Коммермерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы

 

 

 

ЭЛЕКТРБАЙЛАНЫСТЫҢ БАҒЫТТАУШЫ ЖҮЙЕЛЕРІ 

050719– Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түріндегі студенттер үшін

Дәрістер жинағы

 

 

Алматы, 2011ж

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Жунусов Қ.Х., Елизарова Е.Ю. Электробайланыстың бағыттаушы жүйелері. Дәрістер жинағы (5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түріндегі студенттер үшін). – Алматы: АЭжБУ, 2010. - 74    б.     

 

Дәрістер жинағы электрбайланыстың бағыттаушы жүйелерінің сипаттамалары мен конструкциялары туралы мәліметтерді, бағыттаушы жүйелердің параметрлерін есептеу әдістерін, өзара әсерлер мен қорғаныс шаралары туралы мәліметтерді, байланыс жолдарын сыртқы әсерлерден қорғау әдістерін, байланыс жолдары құрылымдарының техникалық эксплуатациясын, проектілену мен құрылысының мәселелерін қарастырады. 

Әдістемелік нұсқау  5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар    мамандығының барлық оқу түріндегі студенттерге арналған.

Без. - 15   , кесте. - 3,  әдеб. көрсеткіші 11 атау.

 

Пікір беруші: техн. ғыл. канд. проф. Казиева Г.С.  

 

«Алматы энергетика және байланыс институтының» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2009ж. Басылым жоспары бойынша басылады.

 

 

© «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2011 ж.

Жинақтық жоспары 2009ж.,  реті  212

 

Мазмұны

 

Кіріспе

1 Дәріс. Кәзіргі заманғы электробайланыс

4

5

2 Дәріс. Электробайланыстың  бағыттаушы жүйелерінің конструкциясы және негізгі сипаттамалары

8

3 Дәріс. Талшықты-оптикалық кабелдердің классификациясы мен конструкциясы

13

4 Дәріс. Бағыттаушы жүйелердің электродинамикасы

20

5 Дәріс. Екісымдық бағыттаушы жүйелерде тарату параметрлерін есептеу

23

6 Дәріс. Оптикалық кабелдермен электромагниттік энергияны тарату

29

7 Дәріс.Талшықты жарықөткізгіштердегі сигналдың өшулігі мен дисперциясы

34

8 Дәріс. Талшықты-оптикалық тарату жүйелерінің регенерациялық аймақтарының ұзындығын анықтау

40

9 Дәріс. ҚТС байланыс құрылғысын сыртқы электромагниттік әсерлерден қорғау

43

10 Дәріс. Байланыс жолдарындағы кедергі беруші әсерлерден қорғаныс шаралары

49

11 Дәріс. Жерасты байланыс кабелдерінің бүлінуі

54

12 Дәріс.Электробайланыс сызықты құрылымдарының құрлысын салу

60

Әдебиеттер тізімі

74

 

 

 

 

Кіріспе 

Кәзіргі замандағы байланыс жолдарының құрылымдары байланыс желілерінің зор маңызға ие құрамды бөлігі – жоғары сапалы және сенімді байланысты қамтамасыз ету қажеттілігінен туындайтын, үнемі өсіп отыратын талаптарды қанағаттандыратын, күрделі инженерлік құрылымдары болып табылады.

Транспорттық ортаның техникалық құралдары мен цифрлық коммутаторлардың жаңа мүмкіндіктері электрбайланыстың бағыттауыш жүйелеріне жаңа талаптар қояды. Желінің барлық бөліктерінде жедел түрде металл сымдары бар кәбілдерді талшықты–оптикалық кәбілдер ауыстыру жүргізіліп жатыр, бірмодалық оптикалық талшықтан көпмодалық оптикалық талшыққа өту жүргізіліп, регенерациялық бөліктердің ұзындығы мен тарату жылдығы артуда, спектралды тығыздау қолданылуда. Өту кезеңіндегі ең күрделі мәселелердің бірі аналогтық және цифрлық құрылғылардың біріге жұмыс істеуі, сонымен қатар бағытаушы жүйелердің кемелденген түрлеріне өту. Сөйтсе де, кейбір мамандардың бағалауына қарағанда абоненттік байланыс жолдарын тығыздау жүйесін ескеретін болса, мыс сымдары бар байланыс кәбілдері әлі біраз жылдар қолданыста болады.

Бұл шығарылымда электрбайланыстың бағыттауыш жүйелерінің кәзіргі заманғы күйі туралы негізгі мәліметтер келтірірілген. Олардың классификациясы, конструкциясы, байланыс кәбілдерінің негізгі параметрлері, өзара және сыртқы әсерден қорғаныс шаралары келтірілген.   Электрбайланыстың байланыс жолдарының құрылымдарының техникалық эксплуатациясы мен құрылысы және жобалау мәселері қарастырылған. Дәрістер жинағы «Байланыс желілері мен коммутация жүйелері», «Көпканалды телекоммуникациялық жүйелер» мамандығының негізгі және сыртқы бөлімінде оқитын студенттерге  «Электрбайланыстың бағыттауыш жүйелері» пәнін оқып үйренуге арналған.  

 

1 Дәріс. Кәзіргі замандағы электрбайланыс

 

Дәрістің мақсаты: электрлік байланыстың анықтамасы мен негізгі терминдерін беру.

 

Электрбайланыстың кез келген жүйесі 1.1.суретте көрсетілгендей құрылымдық сұлба түрінде берілуі мүмкін.

 

 

 

 

   

1 – ақпараттың көзі;

2 – ақпаратты электрлік сигналға түрлендіргіш;

3 – тарату жүйесі;

4 – орта (бағыттаушы жүйе);

5 –электрлік сигналды ақпаратқа түрлендіргіш;

6 – ақпаратты тұтынушы.

 

1.1 сурет -  Электрбайланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы

 

Ақпараттың көзі мен тұтынушысы ретінде адамның өзі, ЭЕМ, телемеханика немесе телебасқару құрылғылары  т.с.с. болуы мүмкін. Ақпаратты сигналға және керісінше түрлендіргіштер ретінде мыналар болуы мүмкін: телеграф және фототелеграф аппараттары, таратушы және қабылдаушы ТВтрубкалар және басқалар.

Электрбайланыстың арналары дегеніміз бір пункттен басқа пунктке электрлік сигналдарды таратуды жүзеге асыратын кешенді физикалық құрылғылар мен орта. Егер электромагниттік энергияның (электрлік сигналдың) таралуы еркін кеңістікте жүзеге асырылса (диэлектрлік ортада), онда байланыс арнасын радиоарна деп атайды (радиобайланыс, релелі, спутникті және лазерлі байланыс). Егер байланыс арнасы электромагниттік энергияны бойымен тарататын ортаның аралық шекарасын ескеретін болса, онда оны сымдық арна деп атайды. Сымдық арналар екісымдық тізбектерді (коаксиалды және симметриялы), немесе толқынжолдарды (талшықтыоптикалық жарықжолдар) қолданатын бағыттаушы жүйелердің (байланыс жолдары) көмегімен құрылады. Екісымдық симметриялы тізбектер біруақытта бір тізбектің бойымен ақпараттың бір немесе әр түрінің үлкен мөлшерін таратуға мүмкіндік беретін қалалық және ауылдық телефондық желілердің төменгіжиіліктік кәбілдерімен де, тарату жүйелерінің көмегімен де (жоғарғыжиілікті тізбектер) ұйымдастырылуы мүмкін. Толқынның оптикалық диапазонында жұмыс істейтін талшықтыоптикалық жарықжолдар, ақпараттың өте үлкен көлемін таратуға мүмкіндік береді.

Бағыттаушы жүйелердің сенімді жұмысын қамтамасыз ету үшін, оларды тұтастай алғанда байланыс жолдарының құрылымдары деп аталатын қосымша элементтер және құрылғылармен қамтамасыз етеді. Байланыс жолдары мен станцияларындағы құрылымдар электрбайланыс торабы деп аталатын біртұтас жүйені құрайды. Елдің электрбайланыс торабы (ЕЭТ)бұл   халық шаруашылығын, қорғаныс және мемлекеттік басқару органдарын, ғылым және ағарту, денсаулық сақтау және мәдениеттегі елдің тұрғындарының барлық қажеттіліктерін қанағаттандыру мүмкіндігін, байланыстағы әртүрлі қызмет көрсетудегі анықталған ұстанымдар негізінде өзараәсерлесетін және өзуақыттында, сапалы және толық түрде қамтамасыз ететін электрбайланыстың техникалық құралжабдықтар кешені [3]. Байланыс жолдарының негізгі үш түрі бар. Олар: кәбілдік (КБЖ), әуелік (ӘБЖ) және оптикалық кәбілдерді қолдануға негізделген талшықтыоптикалық (ТОБЖ). Кәбілдік және әуелік байланыс жолдары бағытаушы жүйелері өткізгішдиэлектрик жүйелері арқылы құрылатын сымдық байланыс жолдарына жатады, ал ТОБЖда бағытаушы жүйесі әртүрлі сыну көрсеткіштері бар диэлектриктерден тұратын жарықжолдар қолданылады, яғни диэлектрлік толқынжолдар–(оптикалық талшық). Сымдық байланыс жолдары килогерцтік және мегагерцтік жиілік диапазонында жұмыс істейді. Кәбілдік байланыс жолдары қажетті арақашықтыққа сенімді және бөгеуілденқорғалған көпканалды байланысты қамтамасысыз етеді.

Ақпараттың барлық түрлерін таратудың біріктірілген кешенді техникалық құрылғыларын қолдануды қамтамасыз ету үшін байланыстың түрі және арналуы бойынша бөлінуін ескермейтін, біріншілік желі деп  аталатын, стандартты типтегі арналар мен тракттардың біртұтас желісі құрылады. Біріншілік желі дегеніміз тарату жолдары мен станцияларының және желілік түйіндердерінің жиынтығы, сонымен қатар оларды қосатын және құрайтын типтік арналар мен трактлардың желісі. Біріншілік желі қолданылуы анықталған (телефондық, телеграфтық, ТВ, вещаниялық, мәліметтер тарату) арналарды ұйымдастыру үшін керекті кешенді техникалық құрылғылардан және де коммутациялық түйіндер мен абоненттік құрылғылардан тұратын екіншілік желінің құрылуына негіз болады. Екіншілік желі дегеніміз коммутациялық құрылғылардың, коммутациялық түйіндердің, соңғы абоненттік құрылғылар мен арналардың, оларды біріктірушілердің жиынтығы.   Осылай ұйымдастырылған желі тиімдірек және сенімдірек. Мұндай сенімділік байланыс жолдарының әр түрлі типін қолдану және тармақталған желі құру арқылы қамтамасыз етіледі. Бұған қоса басқа түйіндерге баратын айналма, резервті жолдар қарастырылады.

Желі түйіндерден (коммутациялық тізбектердің пункттері, арналар) және    осы түйіндерді қосатын қабырғалардан  (байланыс жолдары) тұрады. Электрбайланыстың желісін құрудың бірнеше варианттары бар, (1.2 суретке қара). Олар: тікелей қосылу (а) әрбір пункт бір бірімен тікелей косылады (тура байланыс), түйіндік (б) (бірнеше пункт қосылып түйінді құрайды, содан соң түйіндер  өзара қосылады) және радиальды (в) (басқа пункттермен шырайнала қосылатын жолдары бар, бірақ түйін ғана болады). 

 

b

                       а)                                  б)                                      в)

                                                                   

                                                     г)

 

а – тікелей қосылу;

б – түйіндік қосылу;

в – радиальды қосылу;

г – радиальды-түйінді байланыс желісін құру.

 

1.2 сурет - Байланыс желісін құру нұсқалары

 

Желі құрудың бірінші нұсқасы сенімді, бірақ техникаэкономикалық жағынан алғанда тиімсіз. Ал, желі құрудың радиальды сұлбасы арзан, бірақ онда қосалқы жолдар болмайды.

Желінің радиалды және түйінді сұлбаларының араласқан түрі жақсы нәтижелер береді.  

 

2 Дәріс. Электрбайланыстың бағыттаушы жүйелерінің негізгі сипаттамалары және конструкциясы

 

Дәрістің мақсаты: электрлік кәбілдердің констуктивті элементері мен классификациясын қарастыру.

 

Байланыс кәбілі  дегеніміз бұл құрамында оқшауланған өткізгіштері бар, біртұтас конструкцияға біріктірілген және жалпы металлдық немесе пластмассалық қабықшаға, қорғаныс жамылғысына оралған электротехникалық бұйым.       

Электрлік кәбілдер мынадай белгілермен классификацияланады:   қолдану облысы, таратылатын жиілік спектрі, конструкциясы, эксплуатациясы мен төсеу шарттары.

1. Байланыс желілерінің құрылымына сәйкес, қолдану облысына бойынша байланыс кәбілдері магистралдық, аймақтық (ішкіоблыстық), жергілікті (қалалық және ауылдық), станциялық (ішкіобъектілік) болып бөлінеді.

2. Таратылу жиілігінің спектрі бойынша кәбілдер төменгіжиілікті ( 10 кГц дейін ) және жоғарғыжиілікті (10 кГц жоғары) болып бөлінеді.

3. Эксплуатациясы мен төсеу шарттары бойынша кәбілдер ауалық (аспалы), жерастылық (топырақты жерде төсеу үшін), суастылық және канализацияларға төсеуге арналған кәбілдер болып бөлінеді.

4. Электрлік кәбілдер тізбектерінің конструкциясы және  өзара орналасуы бойынша симметриялы және коаксиалды болып бөлінеді.

Симметриялық тізбек ( жұп)   екі бірдей конструктивті және электрлік қасиеттері бар оқшауланған өткізгіштен тұрады. Ал коаксиалды тізбекте ішкі өткізгіш іші қуыс цилиндр кескініндегі сыртқы өткізгіштің мүмкіндігінше дәлденіп ішіне орналасады. ( 2.1, ж cуретке қара ).

Электрлік кәбілдердің конструктивті элементтері. Конструктивті жағынан алғанда кәбіл өзекшеден және қорғаныстық жамылғылардан тұрады. Өзекше – бұл электрлік тізбектерді құрайтын, анықталған ретте бұрамаланған оқшауланған өткізгіштер, ал   қорғаныстық жамылғылар  –  бұл дымқылөткізбейтін қабыршақ (металл, пластмасса, металлопластмасса) және сыртқы жамылғылар (джут, брон, шлангі).

Өзекше мынадай конструктивті элементтерден тұрады.

1. Токөткізгіш тамырлар  – мыстан, алюминийден немесе алюмений мен мыстан (биметалл) жасалады. Мыстың меншікші кедергісі ρ=0,01754 Ом·мм2/м. қолданады.

ЖЖ байланыс кәбілдері үшін көбінесе диаметрлері 0,9 және 1,2 мм болатын мыс талшықтарын, сонымен қатар алюмомыстық талшықтарды (алюмендік талшықтардың сыртына жұқа қабат қылып мыс жағылады) қолданады.  Суасты және радиожиілікті кәбілдерде әртүрлі қимадағы бұрамаланған сымдардан тұратын көпсымды талшықтар қолданылады.

Қалалық кәбілдер үшін диаметрлері 0,32; 0,4; 0,5 и 0,7 мм. мыс талшықтары қолданылады. Коаксиалды кәбілдерде сыртқы өткізгіш ретінде бойлық тігісі бар мыс, гофрирленген немесе тоқылған трубашалар, сонымен қатар алюмендік трубашалар қолданылады.

1.                     Токөткізгіш талшықтарды оқшаулау. Байланыс кәбілдерінің талшықтарын оқшаулау үшін қағаз бен қатар полимеризациялық пластмассаны қолданылады – полистирол (стирофлекс), полиэтилен, фторопласт.

