, прокладка в грунте без защиты) кабель может иметь броню в виде стальной оцинкованной ленты или проволоки.

Ключевые электрические и эксплуатационные параметры

При выборе кабеля необходимо анализировать следующие характеристики.

Таблица 1. Основные параметры коаксиальных контрольных кабелей

Параметр	Типичные значения / Описание	Стандарт / Метод измерения
Волновое сопротивление коаксиальной пары	50 Ом, 75 Ом, 100 Ом (наиболее распространено 75 Ом для видеосигналов)	ГОСТ 11326.0, IEC 61196
Погонное затухание (на частоте, напр., 100 МГц)	10-30 дБ/км (зависит от диаметра и изоляции проводника)	ГОСТ 11326.0, IEC 61196
Рабочее напряжение (коаксиальная пара/контрольные жилы)	До 500 В переменного тока частотой 50 Гц	Указывается в ТУ
Емкость коаксиальной пары	50-100 пФ/м	Измерение мостом переменного тока
Сопротивление изоляции	Не менее 100 МОм·км для жил, 5000 МОм·км для коаксиала	ГОСТ 3345
Диапазон рабочих температур	От -50°C до +70°C (зависит от материалов изоляции и оболочки)	Указывается в ТУ
Минимальный радиус изгиба	7.5-10 наружных диаметров кабеля	ГОСТ 12182.6

Стандарты и технические условия

Производство кабелей в России и странах СНГ регламентируется ведомственными Техническими Условиями (ТУ), разработанными на основе межгосударственных стандартов. Основополагающими являются:

• ГОСТ 11326.0-2013: Кабели радиочастотные. Общие технические условия.
• ГОСТ 1508-78: Кабели радиочастотные. Технические условия (частично).
• ТУ 16.К71-279-98, ТУ 16.К71-335-2004 и др.: Конкретные ТУ заводов-изготовителей, например, «Энергокабель», «Севкабель», «Камкабель». В ТУ детально прописаны конструктивные особенности, материалы и гарантируемые параметры.

Международные аналоги: стандарты IEC 61196 (Коаксиальные кабели связи), MIL-C-17 (военный стандарт США).

Области применения и схемы подключения

Кабели находят применение в системах, требующих передачи сигналов различной природы к одному устройству.

1. Системы видеонаблюдения и СКУД

Задача: Питание поворотной (PTZ) видеокамеры и передача видеосигнала от нее по одному кабелю.
Схема: Коаксиальная пара (75 Ом) передает аналоговый (CVBS) или цифровой (HD over Coax, например, HD-TVI, AHD) видеосигнал. Контрольные жилы используются для подачи постоянного напряжения питания 12/24/48 В к камере и для передачи сигналов управления поворотным устройством и трансфокусом (по интерфейсам RS-485, RS-422 или по отдельным проводам).

2. Промышленная автоматизация и АСУ ТП

Задача: Подключение радарных уровнемеров, датчиков положения, антенн систем идентификации.
Схема: Коаксиальная пара передает высокочастотный сигнал от/к датчику. Контрольные жилы обеспечивают питание датчика (+24 В DC) и передачу низкочастотных сигналов состояния или цифровых данных (например, по протоколу HART, наложенному на токовую петлю 4-20 мА).

3. Связь и телеметрия на объектах энергетики

Задача: Организация каналов связи и телеметрии на подстанциях, в распределительных устройствах.
Схема: Коаксиал может использоваться для организации высокочастотной связи по линиям электропередачи (ВЧ-связь) или для подключения антенн УКВ-диапазона. Контрольные жилы задействуются для целей оперативного тока, сигнализации и управления.

4. Транспортная инфраструктура

Применяются в системах управления и наблюдения на железнодорожном транспорте, в метрополитене, на автодорогах. Часто используются кабели в оболочке из LSZH-материалов и с бронепокровом.

Рекомендации по выбору и монтажу

Критерии выбора:

• Волновое сопротивление: Должно строго соответствовать импедансу подключаемого оборудования (обычно 75 Ом для видео).
• Сечение центральной жилы и затухание: Чем больше сечение и качественнее изоляция, тем меньше затухание сигнала. Для длинных линий (более 200-300 м для аналогового видео) необходим кабель с низким погонным затуханием.
• Количество и сечение контрольных жил: Определяется потребляемой мощностью устройства и количеством управляющих сигналов. Необходим запас по току (20-30%).
• Тип экрана: В условиях сильных электромагнитных помех (близость силовых кабелей, преобразователей частоты) обязателен кабель с двойным или сплошным экраном коаксиальной пары.
• Материал оболочки и условия прокладки: Для улицы – PE, для помещений – PVC, для объектов с людьми – LSZH. При риске механических повреждений – бронированный вариант.