Байланыс кәбілдерінде мынадай тұтас және ауамен комбинирленген оқшаулау конструкциялары белгілі:  

құбыршалы – құбырша түрінде оралатын, қағаз немесе пластмасса лентадан жасалады (2.1, а суретке қара);

корделді – өткізгіштің сыртындағы спиралдың сыртына оралатын корделден жасалған жұқа лентадан тұрады (2.1, б суретке қара);

біртұтас – біртекті пластмасса қабаттынан жасалады (2.1, в суретке қара);

кеуекті – пенопласт қабатты арқылы құралады (2.1, г суретке қара);

баллонды ішіне өткізгіш еркін орналасатын қабырғасы жұқа пластмассалық құбырша. Құбырша бірдей қашықтықта орналасқан нүктелерде немесе спирал бойынша ыстық құралмен қысылады және суығаннан кейін талшықты оқшаулаудың дәл ортасында сенімді ұстап тұрады. (2.1, д, е суретке қара);

шайбалы  –  белгілі бір қашықтықта өткізгіштің бойына орналасатын, қатты диэлектриктен жасалатын шайбалар түрінде орындалады (2.1, ж суретке қара).

 

 

2.1 сурет - Токөткізгіш талшықтарды оқшаулаудың негізгі түрлері

 

Оқшаулаудың мынадай түрлері көптеп қолданылуда:

ГТС және СТС кәбілдері үшін құбыршалы қағазды, полиэтиленді біртекті, кеуекті қағазды және полиэтиленді;

– симметриялы  ЖЖ кәбілдер үшін корделді-қағазды, корделді-полистиролды, біртекті және кеуекті-полиэтиленді.

Анықталған бейнемен бұрамаланған, оқшауланған талшықтар элементар топтарды құрайды. Талшықтарды өзара электромагниттік әсерден қорғану үшін бұрамалайды.

Симметриялы кәбілдерде оқшауланған өткізгіштерді топтау негізінде мынадай кең тараған бұрамалау әдістерін қолданады (2.2 cуретке қара):

– жұпты бұрама (П) – екі оқшауланған өткізгіш 300 мм қадаммен бұрамаланады, 1х2 (бір жұп) белгіленеді;

– жұлдызды бұрама (З) – шаршы бұрыштарына орналасқан, төрт оқшауланған талшық 150…300 мм қадаммен бұрамаланады, 1х4 (бір төрттік ) белгіленеді;

– екі еселенген жұптық бұрама  (ДП) – төрт талшық екі жұп болып алдын ала бұрамаланады, содан соң 150…300 мм қадаммен өзара тағы бұрамаланады; 

– екі еселенген жұлдызды бұрама  (ДЗ) – алдын ала жұпты бұрамаланған төрт жұп жұлдызды түрде бұрамаланады.

                                 а)     б)        в)                  г)

 

 а жұпты бұрама;

бжұлдызды бұрама;

в екі еселенген жұпты бұрама ;

г екі еселенген жұлдызды бұрама.

 

2.2 сурет -Талшықтарды топтау бұрамаларының түрлері

 

Топтарға бұрамаланған оқшауланған талшықтар анықталған заңдылықпен жүйеленеді және жалпы кәбілдік өзекшеге біріктіріледі. Өзекшелерді біртекті (элементар топтардың құрылдары бірдей – төрттіктер, жұптар) және біртекті емес ( элементар топтардың диаметрлері және құрылымдары әртүрлі) бұрамалар деп ажыратады. Өзекше құрылымының сипатына байланысты бұрамаларды шоқтық топ және өрілген топ деп ажыратады (2.3 суретке қара).

Өрілген топтағы бұрамада элементар топтар ортаға дәлденген қабаттармен (өрмелермен) 1…5 топтан тұратын орталық өрменің айналасына тізбектеле орналасады. (2.3, а, б суретке қара). Кәбілдік өзекшеге үлкен механикалық нықтылықты беру үшін және өзара әсерді азайту үшін бір өрменің үстіне түсетін келесі өрме қарама қарсы жаққа қарай бұрамаланады.

 

                              а)                                                      б)

                                                           в)

а – өзекшедегі кәбілдік талшықтық топтар бұрамасының біртекті өрмелі жүйесі ;

 б – өзекшедегі кәбілдік талшықтық топтар бұрамасының біртекті емес өрмелі жүйесі ;

в – өзекшедегі кәбілдік талшықтық топтар бұрамасының шоғырлық  жүйесі.

2.3 сурет -Кәбілдік өзекше бұрамаларының түрлері

 

Топтардың шоғырлық бұрамасында әуелі талшықтарды шоғырларға біріктіріп (50 немесе 100 топтан), содан соң кәбілдік өзекшені құрайтындай қылып барлығын бірге бұрамалайды (2.3, в суретке қара). Шоғырлық бұраманы ҚТС-тың ТЖ кәбілдері үшін ғана қолданады.

Қорғаныс жамылғылары. Кәбілдің өзекшесін қағаз немесе полиэтилен лентадан жасалған белдік оқшаулаумен жамылғылайды және дымқылдан, жарықтан және басқада атмосфералық фокторлардан, сонымен қатар механикалық және электромагниттік әсерлерден қорғану үшін герметикалық қабықшаның ішіне салады. Қабыршалар металлдан ( қорғасын, алюмен, гофрленген болат), пластмассадан (полиэтилен) және металлдыпластмасстан жасалады.

Металлды қабыршаларға негізінен қорғасыннан, алюменнен болаттан жасалған қабыршалар жатады.

Пластмасса қабықшалардың ішінде көптеп қолданыс тапқандары полиэтиленнен және поливинилхлоридтен жасалған қабықшалар.  Пластмасстан жасалған қабықшалар дымқылөткізбеушілікті, коррозияға қарсы тұрушылықты, кәбілге иілгіштікті, жеңілдікті және дірілге қарсы тұрушылықты беру қасиеттерін бойына біріктіре алған.  Ал, металлдыпластмасстық қабықшалардан кәбілдік техникада ішінде алюмендік фольга қабатты арқылы металлданған полиэтилендік құбырша түріндегі алюмополиэтиленді қабықшалар қолданыс тапты.

Кәбілдерді тікелей жерге немесе суастына төсеген кезде, олар міндетті түрде қосымша қорғаныспен қамтамасыз етіледі. Қорғаныстың ішіне жастық, қалқандық жамылғы және сыртқы жамылғы кіреді. Брондалған кәбілдердің жастығы тізбектеле жағылған битумдық қоспаның және сіңірілген кәбілдік таспаларды (джуттарды) қосындысынан тұрады.  Брондық жамылғы  (брон) жалпақ немесе домалақ болат сымдардан жасалған болат ленталармен орындалады. Кәбіл бронының үстіне битум сіңірілген кәбілдік таспадан тұратын сыртқы жамылғы жамылғыланады.

Байланыстың электрлік кәбілдерінің маркировкасы. Байланыстың электрлік кәбілдерін классификациясы мен пайдаланылуын ыңғайлау үшін олардың констукциясы мен арналуын анықтауға –  кәбілдің маркасы, әріптікцифрлық таңбалау қолданылады [1, с. 31-48; 2, с. 11-20]. 

Кәбілдің маркасы ретінде сол кәбілдің негізгі конструкциялық ерекшелері мен классификациялық белгілерін әріптер мен цифрларлардың көмегімен көрсететін шартты белгілер жүйесін түсінеді. 

Алғашқы бір немесе екі әріп кәбілдің арналуын анықтайды.

1. Магистралды симметриялы кәбілдерді МК әріптерімен белгілейді, магистралды коаксиалды кәбілдерді КМ әріптерімен белгілейді.  

2. Аймақтық кәбілдер (симметриялы) – ЗК; ішкіаймақтық коаксиалды  – ВК.

3. Жергілікті кәбілдер: КС – ауылдық кәбіл; Т – төменгіжиіліктегі телефондық. Төменгіжиіліктегі кәбілдердің маркасын екінші орында тұрған әріп анықтайды:  «С» – станциялық (ТС); таратылымдылық (ТР); алыс байланыс «З» – (жұлдызды төрттік бұраманы белгілейді, мысалы, ТЗБ).

Шағынкөлемді коаксиалды кәбілдердің маркасы МКТ (құбыршалыполиэтиленді қабықшамен). Радиожиіліктік кәбілдердің маркасының негізін «Р» әріпі құрайды.

Кейінгі бір немесе екі әріп кәбілдің оқшаулау материалын немесе конструкциялық ерекшелік көрсетеді. Мысалы, ТЖ кәбілдің жұлдызды бұрамасын – З әріпімен, полиэтиленді оқшаулау –  П, корделдіполистиролды (стирофлексті) оқшаулау – С, құбыршалыполиэтиленді оқшаулау – Т. Симметриялы кәбілдердің қағазды оқшаулауы және коаксиалды кәбілдердің шайбалық оқшаулауы ешқандай әріппен белгіленбейді (әріптің жоқтығымен маркаланады). 

Кәбілдің маркасындағы  соңғы бір немесе екі әріп қорғоныс жамылғысының тегі мен материалын білдіреді.

Қабықша:  жалаңаш қорғасындалған кәбіл – Г әріпімен, болат қабықша – С не Ст әріпімен, алюмен қабықша – А әріпімен белгіленеді.  Қорғасын қабықша әріптің жоқтығымен маркаланады.

Брон: Б – әріпі сыртында таспалы қорғаныс жамылғысы бар екі болат лентамен  кәбілді брондау;  К – әріпі сыртында жамылғысы бар кәбілді цинктелген домалақ сыммен брондау;  БГ– әріптері жалаңаш брондалған, яғни сыртында жамылғысы жоқ. Егер бронның астындағы жастықта коррозияға қарсы оқшаулау қабаты болса, онда белгілеуге жолақтық әріптер қосылады: л – поливинилхлоридті лентадан қабаты бар, п полиэтиленді шлангі; в поливинилхлоридті шлангі. Осындай сыртқы жамылғылар болған жағдайда Шп  – әріптері полиэтиленді шлангі дегенді білдіреді.

Кәбілдің маркасының соңында  тармақтардың немесе коаксиалды жұптардың саныны мен тармақтардың (өткізгіштердің) диаметрлері көрсетіледі. Мысалы, талшықтарының диаметрі 1,2 мм болатын төрттікке біріккен төрттікті кәбілдің белгіленуі: 4х4–1,2; талшықтарының диаметрі 0,32 мм болатын бесжүзжұптық қалалық кәбілдердің цифрлы белгіленуі: 500х2–0,32; біртөрттік коаксиалды кәбілдің белгіленуі: 4–2,6/9,4.

 

3 Дәріс. Талшықты-оптикалық кәбілдердің классификациясы мен конструкциясы

 

Дәрістің мақсаты: талшықты-оптикалық кәбілдің негізгі элементтерін және маркировкасын қарастыру.

 

Оптикалық кәбіл (ОК) дегеніміз берілген эксплуатация шарттарында жұмыс істеу қаблеттілігін қамтамасыз ететін, біртұтас конструкцияға біріккен, бір немесе бірнеше оптикалық талшықтары бар, кәбілдік қосылыс. [5].   Оптикалық талшықтарды, модулдарды немесе жгуттарды сыртына эксплуатация шарттарына байланысты қорғаныс жамылғысы жамылғылануы мүмкін ортақ қабықшаның ішіне салады.

Арналуына байланысты оптикалық кәбілдер магистралдық, аймақтық, калалық, станциялық ( ішкіобъектілік және монтаждық ) болып бөлінеді.

Магистралдық ОК алыс қашықтыққа ақпарат таратуға арналған және сол себепті оларда аз өшулік пен дисперсия және үлкен кеңжолақтылық болуы керек. Аймақтық кәбілдер облыс орталығы мен аудандарды және облыстағы қалаларды байланыстыруға арналған. Байланыстың алыстығы ереже бойынша бірнеше жүз километрлерді құрайды. 

Қалалық оптикалық кәбілдер байланыс түйіндері мен аудандық АТС байланыстырушы ретінде қолданылады. Олар қысқа қашықтыққа ( 5...10 км ) және үлкен каналдар санына арналған.  Бұл байланыс жолдары ереже бойынша аралық сызықты регенераторларсыз жұмыс істейді.

Ауылдық ОК ауылдық телефон байланысын ұйымдастыруға арналған. Негізінен олар төрт талшықты конструкциялы болып және топыраққа төселіп немесе бағанаға ілініп қойылады.

 Объектілік кәбілдер объектінің ішінде әртүрлі тектегі ақпараттарды таратуға арналған. Бұларға жекеленген объектілердің ақпараттық жүйелеріне арналған кәбілдер кіреді  (самолеттер, корабльдер және басқалар ), сонымен қатар, әртүрлі мекемелік байланыс түрлерін ұйымдастыруға арналған кәбілдер жатады.

Монтаждық ОК аппаратура монтажының ішкі және блокаралық байланысына арналған.

Төсеу шартына байланысты кәбілдер әуелік, жерасты, суасты болып бөлінеді.

Әуелік аспалы кәбілдер (3.1суретке қара) әртүрлі тектегі бағаналарға ілінеді және былай бөлінеді:

 өзінтасушы – тасушы троспен немесе тасушы троссыз темір жолдың контактылы желілеріне және ЛЭП бағаналарына ілінеді;

 бекітіліп қойылатын  – не металл сымдардың спирал сиақты бөліктері арқылы, не арнайы қыспалардың көмегімен, не диэлектриктік жіптер не ленталардың көмегімен тасушыға бекітіледі;

-  оралып қойылатын  – бар сымға оралып қойылады,  мысалы, фазалық сымға немесе жерге жалғастырғыш сымға ( күркіреу сымына);

-  күркіреу сымына жалғастырылатын.

Кәбілдерді жерастына төсеу былай бөлінеді:

-  кәбілдік канализациялар мен туннелдерге төселетін кәбілдер;

-  топыраққа көмілетін  кәбілдер;

-  арнайы полиэтиленді құбырлардағы автоматты түрде төселетін кәбілдер.

 

 

1 – оптикалық талшық;

2 – гидрофобты толтырушы;

3 – полимерлі құбырша;

4 – орталық күштік элемент;

5 – полимерлі құбырша;

6 – гидрофобты толтырушы;

7 – біріктіруші лента;

8 – синтетикалық жіп.

 

3.1 сурет- Аспалы оптикалық кәбіл

 

Суасты кәбілдері былай бөлінеді:

-              шалшықтар мен терең емес көлдерге, кеме жүрмейтін өзендердің түбіне төселетін кәбілдер ( көлденең кездескен азғана су тосқауылдарын өтерде қолданылады );

-   теңіздер мен мухиттардың түбіне төселетін кәбілдер (бұл жерде тек  су түбіне төсеу ғана емес, сонымен қатар белгілі бір тереңдікке бекіту немесе белгілі бір тереңдікте су түбіне көму ).

ОК негізгі элементі болып оптикалық толқынөткізгіш табылады оптикалық ашық диэлектриктен жасалған дөңгелек стержень (оптикалық сәуленің бойымен таралуын қамтамасыз ететін құрылым, бағыттаушы орта [5]). Оптикалық толқынөткізгіштерді, олардың өте аз өлшемді көлденең қималарына байланысты талшықты жарықөткізгіш немесе оптикалық талшық (ОТ) деп атайды. ОТны дайындау үшін жоғары тазалық пен сападағы біртекті әйнекті пайдаланады. Кәбілдің арналуына байланысты оның конструкциясына бірмодалық (магистралды), көпмодалы градиентті (аймақтық және қалалық ) немесе көпмодалық баспалдақты талшық ( қалалық және объектілік кәбілдер ) салынады. 

Екіқабатты әйнекті талшық механикалық және атмосфералық әсерлерден қорғану үшін қолданылады және конструкцияны күшейту үшін сыртынан полимерлі жамылғы қолданылады (3.1суретке қара).

 

 

1 – өзекше;

2 – қабықша;

3 – қорғаныс жамылғысы.

 

3.1 сурет- Оптикалық талшықтың құрылымы

  

Кейбір конструкцияларда талшық фторопласттан жасалған құбыршаның – оптикалық модулдың (3.2 суретке қара) ішіне бос орналасады. Талшық пен модулдың арасындағы бос кеңістік кейде синтетикалық жіптермен толтырылады.

1 – оптоталшық;

2 – құбырша.

 

3.2 сурет- Оптикалық модул

 

Оптикалық талшықтардантан (модулдерден) басқа ОК келесідегідей элементтерден тұруы мүмкін:

-  күштік (жинақтағыш) стержндерден, олар өздеріне бойлық күштерді қабылдайды;

-  тұтас пластмассалық жіптер түріндегі толтырғыштар;

-  механикалық әсерге қарсы тұруын күшейтетін, армирлейтін элемент;

-  сыртқы механикалық әсерлерден және дымқыл кіруден қорғайтын сыртқы қорғаныс қабықшадан.

Өзекшенің конструкциясына байланысты ОК үш топ конструкциясы кең қолданыс тапты: Өрме бұрамалы кәбілдер ( модулдық конструкция ), фигурлы (профилденген) өзекшемен, ленталық түрмен (жалпақ конструкция). Бірінші түрдегі кәбілдер электрлік кәбілдер сияқты өзекшесі өрме бұрама болады (3.3 cуретке қара).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 сурет- Оптикалық кәбілдің модулдық конструкциясы

 

Екінші топтағы (3.4 суретке қара)  ОК оптикалық талшық орналасқан ортасында пазасы, армирлейтін күштік элементі бар фигуралы пластмасс өзекше болады. Пазалар және оған сәйкес талшықтар геликоид бойынша орналасады, сол себепті үзуге түсетін бойлық күшті сезбейді. Мұндай кәбілдерде негізінен 4, 6, 8, 10 талшық болады. Егер үлкен сиымдылықты кәбіл қажет болса, онда өзекшеге бірнеше осындай модулдерді салады.

 

 

1 – профилденген өзекше;

2 – оптикалық талшық;  

3 – стеклопластиктік стержннен жасалған орталық күштік элемент;

4 – ішкі пластмасс орама;

5 – стеклопластиктік стержндер;

6 – сыртқы полиэтиленді қабықша.

 

3.4 сурет-  Магистралды оптикалық кәбіл

 

 

а)

б)

в)

 а кәбіл құрылымы:

1 – ОТ;

2 – демпфирлейтін қабықша;

3 – сыртқы қорғаныс қабықшасы;

4 – лента;

б талшықтары бар лента;

в кәбілдің жанынан қарағандағы түрі.

 

3.5 сурет- Кәбілдің ленталық түрі

Кәбілдің ленталық түрі (2.9 суретке қара) оптикалық талшықтардың анықталған саны орналасатытын (көбіне 12) жазық пластмасс ленталар терілімдерінен тұрады. Бір жинақта 6, 8 немесе 12 лента орналасады.  

Оптикалық кәбілдердің маркировкасы

Байланыстың оптикалық кәбілдерін көптеген шетелдік компаниялар (Alcatel, AMP, BICC Cables Company/BICC KWO Kabel GmbH, Focas, Fujikura, Hellukabel, Lucent Technologies, Mohawk/CDT, NC Сables, Philips, Pirelli, Samsung, Siemens, Sumitomo), сол сияқты Россиялық компаниялар («Москәбілмет», Москва (теперь «Москәбіл-Фуджикура»); «Оптен», Санкт-Петербург; «Оптика-кәбіл», Москва (кәзір «Москәбіл-Фуджикура»); «Самарская оптическая кәбілная компания (СОКК)», Самара; «Завод «Сарансккәбіл»», Саранск; «Севкәбіл-оптик», Санкт-Петербург; «Трансвок», Боровск, Калининград обл.; «Электропровод», Москва, және т.с.с.) шығарады. Россиялық компаниялар негізінен шетелдік құралдар мен талшықтарды қолданады (мысалы,  Corning, Alcatel, Fujikura фирмаларының талшықтары ), олардың өнңмдері әлемдік сапа деңгейіне сәйкес келеді және отандық тұтынушы үшін оны тиімді қолдануға мүмкіндік беретін сәйкес сертификаттармен куәландырылған [6].

Практика көрсеткендегідей, әрбір өндірушіфирма оптикалық кәбілдер үшін әртүрлі белгілеулерді қолданады, сондықтан кәбілдің маркасы кейде әртүрлі болады. 

 

Кәбілдің маркировкасының мысалы

 

СКО-ДПС-024 Е 06-06-М2

Шифрлаудан шығару

 

СКОөндірушінің қысқартылған атауы  (СКО — Севкәбіл-Оптик)

 

ДПСкәбілдің қабықшасы мен орталық күштік элементінің кодалық белгіленуі

 

024 кәбілдегі оптикалық талшықтардың жалпы сандық  мөлшері

 

Еоптикалық талшықтың тегі  

 

06 шоғырдағы немесе модулдегі оптикалық талшықтардың ең үлкен сандық  мөлшері

 

06өзекшенің өрмесіндегі элементтердің саны  

 

М2 мыс талшықтардың саны

  Түсіндіру

 

ДПС Кәбілдің қабықшасы мен орталық күштік элементінің кодалық белгіленуі:
1.Бірінші әріп
орталық күштік элементтің тегі

·  Д — модулдік, орталық күштік элементті диэлектриктен   
Мысалы: СКО-ДПС-024Е...

·  О — құбыршалы (орталық модул)
Мысалы: СКО-ОПС-...

2.Екінші әріп  — қабықшаның тегі

·  А — алюмополиэтилендік  ( Пр: СКО-ДАО-...)

·  П — полиэтилендік ( Пр: СКО-ДПС-...)

·  Н — жан жағына таралмайтын жану  ( Пр: СКО-ДНО-...)

3.Үшінші әріп қосымша сыртқы жамылғылардың тегі

·  О — қосымша сыртқы жамылғылары болмайды ( Пр: СКО-ДАО-...)

·  Л — гофірленіп, бойлық бойынша салынған болат лентамен және ПЭ қабықшамен
(  Пр: СКО-ДПЛ-...)

·  Н — гофірленіп, бойлық бойынша салынған болат лентамен және пластмасса қабықшамен, жан жағына таралмайтын жану   ( Пр: СКО-ДПН-...)

·  С — болат сымдардан жасалған бір қабатты бронмен және ПЭ қабықшамен (  Пр: СКО-ДПС-... или СКО-ОПС-...)

·  У —  күшейтілген болат сымдардан жасалған бір қабатты бронмен және ПЭ қабықшамен 
(  Пр: СКО-ДПУ-...)

·  2 — болат сымдардан жасалған екі қабатты бронмен және ПЭ қабықшамен  ( Пр: СКО-ДП2-... или СКО-ДА2-... )

·  М — әйнекпластиктік біліктен жасалған бір қабатты бронмен және ПЭ қабықшамен ( Пр: СКО-ДПМ-...)

·  Т — периферийлік диэлектриктен жасалған күштік элементтермен және ПЭ қабықшамен

 

024 Кәбілдегі оптикалық талшықтардың жалпы сандық мөлшері.

024 — кәбілде 24 талшық бар(СКО-ДПС-024 Е 06-06-М2), кәбілде 2 ден 216 дейін талшық болу мүмкін

 

 

Е Оптикалық талшықтың тегі:

·  Е — стандартты бірмодалы;

·  С — бірмодалы ығысқан дисперсиямен;

·  Н — бірмодалы нөлдік емес ығысқан дисперсиямен;

·  М — көпмодалы

(СКО-ДПС-024 Е 06-06-М2)

 

06  Модулдағы немесе шоғырдағы оптикалық талшықтардың ең үлкен сандық мөлшері: модулде 4-тен 12-дейін оптикалық талшық болуы мүмкін (СКО-ДПС-024 Е 06-06-М2)

 

 

06  Өзекше өрмесіндегі корделдер мен модулдердің қосындыланған сандық мөлшері: өзекше 4-12 элементтерден тұруы мүмкін  (СКО-ДПС-024 Е 06-06-М2)

 

 

M2 Мыс талшықтардың сандық мөлшері: кәбілдің ішінде 2, 4 немесе 8 мыс талшық болуы мүмкін  

 

  

4 Дәріс. Бағыттаушы жүйелердің электродинамикасы

 

Дәрістің мақсаты: электромагниттік өрістің негізгі теңдеулерін, Максвелл теңдеуін, Умов-Пойнтинг теоремасын қарастыру.

 

Максвелл теңдеуі деп аталатын электромагниттік өрістің негізгі теңдеуі, электротехниканың екі негізгі заңын жалпыландырады: толық токтың заңы мен электромагниттік индукция заңы.  Толық токтың заңы бойынша кез келген тұйық контурдың магнит өрісінің кернеулігінің сызықты интегралы, сол контурмен шектелген беттік жазықтық арқылы ағып өтетін толық токқа тең. Ығысу тогы мен өткізу тогы қосылып толық ток болады:

 

                             .                                                      (4.1)

 

(4.1) теңдеуі Максвеллдің бірінші теңдеуі деп аталады.

Фарадей ашқан электромагниттік индукцияның заңына сәйкес, контурмен шектелген беттік жазықтықтан өтетін, сол контурдағы Ф магниттік ағынның өзгеруіне байланысты пайда болатын электроқозғаушы күш, теріс таңбалы сол ағынның өзгеру жылдамдығына тең:

 

                               .                                                  (4.2) 

 

Бұл теңдеу Максвеллдің екінші теңдеуі деп аталады. (3.1) және (3.2) теңдеулері интегралдық пішінде көрсетілген. Практикалық есептерді шешу үшін көбіне Максвелл теңдеулерінің дифференциалдық формасын қолданады:

 

                          rot H = σE + εa (дЕ/дt) = σE + jωεaE,                       (4.3)

 

                          rot Е = – μа(дН/дt) = – j ωμаH.                                 (4.4)

 

Мұндағы σ, εa, μа — сәйкесінше өткізгіштік, ортаның абсолюттік диэлектриктік және магниттік өтімділігі; σE – өткізу тогының тығыздығы  (яғни, металлдық массадағы ток ), jωεaE – ығысу тогының тығыздығы  (яғни, диэлектриктегі ток ).

Физикалық көзқарас бойынша (4.3) теңдеуі өзгермелі электрлік өріс өзінің маңайында магниттік өрісті (құйын Н),  тудыратынын көрсетеді, ал (4.4) теңдеуі магниттік өрістің кез келген өзгерісі электрлік өрістің (құйын Е) туындауына алып келеді. Жалпы алғанда бір өрістің өзгерісі екінші өрістің пайда болуына алып келеді, нәтижесінде электромагниттік энергияны кеңістікте және бағыттаушы жүйелерде тарататын кешенді электромагниттік өріс жұмыс жасайды.

Орталар бір бірінен σ меншікті өткізгіштіктері арқылы біршама өзгешелікте болады. Неғұрлым меншікті өткізгіштік көп болса, соғұрлым өткізу тогының тығыздығы көп болады. Көбіне талдауды ықшаудау үшін идеалды өткізгіштік пен идеалды диэлектрик деген түсініктер қолданылады. Идеалды өткізгіштік дегеніміз шексіз үлкен меншікті өткізгіштігі бар орта, ал идеалды диэлектрик дегеніміз өткізгіштігі жоқ орта. Идеалды өткізгіштікте тек ғана өткізу тогы Iпр=σE бар болады, ал идеалды диэлектрикте тек ғана ығысу тогы Iсм=jωεаE бар болады. Өткізгіштердегі құбылыстарды қарастырғанда ығысу тогын қарастырмауға болады, сонда есептеу формулалары мына түрге келеді:

 

                                .                                               (4.5)                

 

Диэлектриктік бағыттаушы жүйелерде (диэлектриктік толқынөткізгіштер, жарықтықөткізгіштер), сонымен қатар атмосферада негізінен ығысу тогы болады да, оларды талдауға мына теңдіктер қолданылады:

 

                                      .                                          (4.6)

 

Бағыттаушы жүйелердің конструкциясы цилиндрлік болғандықтан, көбінесе Максвелл теңдеуін цилиндрлік координаттар жүйесінде жазады ( z, r, φ остері ) және  z осінің бағытты бағыттаушы жүйенің бағыттына сәйкес келеді (4.1 суретке қара).

 

b

 

4.1 сурет-  Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі электромагниттік өрістің компоненттері

 

Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі өткізгіштер үшін Максвелл теңдеуі :  

 

1/r (дEz/дφ) = – j ω μаHr ,

дEz/дr = j ω μаHφ ,                                                 .                                    (4.7)

(дHφ/дr) + (Hφ/r) – 1/r (дHr/дφ) = σEz

 

Hr ны φ бойынша және Hφ ны r бойынша дифференциалдап және алынған туындыларды берілген формулаға қойсақ, онда:  

 

                д2Еz/дr2 + 1/r (дEz/дr) + 1/r2 (дHr/дφ) = jk2Ez,                        (4.8)

 

мұндағы  k = – құйынды токтардың коэффициенті (модул бойынша).  

 

Берілген теңдеуді шешіп Ez ны табамыз, ал Hφ шамасы мына теңдеуден табылады:

 

                  Hφ = [1/(jωμа)]·[дEz/дr].                                               (4.9)

 

Электромагниттік өрістің E және Н компоненттерін біле отырып, өткізгіштің бойымен таралатын энергияны анықтауға болады, сонымен қатар олармен жұтылатын немесе шығарылатын энергияны да анықтауға болады.

Умов-Пойнтинг теоремасы

Умов-Пойнтинг теоремасыэлектромагниттік өрістің энергиясының балансын сипаттайды. V көлеміндегі электромагниттік энергияның қоры мынадай:

                            ,                                        (4.10)

мұндағы   – көлемдік бірліктегі электрлік өрістің энергиясы;

 – көлемдік бірліктегі магниттік өрістің энергиясы;

Максвелл теңдеуін қолданып, мынаны табамыз:

                     ,                     (4.11)

мұндағы  dS V көлемін шектейтін, S беттік жазықтықтың элементі.

Берілген өрнекті Умов-Пойнтинг теоремасы деп атайды. Өрнектің сол жағы уақыттық бірліктегі электромагниттік энергияның шығынын сипаттайды, ал оң жағы көлемнің ішіндегі энергияның осы уақыттық бірлікте энергияны не нәрсеге шығындайтынын көрсетеді. 

(3.11) өрнегінің оң жағындағы бірінші мүшесі V  көлемінің шектелген беттік жазықтығы арқылы қоршаған ортаға өтетін немесе сырттан V  көлемге өтетін энергия ағынын көрсетеді.

Бірлік жазықша арқылы уақыттық бірлікте таралатын энергияның мөлшері, энергияның ағынына бағыттына перпендикуляр

                                        .                                          (4.12)

Умов-Пойнтинг векторы (Пойнтинг векторы) деп аталатын векторлық шамамен өрнектеледі.

 Екінші мүшесі Джоул-Ленц заңына сәйкес уақыттық бірліктегі жылуға түрленген V көлемінің ішіндегі энергияны сипаттайды.

Кеңістіктегі электромагниктік энергия қозғалысының бағыттын  Пойнтинг векторының бағытты көрсетеді. Пойтинг теоремасы не көлемге кіретін, не көлемнен шығатын энергия ағыны бар белгілі бір көлемнің беттік жазықтығындағы Е және Н өрістері кернеуліктерінің арасындағы байланысты анықтауға мүмкіндік береді.

Осылайша, Максвелл теңдеуі әртүрлі жиіліктік диапазондарда әртүрлі бағыттаушы жүйелермен байланыс сигналдарын таратуды қоса, практика жүзінде кез келген электродинамикалық есепті дәл шешуге мүмкіндік береді.

 

5 Дәріс. Екісымдық бағыттаушы жүйелерде тарату параметрлерін есептеу

 

Дәрістің мақсаты: кәбілдің біріншілік және екіншілік сипаттамаларының негізгі түсініктерін беру.