Особенности монтажа:

• Соблюдение минимального радиуса изгиба. Резкие перегибы нарушают однородность волнового сопротивления, что приводит к отражениям сигнала и ухудшению его качества.
• Качественная разделка и экранирование. Экран коаксиальной пары должен быть надежно заземлен с одной стороны во избежание образования контурных токов. Коннекторы (BNC, F-разъемы) должны быть правильно обжаты или припаяны.
• Изоляция контрольных жил от высоких напряжений. Несмотря на наличие общей оболочки, коаксиальная пара и контрольные жилы электрически изолированы друг от друга. Не допускается подача силового напряжения на коаксиальный проводник.
• При параллельной прокладке с силовыми кабелями необходимо соблюдать расстояния, указанные в ПУЭ, или использовать раздельные металлические лотки/трубы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем принципиальное отличие коаксиального контрольного кабеля от обычного коаксиального кабеля, например, РК-75?

Обычный коаксиальный кабель (например, РК-75) состоит только из коаксиальной пары (центральный проводник, изоляция, экран, оболочка). Коаксиальный контрольный кабель – это комбинированный кабель, в который, помимо коаксиальной пары, входят дополнительные изолированные медные жилы для питания и управления. Это два в одном.

Вопрос 2: Можно ли использовать такой кабель для передачи питания 220 В на видеокамеру?

Категорически не рекомендуется. Контрольные жилы в таких кабелях рассчитаны на низкое напряжение (обычно до 500 В, но на практике для безопасности используют до 60 В DC или AC). Для передачи 220 В необходимо применять отдельный силовой кабель с соответствующим классом изоляции. Подача сетевого напряжения по тонким контрольным жилам небезопасна и может привести к перегреву и пожару.

Вопрос 3: Как правильно выбрать сечение контрольных жил для питания PTZ-камеры?

Необходимо знать максимальное потребление камеры в амперах (А) и длину линии в метрах. По таблицам падения напряжения для медных проводов (например, при допустимом падении 0.5-1 В для постоянного тока 12/24 В) выбирается сечение. Для большинства PT-камер на расстоянии до 100 м достаточно сечения 0.75-1.0 мм² при напряжении 24 В AC. Для мощных камер с обогревом на большие расстояния может потребоваться сечение 1.5-2.5 мм².

Вопрос 4: Что важнее для передачи цифрового видеосигнала на 500 метров: сечение центральной жилы или качество экрана?

Оба параметра критичны, но на первый план выходит погонное затухание, которое напрямую зависит от диаметра центрального проводника и типа диэлектрика. Для дистанций 500 м необходим кабель с центральной жилой не менее 1.0 мм (для аналога RG-11) и вспененным полиэтиленом. Качество экрана (оплетка 95%+) важно для защиты от внешних помех, которые на длинной линии могут существенно исказить цифровой сигнал.

Вопрос 5: Обязательно ли заземлять экран коаксиальной пары в таком кабеле?

Да, экран должен быть заземлен для выполнения своей защитной функции. Однако во избежание образования «земляных петель» (ground loops), вызывающих наводки и фон на видео, рекомендуется заземлять экран только с одной стороны – как правило, со стороны регистратора или источника питания. Со стороны камеры экран остается изолированным от корпуса (если это не противоречит инструкции производителя камеры).

Заключение

Коаксиальные контрольные кабели являются эффективным инженерным решением для комплексного подключения устройств, требующих одновременной передачи сигналов высокой частоты и низковольтного питания с управлением. Правильный выбор кабеля, основанный на анализе его электрических параметров, конструктивного исполнения и соответствия условиям эксплуатации, является залогом долговечной и безотказной работы ответственных систем автоматизации, видеонаблюдения и телемеханики. При проектировании и монтаже необходимо строго руководствоваться техническими условиями на конкретный кабель, правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и рекомендациями производителей подключаемого оборудования.