 

Өткізгіштердегі электромагниттік энергияның таратылу құбылысын сипаттайтын параметрлерін есептеу. Өткізгіштердегі шығынның мөлшерін олардың беттік жазықтығы арқылы өткізгіштердің қалыңдығына өтетін Пойтинг векторының құраушылары табу арқылы анықтауға болады:

 

                               .                                              (5.1)

Цилиндрлік өткізгіштің ұзындық бірлігі үшін өрістің синусоидалық өзгерісіндегі Пойтинг векторының радиалды құраушылары мынадай: 

                         .                                            (5.2)

Өткізгіштің толық ішкі кедергісі Z, активті (R) және реактивті (jωLвнутр) құраушыларының қосындысынан тұрады және мына өрнекпен анықталады:

                          ,                            (5.3)

мұндағы R – өткізгіштің активті кедергісі;

Lвнутр – ішкі индуктивтілік внутренняя индуктивность (jωLвнутр – индуктивтіліктің реактивті кедергісі );

Ez – өткізгіштің беттік жазықтығындағы E векторының бойлық құраушысы;

Н*j өткізгіштің беттік жазықтығындағы Н векторының тангенциалды құраушыларының кешенді шамасы; 

r – өткізгіштің радиусы.             

Осылайша, егер Еz және Нj  шамалары белгілі болса, онда R және L шамаларын (4.13) теңдеуінен анықтауға болады.  Нақты бағыттаушы жүйелер үшін Еz және Нj шамаларын  (4.8) және (4.9) Максвелл теңдеулерін шешу арқылы табады.  

Өткізгіштің толық кедергісі Максвелл теңдеуін шешу және сәйкес түрлендірулерді жүргізу арқылы анықталады:

 

                     ,                                 (5.4)

мұндағы R и L өткізгіштік активті кедергісі мен индуктивтілігі;

I0 – түріөзгерген бірінші текті нөлінші ретті Бессел функциясы;        I1 – бірінші текті бірінші ретті Бессел функциясы.

Негізінен алдын ала есептелген кестелік мәліметтерді пайдаланады[9], өйткені онда бесселдің функциялары мен олардың қатынастары сәйкес коэффициенттер  F(kr), G(kr), H(kr), Q(kr) түрінде кестеленіп келтірілген.

Симметриялы кәбілдерде өткізгіштер бір біріне өте жақын орналасқан, сондықтан есептеу кезінде жақындық эффектісімен есептесуге тура келеді.

Осылайша, симметриялық кәбілдердің (СК)  активті кедергісі тұрақты ток бойынша кедергінің (R0), беттік жазықтықтың эффектісінің есебінен болатын кедергінің (RП), жақындық эффектісінің есебінен болатын кедергінің (RБ), қоршаған металлдық массаларға жоғалтулар есебінен болатын кедергінің (RМ) (көрші өткізгіштер, экран, қабықша, брон) қосындысынан тұрады:   

 

          (5.5)

мұндағы R0 – тұрақты ток бойынша тізбектің кедергісі, Ом/км:

 

 ,                               (5.6)

 

ρ=1/σ – талшық материалының меншікті кедергісі, Ом·мм2/м;

d0 – талшық диаметрі, мм;

RП, RБ, RМ – қосымша кедергілер, яғни беттік жазықтықтың эффектісінің, жақындық эффектісінің, қоршаған металлдық массалардағы жоғалтулардың есебінен болатын кедергілер;

χ – бұраманың есебінен тізбектің ұзындығының өзгерісін ескеретін, 1,01…1,07 ге тең болатын,  бұрау коэффициенті;

р – элементар топтардың екінші тізбекгіндегі талшықтардағы құйындық токтардағы жоғалтуларды ескеретін коэффициент, жұлдызды бұрама үшін р=5; жұптық бұрама үшін р=1;  

а – тізбектегі талшық орталарының арасындағы қашықтық, мм.

 

Жұлдызды бұрама болғанда , жұпты бұрама болғанда а=d1, мұндағы d1, оқшауланған талшықтың диаметрі, мм, ал, корделді оқшаулау мына формуламен анықталады: 

,

мұндағы  d0 – токөткізгіш талшықтың диаметрі, мм;

dк –кордел диаметрі, мм, көбінесе талшық диаметрі 0,6…0,8 қабылданады;

Δ – корделдің үстіне салынған лентаның жалпы жуандығы, мм,

 

Δ=ntл,

      n ленталар саны;

      tл – лентаның жуандығы;

біртұтас кеуекті оқшаулауы бар оқшауланған талшықтың диаметрі былай анықталады:  

,

мұндағы  ∆ – оқшаулау қабатының радиалды жуандығы, мм;

r0 – токөткізгіш талшықтың радиусы, мм;

k – құйынды токтардың коэффициенті, 1/мм:

 

;

μа – абсолютті магниттік өтімділік,

μа=μ0·μ, Гн/м;  μ0=4π·10-7, Гн/м;

μ – салыстырмалы магниттік өтімділік;

Симметриялы кәбіл тізбегінің индуктивтілігі

 

                      ,                                  (5.7)

мұндағы Q(kr) – беттік жазықтықтың эффектісін ескеретін Бессел функциясының коэффициенті.

Коаксиалды кәбілдер жоғарғы жиілікті тарату жүйелері үшін қолданылады, сондықтан олардың параметрлері 60 кГц тен жоғары жиілікте есептеледі. Мұндай жағдайда активті кедергі (Ом/км) беттік жазықтықтың эффектісі мен жақындық эффектісін ескеретін өткізгіштердің ішкі (Rа) және сыртқы (Rb) кедергілерінің қосындысынан тұрады:  

                                                          (5.8)

мұндағы Ra, Rb – өткізгіштің ішкі және сыртқы активті кедергілері, Ом/км; 

ra, rb – ішкі және сыртқы өткізгіштердің диаметрлері, мм;

f – жиілік, Гц.

Мыс өткізгіштер үшін формула мына түрге келеді:

 

Алюмен өткізгіштер үшін:

 

 

Коаксиалды тізбектің индуктивтілігі , сыртқы өткізгіштер арасындағы индуктивтілік Lвнеш  және ішкі өткізгіштердің индуктивтілігінің LA+LB қосындысынан  тұрады. Мыс өткізгіштердің индуктивтілігі:  

 

                                  (5.9)

 

Алюмен өткізгіштер үшін формула мына түрге келеді:

 

                               (5.10)

 

5.1 суретте біріншілік параметрлердің жиіліктік тәуелділігі көрсетілген.

 

 

5.1 сурет- Біріншілік параметрлердің жиіліктік тәуелділігі

 

Бағыттаушы жүйелердің сыйымдылығы, Ф/км, әуелік байланыс жолдарының белгілі бір ұзындығымен анықталған, конденсатордың сыйымдылығы ретінде есептелуі мүмкін (әуелік байланыс жолдары мен симметриялы кәбілдер үшін жазық, ал коаксиалды кәбілдер үшін цилиндрлік).

 

 

Симметриялық кәбілдер үшін

,                                 (5.11)

мұндағы εэкв талшық оқшаулауының эквивалентті салыстырмалы диэлектриктік өтімділігі;

ψ – металл қабықша мен көрші өткізгіштердің жақындығын ескеретін коэффициент;

 – бұрау коэффициенті.

Коаксиалды кәбіл үшін 

                         (5.12)

Изоляция өткізгіштігі G, См/км, тұрақты токтағы G0 оқшаулау материалының өткізгіштігі мен айнымалы токтағы Gпер  полярлануға байланысты диэлектриктік жоғалтулардан тәуелді:  

                                                                G = G0+Gпер.                      (5.13)

Айнымалы токтағы диэлектриктік жоғалтуларға байланысты оқшаулау өткізгіштігі мына өрнекпен анықталады:

                                                          Gпер=ωC·tgδ.                             (5.14)

 

Бағытаушы жүйелердің екіншілік параметрлері

Бағыттаушы жүйелердің екіншілік параметрлері ретінде көбінесе өлшеуге қолайлы параметрлерді қарастырады. Өз кезегінде Z және γ параметрлері тізбектің біріншілік параметрлерімен (R, L, C, G) толық түрде анықталады.   Вторичными параметрами направляющей системы часто пользуются на практике как наиболее просто поддающими­ся измерению.

Толқындық кедергі  бұл шағылу болмағандағы біртекті байланыс жолының бойымен электромагниттік толқын тараған кездегі кездесетін кедергі.

                                   .                             (5.15)

 

Салыстырмалы төменгі (тоналдық) жиіліктік диапазонда толқындық кедергі , Ом, мынадай: 

                                          .                                    (5.16)

 

Ал, жоғарғы жиіліктік диапазонда толқындық кедергі , Ом, мынаған тең:

                                                                               (5.17)

Таралу коэффициенті (1/км) кешенді шама болғандықтан, ол өзінің нақты және жорамал бөліктерінің қосындысы ретінде көрсетілуі мүмкін:  

                             .                             (5.18)

 

Нақты бөлігі α және жорамал бөлігі β өздеріне сәйкес өшулік пен ток пен кернеудің фазалық өзгерісін және  1 км ұзындықтағы тізбек бөлігінің қуатын сипаттайды және өшулік коэффициенті мен фаза коэффициенті деп аталады. 

Өшулікті децибелмен (дБ) бағалау қабылданған.

Жоғарғы жиіліктік диапазонда, ωL>>R, ωC>>G болғанда, өшулік пен фаза коэффициенттері мына түрге келеді:

 дБ/км,

                                          рад/км,                                    (5.19)

мұндағы  металлдағы жоғалтуларды сипаттайды, ал  – диэлектриктегі жоғалтулар. 5.2-суретте α және β коэффициенттерінің жиіліктік тәуелділігінің сипаты көрсеттілген.


5.2 сурет- Өшулік коэффициенті мен фаза коэффициентінің және электромагниттік толқынның таралу жылдамдығының жиіліктік тәуелділігі

Байланыс тізбегі бойымен электромагниттік энергияның таралу жылдамдығы. Электромагниттік энергия байланыс тізбегінің бойымен белгілі бір жылдамдықпен таралады. Тарату жылдамдығы тізбек параметрлері мен токтың жиілігінен тәуелді. Ол мына өрнекпен анықталады:

.                                     (5.20)

5.2-суретте электромагниттік толқынның кәбілдік байланыс жолымен таралуы жылдамдығының жиілікті тәуелділігі көрсетілген.

 

6 Дәріс. Оптикалық кәбелдерде электртромагниттік энергияны тарату

  

         Дәрістің мақсаты: ТОБЖ туралы, жарықөткізгіштердің түрлері туралы  негізгі мәліметтерді беру.

 

Талшықты–оптикалық байланыс жолдары (ТОБЖ) –  “ талшықты– оптикалық ”  деп аталатын оптикалы диэлектрлік толқынжол арқылы  тарататын ақпаратты тарату үшін арналған жүйе түрі болып табылады.        

Талшықты–оптикалық желі - талшықты– оптикалық аталатын тораптар арқылы  байланысқан элементтері бар, ақпараттық желі.  Мысты кәбілге қарағанда, ТОБЖ арқылы ақпаратты таратудың  көптеген артықшылықтары бар.

ТОБЖ артықшылықтыры:

1) Өткізудің кең жолағы - 1014 Гц жоғары жиілікте  таратуға негізделген. Секундына бірнеше терабит ақпарат ағынын,  бір оптикалық талшық арқылы  таратуға мүмкіндік береді.

2) Шуылдың төменгі деңгейі-  кодтың аз шығындалуымен  әр түрлі сигналдар  модуляциясынан  тарату долы арқылы  өткізудің жолағын кеңейтуге  болады.

3) Жоғары бөгеуілден  тұрақтылық, ол электрлік құрылғылар мен қоршаған мыстың  кәбілдік жүйелер жағынан электромагниттік бөгеуілдерді  қабылдамайды, себебі  толық диэлектрлік  материалдан жасалынған.

4) Талшықтағы түстік сигналдың  өшудің аздығы 100 км және одан да  көп аралықта  жолдар бөліктерін ретрансляциялаусыз тұрғызуға мүмкіндік береді.

5) Салмағы мен көлемінің аздығы,    тура сондай өткізу мүмкіндігі бар  мыстың телефондық кәбілге   қарағанда, оптикалық кәбілдің ішкі диаметрі (1.5см ) айтарлықтай аз.

6) Санкцияланбаған қолжетімділікен өте жоғары қорғалынған, ОТК –де  радиодиапазонда сәуле шығарылмайды, сондықтан қабылдап-тарату  қызметі бұзылмайды және одан берілетін ақпаратты  тыңдай  қиынға  түседі.

7) Желі элементтерінің гальваникалық айырылуы  бұл оптикалық талшықтың  артықшылығы  оның оқшаулау  қасиетінде.Талшық  элетктрлік  “жерлік”  ілмектерден қорғануға мүмкіндік береді.

 8) Өрттен және жарылыстан  сақтау қауіпсіздігі – мұнай өңдеуші, химиялық мекемелерде ,оптикалық талшықта  ұшқынның жоқ болуынан  желінің қайпсіздігі артады.

9) Экономдылығы- мыстан қарағанда , талшық көп таралған материал – кварцтан жасалынады. Сондықтан ТОК  сигналдарды  айтарлықтай  үлкен қашықтыққа ретрансляциялаусыз таратуға мүмкіндік береді(таратылған  жолдардағы  қайталану саны азаяды).

 10) Эксплуатациялау мерзімінің ұзақтығы – ТОК қызмет ету мерзімі 25жыл , бұл уақыт мерзімінде  бірнеше қабылдап-тарату  құрылғыларының стандарттары  өзгеруі мүмкін.

       Бұл артықшылықтарымен қатар, ТОБЖ-дің  кемшіліктері де бар:  лазерлік сәуле шығару  көздерінің сенімділігі  және  прецинзионды монтаждау құралдарының қымбат болуы, басты кемшілігі болып табылады.Интерфейстік құрайлдардың(оптикалық қабылдағыштар мен таратқыштар, пассивті коммутациялық құралдар,  оптикалық  тармақталушылар мен байланыстырушылар ) қымбат болуы. Сонымен қатар монтаждау қызметтері мен ТОБЖ-ны қолдаудың құны да жоғары болып қала бермек.

Көрсетілген кемшіліктерге қарамастан, ТОБЖ-ны қолдану тиімдірек, Сондықтан ТОБЖ технологиясының даму кезеңдері  ақпараттық желілерерде перспективті болып табылады.

Сәулежолдардың түрлері

 Қарапайым сәулежол, өзекше деп аталатын  диэлектрлік жолмен оралған, дөңгелек диэлектрлік стерженьді  бейнелейді. Жүрекше материалының сыну көрсеткіші , ал қабаттыкі , мұндағы ε1 және ε2   -қатысты диэлектрлік өтімділік. Әдетте қабаттың сыну көрсеткіші тұрақты , ал жүрекшеніңкі (жалпы жағдайда) көлденең координаттық функция болып табылады. Бұл сыну көрсеткішінің профилі деп аталады.

 Егер сәулежолдың жүрекшесі  радиусы бойынша тұрақты сыну көрсеткішін көрсетсе, онда мұнда сәулежолдардың сыну көрсеткіштері  сатылы профильді  сәулежолдар деп аталады(6.1,a суретке қара) (жүрекше қабатының шекарасында n сатылары бар).

Егер сыну көрсеткіші ортадан шетке қарай  сатылы өзгермей, жәй өзгерсе , онда мұндай сәулежолдар, сыну көрсеткіштері градиентті  сәулежолдар деп аталады(6.1,б-суретке қара).

Ең көп таралғаны  параболалық профильді  сыну көрсеткіштері бар гардиентті сәулежолдар  болып табылады:

,                 (6.1),

мұндағы: n1 –жүрекше ортасындағы сыну көрсеткіші (≈1,5);

r – ағымдағы радиус;

d – жүрекше диаметрі;

 

 

= 0,003 ... 0,01                        (6.2)

сыну көрсеткіштерінің  салыстырмалы айырмашылығы.

 


 

6.1 сурет- Баспалдақты (а), градиентті (б) және бірмодалық (в) оптикалық талшықтағы сәулелердің жүрісі

 

Сыну көрсеткіштерінің  арақатынасын таңдау , талшықты қолдану ортасы мен  белгілену ортасына  байланысты анықталады, одан бөлек сатылы ТО-ның  бірнеше шағылыстырғыш   қабаттары (W-типті талшық) болуы мүмкін,  сыну көрсеткіші n1 екі қабатпен оралған, оның біріншісінің сыну көрсеткіші n2 болса, ал екіншісінің сыну көрсеткіші n3 және n1>n2>n3 қатынасы да бар,  осынадай сыну көрсеткіштері бар материалдардан жүрекшелері болады. Сәулежол арқылы электромагниттік  энергияны тарату үшін, танымал   екі диэлетрлік орта шекарасында  толық ішкі шағылу  құбылысын қолданады. Сәулелер тығыздығы жоғары оптикалық ортада  таралады, сондықтан n1>n2 болуы қажет.

Cәулежолдың (6.2 суретке қара),  торц ортасында  нақты көзден шығатын, сәуле өсінен туындайтын Θкр   бұрышына тәуелді , сәулешашу толқыны , қабатша толқыны (шығатын сәулелер) және жүрекшелер (бағытталған сәулелер) орналасады.

 

6.2 сурет- Оптикалық талшықпен шығар сәуленің таралуы

Егер түсу бұрышы кейбір критикалық бұрыштардан кіші болса, мынадай қатынаспен анықталады:

                                         ,                                (6.3)

онда сәуле толығымен  жүрекше шекарасында  шағылысады , қабат болса  жүрекше ішінде қалады(3 сәуле).  Бұл бұрыш толық ішкі  шағылысуға φп сай келеді. Градиентті сәулежолдардағы  сәулелер жүрісі 6.1,б- суретте  көрсетілген. Суретте көріп отырғанымыздай  сыну көрсеткіші гардиенттің  бағыты бойынша қиылысаяды (талшықтағы сияқты сатылы профильдегі сыну немесе толық шағылу орнына ). Сонымен гардиентті талшықтар  линзалық эффектіге ұқсас  орталарда, жарықтық бумаларды үлестіру  үлестіру процесі кезінде  үздіксіз фокусталуға ұшырауы мүмкін.  Оптикалық сәулежолдардан таралатын  сигналдардың  бұрмалануын азайтуға болады. Геометриялық оптика тұрғысынан қарағанда  сатылы сәулежолдарда  жүрекшеге әр түрлі, Θ  бұрышпен кірген (әр түрлі жиілікті құраушылар), әр түрлі жолдарды жүріп өтеді, мысалы 6.1 a-суретте  бірінші және екінші сәулелер.

Градиентті сәулежолда 1 және 2  сәулелер (4.1, б суретте), жүрекшеге әр түрлі бұрышпен кірген, сонымен қатар әр түрлі  траекторияда қозғалады, бірақ 1-ші сәуле сыну көрсеткішінің төменгі облысы n арқылы  өтеді және  сәйкесінше, жоғары жылдамдыққа ие, ал 2ші сәуле  сыну көрсеткіші   үшін n облысы арқылы, кіші таралу жылдамдығына ие болады, сондықтан олар талшық өсінен біруақытта келеді. Жүрекшенің сыну көрсеткішінің   профильін өзгерте отырып, гардиентті талшықтың  қажетті сипаттамасын  алуға болады.

Толық ішкі шағылу режимі  сәулешығарушы  көздің бағытталуының диаграммасына байланысты болады. Θ шамасын  апертурдық бұрыш деп атайды.

Апертуралық деп сәуле мен оптикалық өс арасындағы  максималды бұрышты айтады,  ол көпмодалы  талшықты сәулежолдың  торецына түседі, және жүрекшеде   толық ішкі шағылу  орындалуы тиіс (4.3 суреттегі, 3-ші сәуле). Апертуралық бұрыш шамасы  жүрекшенің абсолютті   сыну көрсеткіші мен қабатша мен жүрекше арасындағы  сыну көрсеткіштерінің  айырмашылығына байланысты  болады. Яғни, апертура мен  толық ішкі шағылудың  шеттік бұрышы арасында анықталған функционалды байланыс   бар.  Сонымен   сәулежол тек Θ бұрышымен конуста бекітілген, φп  толық шағылу  бұрышына сай сәулелерді  ғана шығарады. Физикалық тұрғыда  апертура сәулежолдың  жарық энергиясын қабылдау қасиетін сипаттайды.

Апертура  түсінігімен қатар,  сандық апертура түсінігімен (ағылшыннан Numerical Aperture) қосып қолдану қабылданған:

                                       ,                             (6.4)

бұл жерде n0 – сыртқы ортаның сыну көрсеткіші (егер сәулежолдың тореці  ауамен шектескен болса, 1-ге тең).

  Сандық аппертура мағынасынан  сәулежолдағы жарықдиодының немесе  лазердегі сәуле шығаруды енгізу, тиімділігі    тәуелді болады.

4.3-суреттен көріп отырғанымыздай , толық ішкі шағылудың  шектік бұрыштары φп  мен апертуралық бұрыштағы Θ  сәуле түсуі арасында байланыс бар. φп  бұрышы үлкен болған сайын , талшықты апертураның  бұрышы Θ  кіші болуы тиіс. Сәуленің түсу бұрышы Θ-дан кіші болғанға дейін сәуле  жүрекшенің шекарасында толық  ішкі шағылуды  болдырады да,   қабылдау мен тарату  тиімді өтеді. Сандық апертуралар  теңдігі  талшықты сәулежолдардың   ағытпалы және ағытпалы емес  байланыстарында  аз шығынға  ұшырайтыны ең негізгі, басты шарт болып табылады. 

Еске алар жайт, барлық жарықтың сәулелерінің толық шағылу  бұрыштарының шегінде берілген сәулежол үшін  дискретті  бұрыштары бар  сәулең, шектелген   сандары бағытталған толқын тудыруы мүмкін, оларды толқындық модалар деп атайды. Бұл сәулелер  жүрекшенің шекарасынан екі рет  шағылысқаннан соң,  қабықша толқыны фазада болуымен сипатталады. Егер шарт орындалмаса, онда толқындарды  бірін – бірі бөліп, кейіннен жоқ болатындай интерференциялайды.

Әрбір толқындық мода өзіне тән  электромагниттік өріс, фазамен  тоқтың жылдамдығымен ( өзінің критикалық жиілігі мен толқын ұзындығы болады) сипатталады.

Жүрекшедегі жарық, толқынның таралуы шартымен таралатын модалардың санына байланысты, оптикалық талшықтар екі топқа бөлінеді, бірмодалы (SMF – Single Mode Fiber, (4.2, в суретке қара)),  және көпмодалы (ММF – Multi Mode Fiber). 

 

 

6.3 сурет- Жарықөткізгіш түрлері

 

Сәулежолдағы модалар саны,  сандық апературамен келесі қарапайым қатынаспен анықталады:

сатылы сәулежол үшін

;                             (6.5)

градиентті сәулежол үшін

,                                 (6.6)

мұндағы : а – талшық жүрекшесінің радиус;

λ – толқын ұзындығы.

Талшықты  сәулежолдың критикалық жиілігі және толқынының ұзындығы

Талшық бойынша электромагниттік энергияны тасымалдағанда,  оның негізгі бөлігі  жүрекше ортасында таратылады,  ал бір бөлігі қабатшаға енеді, онда ол экспоненциалды өлшенеді. Өріс кернеулігінің кему деңгейі  g2  қабатының толқындық санымен анықталады. Толқындық сандардың үлкен кемуімен өріс  жүрекшеде емес, кеңістікте таралады, ал   g2=0 болңан кезде талшықтан шығады ( сәулеленеді). Бұл процесс өтетін жиілік, қиылу  жиілігі немесе критикалық жиілік деп аталады.

Критикалық жиілік g2=0  болған кезде анықталып,  мыны түрге ие болады:

,                                                (6.7)

мұндағы:  V – талшықтың нормаланған (сипаттамасы бойынша) жиілігі.

    Сипаттаушы жиілік жүрекше диаметрі, толқын ұзындығы және   және  жүрекше мен қабаттың сыну көрсеткіштерін сипаттайтын , жинақталған параметрлерге ие:

.                                                       (6.8)

 

Сонымен әрбір моданың сипаттамалық жиілігі бар, ол оның бар бола алатын  облыстарын анықтайды. Мода параметрлері сонымен қатар, V = Ртп (n- сәлежол параметрі бойынша  өрістің өзгеру  санын анықтаса,  m- диаметрі бойынша анықтайды) параметрлерімен сипатталады.

6.1- кестеде  кейбір толқын типтері үшін, V мағыналары келтірілген.

 

6.1 кесте - Оптикалық талшықтағы толқын типтері

 

n

 V=Pmn,мәндері,  m, мына мәндерді қабылдағанда

Толқын ның типтері

1

2

3

 

0

2,405

5,520

8,654

Е0m, H0m

1

0,000

3,832

7,016

HEnm

1

3,832

7,016

10,173

EHnm

 

6.1- кестеден көріп отырғанымыздай , тек қана симметриялық емес  НЕ11   модасында  V=0, сәйкесінше бұл толқын  критикалық жиілікке ие болмайды және жүрекшенің кез – келген диаметрі  мен жиілігінде қозғала алады.

Келесі жоғары модалар,  қиылудың жоғарырақ жиілігі бойынша   таратылатындай етіп, сәулежолдардың параметрлерін (λ, d, n1, n2)  таңдасақ,  онда тек қана  НЕ11    негізгі мода бойынша, тарату режимін орната аламыз.

Сонымен, 0<V<2,405 болған кездегі бірмодалы  тарату режимі  байқалынылады.

Сәулежол жүрекшенің жұмыс жиілігі мен  диаметрі  бір модалық режимді , келесі шартпен анықталады:

;                                      (6.9)

 

.                                (6.10)

 

dλ талшығын қолданған кезде, бірмодалық режим практикалық түрде қолжетімді болады.dны ұлғайту үшін   жүрекше мен қабатшаның  сыну көрсеткіштерінің арасындағы айырмашылықты азайту қажет  (n1≈n2).

Жүрекшенің диаметрін ұлғайтып,  толқын ұзындығын кішірейткенде  көпмодалы  тарату  режимі орнатылады.

 

7 Дәріс. Талшықты  сәулежолда сигналдардың өшуі және дисперсиясы

 

Дәрістің мақсаты: талшықты  сәулежолда сигналдардың өшуі мен дисперсиясының пайда болу себептерін қарастыру.

 

Талшықты-оптикалық  кәбілдердің сәулежолдық трактында  өшу талшықты  сәулежолдағы өшу, жеке жоғалтулар (αсоб) және қосымша жоғалтулармен (αдоп) сипаталады,ол кәбілді  дайындау барысындағы  сәулежолға қабықша  мен қорғаныш қабатын  салғандағы  деформация мен майысуға негізделген.

Ең  алдымен талшықты сәулежолдардағы жеке жоғалту αп, жұтуды жоғалту мен  арақашықтықты  жоғалту  αр  байланысты болып келеді.

 

                                               αсоб=αп+αр+αпр.                                (7.1)

 

  Жұтылудың жоғалтылуы  материал тазалығы және бөгде  қоспалардың (αпр)  тәуелді болады.

Жұту әсерінен өшудің болуы   αп, дБ/км,  диэлектрик  поляризациясының  жоғалуы  жиілікпен қатар өседі,  ол сәулежолдың  (tg δ)   материалының қасиеттерінде толығымен байланысты, және ол мына  формуламен анықталады:

                                       ,                                   (7.2)

мұндағы:  п1 -   жүрекшенің сыну көрсеткіші ;

λ –толқын ұзындығы;

tgd –  сәулежолдың диэлектрлік жоғалуларының  бұрышының тангенсі ( ол кварц үшін 10–10  тең).

  Сонымен, жұтудың әсерінен   болған өшудің жиіліктік тәуелділігі   тұрақты мәндермен п сипаттамаға ие.

Айқындық терезелері [8]

Оптикалық талшықты  кәбілдерінің  байланысуы, толқынның кез келген  жиілігінде емес, спектрдің  анықталған участкелерінде  ғана мүмкін,  ол жерде минималды жоғалтулар болады. Минималды жоғалтулар айқындық терезелері атауына ие болған.(7.1 суретке қара).

 

 

7.1 сурет- Оптикалық талшықтағы жеке жоғалтулар

 

Кварцты сәулежолдарға  практикалық қызығушылық  үш түссіз  терезені өарастырады. Ол 7.2-кестеде  көрсетілген жартылайөткізгіштерді  сәулешығарушылар және фотоқабылдағыштардың  сипаттамалары  осы  терезелердің жұмыс істеуіне байланысты.

 

7.2 кестеАйқындық терезесі

Айқындық терезесі

Толқын ұзындығы, мкм

Өшулік, дБ/км

1

0,85

3…2

2

1,3

0,3…1

3

1,55

0,2…0,3

 

7.2-кестеден көріп  отырғанымыздай, бірінші түссіз  терезеден екіншісіне  өту өшудің  көлемінің азаюына  алып келеді, ал үшінші  терезедгі жоғалтулар   шамасынан  онша үлкен емес жоғалтуларға  ұшырмайды. Басқа жағынан, толқынның жұмыс ұзындығы,   оптоэлектрондық компоненттердің   құны жылдам өсе бастайды. Осы екі жағдайдан шыққаны,   локальды желілер техникасында   кәбілдік трассалардың   салыстырмалы ұзақтығы  аз болуына байланысты ақырғы   аппартураның құны сәйкесінше  жоғары, сондықтан   көбінесе бірінші және  екінші  түссіз терезелерді  қолданады. Ұзақ байланыс  жолдарының құны,  ең алдымен регенерация   участігінің   ұзындығымен анықталады,  ол жерде  өшудің төменділігімен   дисперсияның аз шамасында  жұмыс істейтін негізгі бірінші және екінші  түссіз терезелерде жұмыс  істеуге негізделген.

Сәулежолдардың  өткізу қабілеті мен   дисперсиясы

Талшықты оптикалық талшықты тарату  жүйелерінде   өшумен α мен қатар , сәулежолмен өтетін жолақ жиілігі    ΔF  параметрі  маңызды болып табылады.  Ол оптикалық кәбіл арқылы   қанша ақпарат көлемін  таратуға мүмкіндігін  барып анықтайды. Сандық жүйелерде ΔF шектеу , мынаған негізделген,  қабылдауға импульс шайылып келеді, ол сәулежолдың  жеке  жиілікті құраушылардың әр түрлі жылдамдықпен  таралуындағы  бұрмалануларға  байланысты. Бұл құбылыс дисперсия деп аталады.

Дисперсия(импульстарды кеңейту) -  спектрлік немесе   оптикалық сигналды құраушылардың уақыт бойынша  шашырауы. Желі ұзақ болған сайын, кіріс құрылғыға импульс ты сигналдар бұрмаланулармен келіп түзеді. Дисперсия  аз болған сайын,  талшықта үлкен ақпараттар ағынын таратуға  мүмкіндігі артады.  

Сонымен қатар импульстың кеңеюі импульстың байланыстырушылар , модулятор, демодулятор және тағы басқа құрылғылар пайда болады. Дисперсияның үлкендігі  келесі формуламен есептеледі:

 

                               .                                        (7.4)

 

Жалпы алғанда дисперсия үш негізгі фактормен анықталады бағыттаушы модаларды таралу  жылдамдығының әр түрлілігімен ,бағыттаушы оптикалық талшық қасиетімен және жасалған материалдың қасиетімен соған баилансты дисперсианың паида болуының негізгі себептері болып бір жағынан световоттағы модтар санының көптігі  (модарлық немесе модалық дисперсия) ,сол екінщі жағынан толық ұзындығының спектірінде жұмыс істеитін коогерентті емес сәулелену көпмодалы оптикапық талшықтар импульстің кеңеиүін негізгі салымды модарлық дисперсия береді.  

Модаралық дисперсия.  Модаралық дисперсияның паида болу процесін баспалдақты және градиентті талшықта бөлек қарастырылуы керек барлық сәулелерің таралуы жылдамдығының сыну көрсеткішіне тәуелділігінде. (v=c/n1).

Баспалдақты оптикалық талшық үшін:

,   при l<lc,

                              ,  при l>l ,                           (7.5)

мұндағы  lс -мода байланысының ұзақтығы.

Мода байланысының ұзындығы  баспалдақ от үшін 5......7км құрайды.

Градиентті оптикалық талшық үшін:

,  при  l<lc,

                                ,  при l>lc                           (7.6)

 

градиентті сәулежолдағы мод баиланысының ұзындығы10......15км.

    Градиентті ОТ-модалық дисперсия ,баспалдақты талшықтардан төмен болады (4-7 сурет қара).

 

 

7.2 сурет- Оптикалық талшықтардағы модаралық  дисперсия

 

Практика жүзінде көп модалды талшықтың өткізу жолағын есептеу келесі формуламен жүргізіледі:

                                   .                                                     (7.7)

 

Өткізу жолағы МГц-км мен өлшенеді.Сипаттаманың физикалық мағынасы бұл-1км қашықтықтағы таратлған сигналдың максималды жиегі.Егер дисперсия жолақ ұзындығының ұлғаюымен өссе,онда өткізу жолағы пропорционалды қаитарылу қашықтығына баиланысты.

    Хроматикалық (жиіліктілік) дисперсия. Хроматикалық дисперсия материалды және волноводты құраушылардан тұрады және бір модтыда да,көпмодтыда талшықтада таралады. Бұл дисперсия сәуле шығару көзінде жиіліктік спектрдің болуында және оның когеренттік еместікпен және бағытталу диаграммасының сипатымен анықталады.

Материалды дисперсия шынының сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына n=f(l) өзгеруін тусіндіреді практика жүзінде кез-келген бастау бірғана толқында генератциаланбаиды,тек белгілі спектор λдиапазонда  нәтижесінде әр түрлі спектірлі сигналды құрушылар әртүрлі таралу жылдамдығына ие,ол талшықтың  шығынына әкеп соғады.

Материалды дисперсияның өрнегіне сыну көрсеткішінің толқын ұзындығынан дифференциалды тәуелділігі кіреді:

                                           ,                                    (7.8)

мұндағы Δl-сәуле көзінің спектрлі жолағының кеңдігі;

l-таратылған толқын ұзынығы;

с-жарық жылдамдығы;

l -жолақ ұзындығы.

Идеалды сатылы профил үшін:

                                         ,                                       (7.9)

мұндағы ∆l-сәулелену көзінің спккторлік жолағының кеңдігі (лазер үшін1....3нм,сәулені диод үшін 20...40нм);

М(λ)-Меншікті материялдық дисперсия пс/(нм·км) – пикосекундты нанометр спектр жолағының км сәулесінде ұзындығының көбеитіндісіне қатысты.

Толқын ұзындығының ұлғаюымен материалды  дисперсия кішірейеді, кейін ол О арқылы өтіп,теріс мәнге ие болады.

Толқынжолдық (ішкі модалы) дисперсия моданың ішіндегі процесстермен шартталған.

Ол  таратылатын жиілік спектрінің кеңдігінен тәуелді және γ=ψ(λ) толқын ұзындығынан моданың таратылу коэффициенттінен тәуелділігін сипаттайды:

                      ,                                      (7.10)

мұндағы В(λ) – меншікті материалдық дисперсия, пс/(нм·км).

 

Меншікті хроматтық дисперсиясы меншікті және толқын жолды дисперсияның алгебралық қосындысы болып табылады:

 

                                      D(λ)= М(λ)+ В(λ).                                      (7.11)

 

Себебі материялдық дисперсия оң да терісте болуы мүмкін,белгілі бір толқын ұзындығында  материялды және толқын  жолды дисперсия  компенсаыиаланып,нәтижесінде  дисперсия нөлге аусады  осы процесс өтетін толқын ұзындығын нөлдік дисперсияның толқын ұзындығы деп аталады.Баспалдақты бір модалы  талшық үшін нөлдік дисперсияны  толқын ұзындығы 1310 нм.

Хроматикалық дисперсия меншікті хроматикалық дисперсиямен  мына қатынаспен  байланысады:  

                                   , с/км ,                                 (7.12)

мұндағы D(λ) – Меншікті хромматты дисперсия, с/(нм·км);

   Δλ –сәулелену көзінің  спектірлік кеңдігі,нм.

    Поляризациялы модалы дисперсия. Поляризациялы модалы дисперсия τпмд екі бір-біріне перпендикулярлы поляризациялы мода құраушыларының әртүрлі жылдамдықта таралуынан пайда болады. (4.8-сурет). ПМД-ң пайда болуының негізгі себебі болып , талшықтың дайындалуы немесе эксплуатация кезінде пайда болатын, бірмодалы талшықтың жүрекшесінің циркулярлы еместігі. Талшықты дайындау кезінде тек қана қатаң бақылау осы сипаттаманың төменгі мәнін иелене алады. Меншікті дисперсияның коэфициенті Т 1 км есепте қалыптасады және өлшемі бар (пс/), ал τпмд заң бойынша қашықтықтың өсуімен өседі. Τпмд-ң шамасының үлкен болмауынан ол бірмодалы талшықта пайда болуы мүмкін. Осы жағдайда хроматтық дисперсия моляризациялы модалы дисперсиямен салыстырмалы болып келеді. Τпмд-ң дәрежесі поляризациялы тәуелділіктің жоғалуымен бірге пайда болады, ол аналогты бейнесигналдың уақытша амплитудалы тербелісіне әкеп соғады. Нәтижесінде бейненің сапасы төмендейді немесе телеэкранда диагональді жолақтар пайда болады.

 

8 Дәріс. Талшықты-оптикалық тарату жүйелерінің регенерациялық  аймақтарының ұзындығын анықтау

 

Дәрістің мақсаты: регенерациялық  аймақтардың ұзындығына әсер ететін себептерді қарастыру.

 

Оптикалық сигналдың жолақ бойынша жайылуы  негізінде оның уақыт бойынша қуат дәрежесі төмендейді және дисперсиясы өседі. ТОБЖ регенерациялық аймағының ұзындығын анықтау – типті тарату жүйесімен  және оптикалық сым таңдап алынғаннан кейін, оның берілген сапасын және жолақтың өткізу қабілеттілігі негізінде жасалады. Бірінші жақындаудағы сандық тарату жүйесінің байланысының сапасы, қабылдағыштың ш ығысындағы флуктационды шуыл дәрежесімен және символаралық интерференциямен анықталады. Яғни кеңею кезіндегі импульстардың жабылуы. Жолақтың импульстық кеңеюі өскен сайын, τрез/ру  шамасының сипаттамасы көбейеді және қателігі өседі. Сондықтан регенерационды аймақтың ұзындығы  lру оның дәрежесінің төмендігімен немесе жолақтың кеңеюімен шектеледі.

    Берілген сымда тарату жылдамдығы қайтадан регенерация аймағының ұзындығына пропорционал.

   Есептік қатынасты фотоқабылдағыштың кірісіндегі бізге қажетті сигналдың қуатын күшейту арқылы ала аламыз (жіберілетін қуат Рпр міп). (8.1 суретке қара)

 

 

8.1 сурет- Талшықты-оптикалық трактың құрылымдық сұлбасы

 

8.1 суретке қарағанда:

       (8.1)

мұндағы  Ризлоптикалық сәуле шығарудың қуат деңгейі, дБм;

Рпр min қабылдағыштың сезгіштігі, дБм;

алыныпсалынбалы қосылыстардағы жоғалтулар, дБ;

 – алыныпсалынбайтын қосылыстардағы жоғалтулар, дБ;

α – әшулік коэффициенті ОТ, дБ/км;

lс.дкәбілдің құрылыстық ұзындығы, км;

авхсәулені талшыққа ендіргендегі жоғалтулар, дБ;

авыхсәулені талшықтан шығарғандағы жоғалтулар, дБ.

 

 П=Ризл авхавыхРпр minшамасы, таңдалған сәуле шығару көздері мен фотоқабылдағыштың типімен анықталатын аппаратураның энергетикалық потенциалы.

(8.1)-дан регенерациялық аймақтың ұзақтығын (км) , оның жолағының өшуімен анықтауға болады:

                                     .                                    (8.2)

 

    Дисперсиялы талшықтың сипаттамасына регенерационды аймақтың ұзындығы шектеу салады. Дисперсиялы оптикалық талшықтың  есептеуі бойынша регенерацонды аймақтың ұзындығы В – қажетті ақпаратты тарату жылдамдығын, бит/с; τ – дисперсиялы оптикалық талшықтың мәнін с/км  құрайды.

 

9 Дәріс. ҚТС байланыс құрылғысын сыртқы электромагниттік әсерден қорғау

 

Дәрістің мақсаты: қауіпті және бөгеуілдеуші әсер көздерін қарастыру.

 

ҚТС-ның қосылу және абоненттік желілеріне келесі бөгде көздер әсерлері ықпал    етуі    мүмкін:    жоғарывольттық    электртарату    желілері    (ЭТЖ); электрленген   теміржол  көлігі  (эл.т.ж);  таратушы  радиостанциялар;   түрлі тағайындалған өнеркәсіптік орнатулар.

Байланыс желілеріне сыртқы көздердің әсерлерінің интенсивтілігі мен қасиеті бойынша қауіпті және кедергі беруші деп бөледі.

Қауіпті әсерлер  деп  байланыс  тізбектерінде  туатын  кернеу  мен  токтар денсаулық пен абоненттер өміріне және эксплуатация жұмысшыларына қауіп төндіруі   мүмкін   әсерлерді   айтады,   сондай-ақ   аппаратуралар,   аспаптар, байланыс кабілдеріне зақым келтіруді тудыруы мүмкін.

Кедергі   беруші   әсерлер   телефондық   тізбектерде   және    байланыс

арналарында    шуылдар,   сатыр-сұтырлар,   бұзылулар   немесе   байланыс

сапасының нашарлауы түрінде көрінеді.

Алғашқы екі көздер кауіпті әсерлерді де, кедергі беруші әсерлерді де тудыруы, ал, соңғы екеуі–тек  кедергі беруші әсерлерді тудыруы мүмкін. ҚТС желілеріне көбірек жоғарывольттық электртарату желілері мен элетрленген темір жолдары әсер береді, оларды біріктіріп жоғары кернеу желілері (ЖКЖ) деп атау қабылданған. ЖКЖ сымдарының айналасында интенсивті электрмагниттік өріс пайда болады да, олар электрмагниттік индукция әсерінен байланыс желілерінде бөгде кернеу мен токтарды тудырады. Әдетте байланыс желілеріне ЖКЖ-нің әсерін бағалаған кезде электрлік және магниттік өрістер әсерлері бөлек қарастырылады. Электрлік өріс электрлік әсерді, ал магниттік өріс- магниттік әсер тудырады.ЖКЖ-де  айнымалы  электрлік  кернеудің  болуы шартынан, электрлік әсерге негізінен әуелік байланыс  жолдарының тізбектері  ұшырайды. Жерасты және аспалы байланыс кабілдері электрлік  әсерге  ұшырамайды, өйткені электрлік өрісінің  күштік  сызықтары  жер  беті  мен  кәбілдің  металлдық   қабығымен (экранымен)  экрандалады.

ЖКЖ сымдарымен ағатын токтар шартынан, магниттік әсерлерге әуелік   те, және кабілдік те байланыс желілері ұшырайды. Біздің елімізде электрлік энергияны тарату үшін негізінен өнеркәсіптік 50 Гц жиілікті айнымалы токты және 3-тен 750 кВ-қа дейінгі кернеуді үшфазалық ЭТЖ-сі қолданылады. Алыс қашықтықтарға (1000 км-ден көп)  энергия тарату үшін де 400...1500 кВ жұмыс кернеуі бар тұрақты ток ЭТЖ-сі қолданылады. Жоғарывольттық тарату желілері әуелік және кабілдік болады. Кабілдік  ЭТЖ-сі аз әсер береді, өйткені кабілдік қабықшасының экрандаушы әсерлері білінеді. ЭТЖ-сі жұмыс режіміне байланысты симметриялық және симметриялық емес болып бөлінеді.

Симметриялық ЭТЖ-сі өткізгіштердегі бірдей кернеулермен және токтармен сипатталады. Мұндай желілердің жерде қалдық кернеуі мен токтары болмайды. Симметриялық желілерге үшфазалық бейтараппен жерге қосылған және оқшауланған (сызықты трансформаторлардың бейтарап нүктесі жерге қосылған) ЭТЖ-сі, сондай-ақ екіөткізгішті желілер жатады.

Таратудың симметриялық емес желілерінде жұмыс жасаушы өткізгіштердің бірі ретінде жер қолданылады. Мұндай желілерге жатады:

1) 35 кВ-тен көп кернеумен, «екі өткізгіш-жер» сұлбасы бойынша толық емес фазалық режімде жұмыс істейтін ЭТЖ-лері;

2) 50 Гц өнеркәсіптік жиілікті айнымалы токта жұмыс істейтін  электрленген темір жолдары (эл.т.ж.);

3) тұрақты токтан қоректенентін эл.т.ж. және қалалық электркөліктің (трамвай, метро) түйіспе желілері.

Қалалық электркөліктің түйіспе желісінде қоректендіретін кернеу 600... 800 В-ке жетеді, тұрақты ток эл.т.ж.-да - 3,3...3,7 кВ, айнымалы ток эл.т.ж.-да - 25 кВ.

Байланыс жолдарына әсерлерді қарастырған кезде ЖКЖ-нің келесі жұмыс режімдерін былай ажыратады: қалыпты, еріксіз,апаттық.

  Қалыпты жұмыс режімі  ЖКЖ-сі тұрақты жұмыс істейтін шарттарымен сипатталады.

  Еріксіз режім -бұл ЖКЖ-сі симметриялық емес режімде (мысалы, үшфазалық ЭТЖ-нің толық емес режімі немесе эл.т.ж. түйіспе желісінің аралас тартылған станцияларының  бірі айырулы тұрған кезінде немесе біржақты қоректенуі кезінде) шектеулі уақытта (ереже бойынша 2 сағат) жұмыс істейтін режім.

Апаттық режім-үшфазалық ЭТЖ-де немесе эл.т.ж. түйіспе өткізгішінде фазалық өткізгіштің үзілуі  кезінде орын алады. Бұл кезде ЭТЖ-де не үлкен электрлік әсер тудыратын жерге қатысты жоғары кернеу (бейтараппен оқшауланған ЭТЖ-сі), не магниттік әсер тудыратын  қысқа тұйықталу токтары (бейтараппен жерге қосылған ЭТЖ-сі) туындайды.

      Байланыс жолдарына симметриялық емес ЖКЖ-сі көбірек әсер етеді, өйткені симметриялық емес желі айналысында электрмагниттік өріс кернеулігі симметриялыққа қарағанда көп болды. Қалыпты жұмыс режімінде симметриялық емес ЖКЖ-сі кедергі беретін де, қауіпті де әсер беруі мүмкін, бұл кезде қауіпті кернеулер көп емес. Еріксіз және ерекше апатты жұмыс режімдері жағдайында байланыс желілеріне әсер шұғыл өседі.

Егер байланыс жолдарында кері өткізгіш ретінде жер қолданылса, онда эл.т.ж. мен трамвайдың (тура өткізгіші -түйіспе өткізгіш, ал керісі-жерден нашар оқшауланған рельстер болып табылатын) тартылған желісіне электрлік және магниттік әсерлермен қатар гальваникалық әсерлер тудырады.  Гальваникалық әсерлер байланыс желілерінің жұмыс істеп тұрған жерге қосылулары орналастырылған, жердің нүктелері арасындағы потенциалдар айырмасына шартталған. ҚТС-ның желілерінде бірөткізгіш тізбектер тәжірибеде қолданылмайды, сондықтан гальваникалық әсерлерді ескермеуге болады.

Жоғарыда айтылғандардан былай деп қорытынды шығаруға болады, ҚТС-ның кәбілдік желілері қауіпті және кедергі беруші магниттік әсерлерге ұшырауы мүмкін, міне осыларды есептеу жүргізген кезде ескеру керек.

Қауіпті магниттік әсерлерді есептеу

Байланыс жолына ЖКЖ-сі әсерінің деңгейін анықтайтын,негізгі факторлардың бірі жақындау қасиеті болып табылады. Жақындау деп байланыс жолы мен ЖКЖ-нің өзара орналасуын түсінеді, бұл кезде байланыс жолында қауіпті және кедергі беруші кернеу мен токтар туындауы мүмкін.

Жақындау параллельді, қиғаш және күрделі болуы мүмкін (7.1 суретке қара). Жақындау бөлігі параллельді деп есептеледі, егер де а желілерінің арасындағы қысқа қашықтық (жақындау ені) жақындау ұзындығы бойынша орта мәннен 10%-дан артық емес өзгерсе. Егер бұл шарт орындалмаса, онда жақындау бөлігі қиғаш деп аталады.

 

 

9.1 сурет-  Байланыс жолының ЖКЖ-мен жақындау сұлбасы

 

Қиғашынан жақындау есептеу кезінде бөлік соңындағы максималды жақындау ені мәнінің минималдыға қатынасы       болатындай етіп, паралельдік  эквиваленттік бөлікті таңдай отырып, сатылы параллельдіге ауыстырылады (7.1 суретті қараңыз). Бұл шарт кезінде аэкв эквиваленттік жақындау ені  ара қатынасымен анықталады.

Қауіпті магниттік әсер ЭТЖ-сі немесе эл.т.ж. түйіспе өткізгішінде фазалық өткізгішінің үзілуі және жерге қосылуы кезінде туындауы мүмкін. Қысқа тұйықталу тогының үлкен мәні интенсивті магниттік өрісті шығарады. Нәтижесінде кабіл талшықтарында ЭҚК-і индукцияланады, ол мүмкін мәндерден асып кетуі мүмкін.

Бұл ЭҚК-і бойлық деп аталады, өйткені индукцияланған электрлік өріс байланыс өткізгішіне бойлай бағытталған.

Бойлық ЭҚК-і – бұл гальваникалық бөлінбеген бөлік ұзындығындағы байланыс өткізгішінің басы мен аяғының арасындағы потенциалдар айырымы.

Гальваникалық бөлінбеген бөлік деп күшейткіштер, трансформаторлар, сүзгілер болмайтын байланыс жолдарының бөлігі есептеледі. ҚТС-да төменгіжиілікті абоненттік және қосушы желілер гальваникалық бөлінбеген болып табылады. Тарату жүйелері қолданылатын, созылған станцияаралық қосушы желілер үшін гальваникалық бөлінбеген бөлік ұзындығына күшейткіш (регенерациялық) бөлік ұзындығы қабылданады.

Жақындаудың күрделі бөлігінде (7.1 суретке қара) ЖКЖ-нің магниттік әсерінен байланыс өткізгішіне енгізілген, бойлық ЭҚК-тің (В) абсалюттік мәні, 50 Гц жиілікте формула бойынша есептеледі

                                            ,                              (9.1)

мұндағы п — жақындау бөлігінің саны; I1 – әсер етуші ток, А; m12 i – ЖКЖ-нің бірөткізгішті тізбектері мен i-ші жақындау бөлігіндегі байланыс жолдары арасындағы өзара индукция коэффициенті, Гн/км; li – жақындау бөлігінің i-ші жақындау бөлігінің ұзындығы, км; Si – ЖКЖ-сі мен i-ші жақындау бөлігіндегі байланыс жолдары арасындағы нәтижелік экрандалу коэффициенті.

ЭТЖ-сі фазалық өткізгішінің қысқа тұйықталу кезіндегі әсер етуші ток I1 мәні үшін қысқа тұйықталу тогы қолданылады, ол ЭТЖ-сін жобалаумен, ұйымдастырумен анықталады. Әдетте қысқа тұйықталу тогы график түрінде беріледі, ол бойынша электртарату желісінің кез-келген нүктесіндегі қысқа тұйықталу кезіндегі ток мәнін анықтауға болады. ЭТЖ-нің толық емес фазалық  режімде жұмыс істеуі кезінде әсер етуші ток фазалық токқа тең. Апаттық режімде эл.т.ж. айнымалы тогының әсері кезінде де әсер ету тогы осындай іспеттес анықталады.

Эл.т.ж. еріксіз жұмысы режімі кезінде, электртасушыларды қоректендіру бір аралас тартылған станциядан жүзеге асқанда, әсер етуші ток мәні ретінде  Iэкв эквиваленттік әсер етуші ток қолданылады. Эквиваленттік әсер етуші ток  – бұл жақындаудың барлық бөлігінде мәні бойынша бірдей және байланыс тізбегінде дәл осындай магниттік әсерді токты шын үлестіру кезіндегідей беруші 50 Гц жиілікті ток.

Өзара индукция коэффициентін теориялық түрде дәл анықтау біршама қиын, өйткені ол жақындау бөлігіндегі жердің өткізгіштігіне тәуелді, ал жердің өткізгіштігі құрылымының біртекті емес құрылуы себебінен кең ауқымда өзгереді. Тәжірибеде өзара индукция коэффициенті жақындау ені мен жер өткізгіштігінен тәуелді [1] номограмма бойынша анықталады. Өзара индукция коэффициентін (Гн/км) тоналдық жиілік аралығында дәлірек болатын жуық шамалық формуламен де анықтауға болады:

                                       ,                                  (9.2)

мұндағы а –жақындау ені м;

f –әсер етуші токтың жиілігі,Гц;

σЗ – жер өткізгіштігі, См/м.

Нәтижелік экрандаушы коэффициент (төменгі жиіліктерде оны қорғаушы әрекет коэффициенті деп атайды-ҚӘК) енгізілген ЭҚК-нің ЖКЖ-сі мен байланыс жолдары арасында орналасқан, металлдық экрандардың қорғаушы әрекетінің арқасында азаюын есепке алады. Жалпы түрде қорғаушы әрекет коэффициенті:

                                            ,                                      (9.3)

мұндағы Sоб, Stp, Sр, Sм – сәйкесінше байланыс кабілі қабығының, тіректерде ілінген ЭТЖ-нің жерге қосылған  тростардың, байланыс кабілімен бірге қойылған темір жол рельстерінің,металлдық құрылыстардың (көршілес байланыс кәбілдері, құбырөткізгіштер,газөткізгіштер және т.б.) қорғаушы әрекет коэффициенттері.

Қалаларда және ірі елді-мекен пунктерінде жерасты және жерүсті металдық құрылыстар ЖКЖ-нің ҚТС желілеріне әсерін төмендетеді. ЖКЖ-нің байланыс жолдарына әсерін есептеген кезде «көшелік» деп аталатын қорғаныс әрекетінің коэффициентін енгізу жолымен әсердің азаюын есептеу керек, оның мәні қала тұрғындарына байланысты 0,08-ден 0,4-ке дейін өзгереді (қала тұрғыны көп болса, соғұрлым ҚӘК-ті аз,экрандаушы әрекет соғұрлым жақсы).

Сызықты байланыс құрылысын эксплуатациялау кезінде ЭҚК-нің бойлық мәнін білу қажетті емес, ал қызмет көрсетуші кызметшiлер байланыс жолдарында жұмыс жасай отыра, нақ осы кернеуге түсіп қалуы мүмкін болғандықтан, осы ЭҚК-тен тәуелді, жерге қатысты байланыс өткізгішінің кернеу мәнін білу қажет екенін атап өтейік. Өткізгіш кернеуінің мәні жерге қатысты желі күйінен тәуелді. 7.2-суретте байланыс жолдары өткізгіштерінің жерге қатысты өткізгіштердің оқшауланған және жерге қосылған соңында кернеудің бойлық бойынша өзгеру қасиеті көрсетілген.

 

b

            а)                                       б)                                      в)

 

аоқшауланған;

бекі жақтанда жерге жалғанған;

вбір жағынан ғана жерге жалғанған.

 

9.2 сурет-  Жерге қатысты байланыс өткізгішінің кернеуінің өзгерісі

 

Жерге қатысты көбірек  өткізгіш кернеуі байланыс жолдарының оқшауланған соңында қарама-қарсы соңының жерге қосылуы кезінде туындайды. Сондықтан, қауіпті магниттік әсерге есептеу нақ осы жағдай үшін жүргізіледі, өйткені бұл кезде толық индукцияланған ЭҚК-і әрекет етеді (жерге қосылу кедергісі кезінде нөлге тең).

Кедергі беруші әсерлерді есептеу

Байланыс жолдарындағы ЭТЖ-нің  және эл.т.ж. кедергі беруші әсерлері гармоникалық құраушы кернеу мен токтардың қисығының бар болуымен шартталған, бұл осы қисықтардың синусоидалы еместігі жайында куәландарады. Әсіресе эл.т.ж. түйіспе желілеріндегі кернеу мен ток гармоникаларының құрамы үлкен.

Егер ҚТС желілері ЭТЖ-нің немесе эл.т.ж. әсер зонасына түсіп қалса, онда жоғары кернеу желілерінің кернеу мен токтардың гармоникалық құрауыштары байланыс жолдарында кедергі беруші кернеу мен токтарды индукциялайды. Айнымалы ток электртарату және темір жол желілері кедергі беруші әсерлерінің көп бөлігін  тоналдық  жиілікті арналарға тигізеді, өйткені тональдық жиіліктегі әсер етуші ток пен кернеу гармоникалары үлкенірек амплитудаларға ие.

Адам құлағы бірдей амплитудалы токтарды, бірақ түрлі жиілікті түрлі сезімталдықпен қабылдайтыны белгілі. Адам құлағының жүйесі көбірек сезімталдығы – телефон 800...1200 Гц жиілікті токтарға бар. 800 Гц жиілікті токты акустикалық әсердің мәні бірлік деп қабылданған. Басқа жиіліктегі акустикалық әсерлерді сипаттау үшін Р акустикалық әсер коэффициенті енгізілген, ол телефондағы  f жиілікті акустикалық ток әсерінің осындай мәндегі 800 Гц жиілікті акустикалық әсердің тогына қатынасына тең. ЖКЖ-нің байланыс жолдарына кедергі беруші әсерін есептеу үшін 800 Гц жиілікте орындау қабылданған.

Тональдық жиілікті арнадағы токтар мен кернеулердің жеке гормоникаларының кедергі беруші әсерлерін есептеу үшін псофометриялық кернеуді (токты) пайдаланады.

Псофометриялық кернеу (грек сөзінен «псофос» – шуыл), немесе жай ғана шуыл кернеуі – бұл дәл осындай 800 Гц жиілікті, телефондық таратуға, түрлі жиілікті индукцияланған кернеулер сияқты кедергі беретін әсерді, кернеулер.

Нәтижелік псофометриялық кернеу мен ток коэффициентін квадраттық қосу заңын пайдалана отырып, анықтайды

                         ,                       (9.4)

мұндағы  Ui,, Ii – сәйкесінше i-ші гармоника жиілігіндегі индукциялаған кернеу мен токтың әсерлік мәні;

Рi – i-ші гармоника жиілігіндегі акустикалық әсер коэффициенті.

Гормоникалық құраушылар бойынша шуылды есептеу тәсілі нақты ЖҚЖ-сі үшін тәжірибеде қиындықтар тудыратын, әр гормониканың индукцияланған кернеу мен ток мәндерін білуді қажет етеді.

Сондықтан кедергі әсерді жасайтын ЖКЖ ның сандық мөлшердегі бағасын, жолға 800Гц пен әсер ететін  ток және кернеудің эквиваленттік шамасымен анықтауға болады:

 

                                 ,                          (9.5)

мұндағы: U1, I1ЖКЖ на ықпал ететін кернеу және токтың әсерлік мәні;

FU, FI  –сәйкес ток және кернеудің телефондық формфакторы.

kП  – ЖКЖ және байланыс жолына жақындау шартын және гармоникалар құрамын есептейтін түзету коэфиценті.

Телефондық формфактор – бұл кернеудің (токтың) псофометриялық шамасының, оның әсерлік шамасына қатынасы:

.                     (9.6)

    ЖКЖ да ток және кернеудің псофометриялық шамасын, сәйкес сұлба бойынша әсерлік жолға қосылған өлшегіш прибордың (псофометрдің) көмегімен анықтауға болады.

Кедергі жасайтын ықпалдың интенсивтілігі байланыс тізбегінің сымдарының асимметриясына тәуелді. Ассиметрия ЖКЖ ның ықпалына қарай көлденең және бойлық болып екіге бөлінеді.

Көлденең асимметрия байланыс тізбегіндегі сымдармен ЖКЖ арасындағы ара қашықтықты анықтауға міндеттелген. Бойлық асимметрия шарасыз құрылымды  біртекті еместігінен туындайтын, жерге қатысты байланыс тізбегіндегі сымдардың параметрлерінің теңсіздігіне негізделген.

  Жоғары кернеу жолымен индукцирленген, екісымды телефондық тізбектердегі нәтижелеуші шуыл кернеуінің мәні мынаған тең:

,                         (9.7)

мұндағы U, U –магниттік әсер кезіндегі көлденең және бойлық асимметрияға сәйкес кернеу; U, U – бұл да сондай, бірақ электрлік әсер ету кезінде.

ГТС кәбілдік линияларына ЖКЖ ның әсері кезінде электрлік әсерлерді елемеуге де болады. Әсерлерді құрайтын U ді де өте кіші енді жақындатылған кәбілдің желілік жұмыс жұбының арасындағы қашықтық ретінде қарап, оныда елемеуге болады.  Бұл кезде ГТС кәбілдік жолына әсер етуін өлшеуші ретінде, байланыс тізбегінің көлденең асимметриясына негізделген магниттік әсер қарастырылады.

Екісымды тізбектегі кедергі жасайтын кернеу, жерге қатысты сымдардың асимметриясының шамасына тәуелді. Жерге қатысты екісымды тізбектердегі жолдардың симметриясы, телефондық тізбектің бөгеуілдерге қарсы сезімталдылық коэффицентімен бағаланады , мұнда Uдв – екісымды тізбек жүктемесін қысқандағы бөгеуіл кернеуінің енгізілуі; Uодн – бірсымды тізбектегі енгізілген кернеу. Сезімталдық коэффицентін есептік жолмен табу өте қиын, сондықтан практикида оны өлшеу жолымен анықтайды. Кәбілдік тізбектер үшін η=(1,4 – 2)∙10 – 3.

Сымның жерден оқшаулану кезінде Uодн=E/2. Сондықтан ЖКЖ ның әсерінен ГТС кәбілінің екісымды тізбегіндегі шуыл кернеуін өрнек бойынша 800 Гц жиілікте анықтауға болады.

.                     (9.8)

 

                

10 Дәріс. Байланыс жолдарындағы кедергі беруші әсерлерден қорғаныс шаралары

 

Дәрістің мақсаты: байланыс жолдарындағы қауіпсіздік шараларының негізгі әдәстерін қарастыру.

 

Байланыс жолындағы қауіпті және кедергі жасайтын ықпалдардан сақтандырудың негізгі шараларына мыналар жатады: жоғары экрандау эффектісі болатын қабығы бар байланыс кәбілдерін қолдану, разрядтаушы және сақтандырушы құрылғыларды қосу, редукциялық (жеңілдеткіш) трансфарматорларды қосу, кәбіл бойымен металль трос төсеу.

Байланыс кәбілдерін экрандау.   Экрандау қауіпті және кедергілі ықпалдардан сақтаудың ең негізгі шаралары болып табылады.  Металльдық қабықтар (экрандар) байланыстың кәбілдік тізбегін сыртқы электр өрістерінен толығымен сақтайды және магнит өрісінің ықпалын жарым жартылай төмендетеді. Кәбілдің металл қабықтарын экрандаудың физикалық құрамын негізгі ықпал ететін өрісті компенсирлейтін, қарсы магнит өрістің қабығындағы индуцирленген жоғарғы кернеулі тоғы бар  индуцирленген жолды құруға болады. Кәбілдік экрандардың экрандау эффектісі төменгі жиілік диапазонындағы қорғаушы әрекет коэффиценті деп аталатын экрандау коиффицентімен бағаланады. Жоғарғы кернеу жолына  (ЖКЖ) ықпалына қарай төменгі жиілік диапазонындағы кәбілдік байланыста ҚӘК,  экранның бар болған кезіндегі кәбілдік желіге тартылған, экранның жоқ болған кезіндегі ЭҚК не енгізілген, ЭҚК не қатынасы ретінде анықталады. Идеальды және реальды ҚӘК деп бөледі. Идеальды ҚӘК, идеальды жермен қосумен сәйкес келеді, ал реальды- жермен қосудың сонғы шамасына сәйкес келеді. Тональдық жиіліктігі диапазон үшін идеальды ҚӘК:

                                                                        (10.1)

мұндағы  R0 об  - тұрақты ток кәбіл қабығының экрандайтын активті кедергі; L —экрандаушы қабығының толық индуктивтілігі.

   (7.9) өрнегінен көрініп тұрғандай КЗД ны азайту үшін (экрандауды жақсарту үшін) активті кедергіні азайтып, экрандаушы қабықтардың индуктивтілігін жоғарылату керек. Сенімді экрандауды қамтамасыз ету үшін экрандардың жермен қосу кедергісінің шамаларын қалыпты жағдайда ұстау керек, жермен қосу кедергісінің шамасы қанша аз болса, сонша экрандау жақсы болады.

    Дәл осындай физикалық негіздер темір жол рельстерін экрандауда да ЖКЖ (жоғары кернеу сызығы) ге жақындау аймақтарындағы және байланыс жолы параллель өтетін жерлердегі электр беріліс жолын (ЭБЖ)  найзағайдан сақтайтын тростар, құбырөткізгіштердің көптеген түрлері болатындығын айтпай кетуге тағы болмайды.

Қазіргі қолданыстағы қорғасынды қабығы бар (ТГ, ТБ кәбілдері), ленталық альюминді экраны бар  жартылай этильді  қабықты (ТПП, ТППБ кәбілдері)  ГТС кәбілдерінің құрылымы 50 Гц жиілікте салыстырмалы түрде көбірек КЗД ға ие: броняланбаған    кәбілдер үшін S=0,99...0,6, ал броняланған кәбілдер үшін S=0,96...0,3. Осыған орай бұл кәбілдер  жоғары электромагниттік ықпал ету аймағында кернеу және токты жоғарғы деңгейлі қауіпсіздігін әрқашан қамтамасыз ете алмайды. Байланыс кәбілдеріндегі КЗД ны жақсартуды қорғасынды қабықтарды альюминмен ауыстыру арқылы да жүзеге асыруға болады (КЗД 7-8 есе кішірейеді). Сондықтан да ЖКЖ ның жоғары электромагниттік ықпал ету аймағында альюминдік қабығы бар байланыс кәбілдерін қолдану керек. Қазіргі кезде ГТС терде өте ұзын станция аралық жолдарды құру кезінде жоғарғы сапалы МКСАШп–4х4–1,2 кәбілдерін кең қолдануда. ЖКЖ ның көптеп жиналған жерлерінде(мысал, қуатты электростанция бар жерлерде) телефондық тораптарды кәбілдеу үшін және қатты ықпал ететін аймақтарда төменгі жиілікті станция аралық байланыстырушы линияларды құру үшін альюминді қабығы және   брояны бар, полиэтиленделген шлангісі бар арнайы шығарылған кәбілдердің осы  түрін қолданған орынды.

Разрядтағыш және сақтандырғыштардың көмегімен қорғау.  Телефондық тораптарда АТС аппаратурасын, абонент және кәбілдердің телефондық аппаратурасын қауіпті кернеу және токтардан сақтау үшін разрядтағыштар және сақтандырғыштар (предохранители) қойылады. Қалалық телефондық тораптарда разрядтағыштар мен сақтандырғыштар, жолдық және станциялық кәбілдердің қосатын телефондық станциялар болып табылатын кросстарда қойылады. Кросстарда зақымданған жерді анықтау үшін жол және станция жақтарын тексеру және өлшеу мақсатымен абоненттік және қосқыш жолына қосу қамтамасыз етіледі.

Сымдар мен жер арасындағы байланыс жолындағы пайда болатын жоғары кернеуден сақтану үшін разрядтағыш қойылады. Разрядтағыштың қорғау функциясы жерге қатысты төменгі кернеулі магнит өрісінің энергиясындағы өзінің жоғары потенциялына қауіпті болатын бағытталған толқындардың электр өріс энергиясын түгел немесе жарым жартылай түрлендірумен бекітілген. Разрядтағыштың негізгі жұмысшы элементі болып, бір бірімен  ұшқындық аралықпен ажыралған электродтар саналады.

 

b

 

10.1 сурет-  Разрядниктің   қорғаушы әрекеті

Разрядтағышта 50 Гц жиіліктегі жоғары кернеу немесе қозғалған кездегі жоғарылайтын амплитудалы найзағайлық разряд кезіндегі импульстік кернеу оны қозғағандағы жоғарылайтын кернеу туындаған кезде ұшқындық аралықтың ойып тесілуі болады (7.3 сурет қара). Онда разрядтауыш арқылы разрядтық ток ағады:

 

                                           ,                                (10.2)

мұндағы  UП – беріліс толқынының амплитудасы;

ZВ тізбектің толқындық кедергісі  «сым–жер»;

Rраз разрядтағыш кедергісі;

RЗ – жермен қосу кедергісі.

Практикалық жағдайда , сондықтан .

Разряд толқынының ағу кезінде бағытталған кернеу разрядтағыш және жермен қосқыштағы кернеудің құлау шамасына дейін кішірейеді:

 

.

 

Бұдан разрядтағыштың қорғау әрекеті жермен қосқыш кедергісінің азаюы нәтижесінде көбейетіндігін көруге болады. Сондықтан да разрядтағыш жұмысының сенімділігінің өте маңызды шарты ретінде жермен қосқыш кедергісінің нормаларын қатаң бақылау қарастырылады. Тораптарда ГТС тің негізгі қолданатыны УР-500типтік 500В тік қозғағыш (зажигание) номиналды кернеулі екі электродты разрядтағышты және Р-27 типтік 350B номиналды қозғаушы кернеуі бар, газбен толтырылған үш электродты разрядтағыштар.

Құрылғыларды және қызмет көрсетілетін персоналды АТС терді абоненттік жолдарындағы байланыс сымдарының зақымдануы кезінде пайда болатын қауіпті токтардан сақтау үшін сақтандырғыш (предохранитель) қосылады. Сақтандырғыштар жолдық және станциялық болады. СН-1 (пішақтық контактілі спиральды) және СК (конустық контактілі спиральды) сызықтық сақтандырғыштары 1А ток шамасына есептелген. Станциялық сақтандырғыштарға кросстарда қондырылған термиялық катушка кіреді. Термиялық катушка 0.25A ток шамасына есептелінген (ТК -0.25) және 0.3А (ТК-0.3). Олар станция құрылғыларымен байланыс жолының сымдарының арасын, разрядтағышта қондырылған төменгі кернеу қоздыруындағы кернеулі электр торабының сымдарымен соңғы хабарлау кезінде ажыратады. Термокатушкалар көпретті әрекетті сақтандырғыштар болып табылады.

Кросстарда және абоненттік пункттердегі, ашық жерлердегі жер асты кәбілінің қаптауда, кәбілден және әуе жолынан тұратын аралс жолдарды қолдану кезінде электрлік сақтандыру керек. Байланыста импортталған ГТС кросстық құрылғыларында және енгізілген квазиэлектронды және электрондық АТС терті қолданумен  бұрыштық разрядтағыштар және термокатушка негізіндегі электрлік қорғау орнына әлдеқайда жетілдірілген сақтағыш құрылғылары орнатылғандығын атап өтуге болады. Бұрыштық разрядтағыштар  және сақтандырғыштар орнына 90,240 және 350В қоздырғыш кернеулі екіэлектродты миниатюрлы газбен толтырылған разрядтағыштарды қолдану қарастырылуда. Бұл разрядтағыштарда сымдардағы кездейсоқ тұйықталу кезінде  жермен қосуды қамтамасыз ететін ағынды шайба түріндегі тұйықтағыштар және дөңгелектік немесе пружиналы  контактілері бар. Салыстырмалы түрде электромеханикалық квазиэлектрондық  және электронды АТС тер сыртқы кернеу артуы кезінде әлдеқайда  сезімтал. Сондықтан бұл АТС тер үшін АТС құрылғыларында тікелей іске асатын, екіншілік деп аталатын қасымша қорғау сатылары қарастырылуда.

Редукциялық (компенсирлейтін) трансформатор (РТ) көмегімен ЖКЖ ның магниттік ықпалынан қорғау. РТ дың қосылуы байланыс кәбілдерінің металл қабықтарын қорғау әрекетінің коэффицентін жақсартады. ГТС терде жоғарғы жиілікті станция аралық байланыс жолдарындағы ЖКЖ на жақындатылған жерлерде  РТ қолдану әлдеқайда орынды. КЗД ны төмендетуге, металл қабықтар арасындағы индуктивтілік байланысты арттыру және кәбіл желісіне бірдей бірлікке ие трансформация коэффиценті бар РТ ды жолға қосу арқылы қол жеткізуге  болады. Мыстан жасалған трансформатордың бірінші орамы, қабықтарды бөлу кезінде, ал екіншілік орам дәл сол кәбілдің ішіндегі сақталынатын, бірақ қабығы шешілген электромагниттік таяқшадан орындалады. Біріншілік орам сымдарын  кесуде көптеген эквиваленттік металл қабықтардың кесілуін таңдауға тура келеді.  

Жалпы жағдайларда ТОБЖ-ны сыртқы электромагниттік ықпалдардан сақтау

Толық бейметаллдық ОК  практикада, найзағайлық разрядтарда ЖКЖ алаңының сыртқы электромагниттік әсеріне бейімделмеген. Мұндай кәбілдердің зақымдануы тек найзағайдың кәбілге тіке соққан кезде болады, нәтижеде термикалық және механикалық жойылу болуы мүмкін. Мұндай соққының ықтималдылығы өте аз. Бірақ орналасуы кардинальды өзгереді, егер ОК металл элементтерінен тұратын болса (қашықтықтан қоректенетін мыс желілер, тұрақты арматурлайтын элементтер, қабықтар және т.б.). сыртқы электромагниттік әрекеттер кезінде металл элементтерінде кәбілдің өзіне қауіпті болғаны сияқты, қосылған аппаратураға да қауіпті  ток және ЭҚК- інің пайда болуы мүмкін.

ОК ның ылғалдылық әрекетінің сыншылдығын(критичность) ескере отырып, оның оқшаулануыңың зақымдалуына (элементтер арасындағы жерге қатысты құрылымды элементтер) алып келетін ОК нің металл элементтеріне енгізілген кернеу және токтың да  қауіпті болуы мүмкіндігін атап өту  керек, тіпті егер олар әсерлесу кезінде оптикалық талшықтың зақымдануы болса да байланыстың үзілуіне жол бермейді.   

Бұл әділдік, өйткені ОК оқшаулағышының зақымдану кезінде талшықтың қауіпсіздік деңгейі төмендейді де кейіннен оптикалық талшықтың коррозияға ұшырауы нәтижесінде байланыс линиясының жойылуы мүмкін.

Металл элементі бар оптикалық кәбілдердің найзағай соғу нәтижесінде зақымдалуының ықтималдылығын анықтау. Ашық жерлерге тартылған сыртқы шлангімен оқшауланған және металлдық элементі бар ОК нің зақымдану ықтималдылығының сандық мәнін, қалада 100 км дегі күтілетін кәбілдің зақымдалыну санының графигімен анықтауға болады (7.4 суретке қара).

Жермен қатысты металл элементтерінің оқшауларының электрлік төзімділігін шамалап есептеген кезде Uпр » 150 кВ деп қарастыруға болады.

Жобалау аймақтарында найзағайдың соғуы метеостанцияның болжамдарына қарай анықталынады (найзағайдың  орташа жалғасуы 20 сағ/жыл). Графикке қарай отырып  n зақымдалу санын анықтауға болады.  Графиктен алынған зақымданудың ықтималдылығы 100 км ұзындықтағы жолдық кесіндімен табылады.

b

 

10.2 сурет-  Бір жылдағы (ρ – топырақтың меншікті кедергісі) кәбілдің (n)  100 км ұзындықтағы күтілетін бүліну саны

 

L ұзындығының зақымдану санының ықтималдылығының абсалютті мәнін анықтау үшін зақымдану санын ұзындыққа көбейту керек:

                                                       .                                    (10.3)

(7.11) алынған мәндерді нормалармен тікелей теңестіруге болмайды, т.к. соңғысы 100км ұзындыққа қатысты алынады. Оларды теңестіруге найзағай соғу қауіпінің рұқсат етілген саны осы ұзындыққа сәйкес келеді(найзағайдың рұқсат етілген саны зоналық байланыс линиясы үшін 0.5- ке тең):

                                                   .                           (10.4)

 

Алынған мәліметтерге қарай отырып кәбілдерді найзағайдан сақтауға  қосымша қауіпсіздік шараларын қарастырады [10, б. 177-184].

 

 

 

 

11 Дәріс. Жер асты байланыс кәбілдерінің желінуі(коррозиясы)

 

Дәрістің мақсаты: байланыс кәбілдерінің желінуінің (коррозиясын) пайда болу себептерін және онымен күресу әдістерін қарастыру.

 

Желіну(коррозия) бұл қоршаған ортасымен химиялық немесе электрохимиялық әрекеттесуі нәтижесінде кәбілді қабығы бар металльдардың жойылуы. Жер асты байланыс кәбілдеріндегі коррозияның ең негізгі белгілері болып: зақымдалған кейбір бөліктердің дақтар ретінде  пайда болуы, тесіктер, сынықтар, өтпелі тесіктер табылады.

Ағындық шарттарға қатысты коррозиялық процесстер келесі негізгі коррозия түрлеріне бөлінеді: кристалларалық, топырақтық (электрохимиялық), және қаңғыма токтар коррозиясы.

     Кристаллитаралық желіну металдың жеке кристалиттерінің арасында молекулалық байланыстардың әлсіздену себебінен болады, қорытындысында кәбіл қабықтарында майда жарықтар пайда болады. Кристалитаралық тоттануға көбіне вибрация болу аймағы жоғары жерлерде ұшырайды (кәбілдер темір жол және трамвай рельстер жолының жанында орналасса, және мосттарда), және де кәбілдерді ұзақ уақыт барабанда тасымалдаса.

  ҚТЖ (ГТС) кәбілдерінің топырақ тоттануына ұшырау қарқыны жоғары және кезбе тоқтарының тоттануына. Тоттанудың түрлерін дәлірек қарастырсақ.

     Топырақты желіну – бұл кәбіл қабықтарындағы металдық электрохимиялық бұзылуы, қоршаған ортаның ықпалынан туындайтын (топырақ, грунт, грунтты және басқада су). Топырақты тоттанудың өту жылдамдығы топырақтың құрылымында тұздың, қышқылдың, саңылаулардың, органикалық заттардың мөлшеріне, кәбілдің қабығымен түйісетін грунттың құрылымына және дымқылдығына, қабыққа ауаның біркелкі емес жеткізілуіне тәуелді.

Жердегі металдардың барлық тоттану процесі иондардың электролитке өтуімен түсіндіріледі, осы жағдайда олар судың ерітінділері болатын қышқыл, сілті, жердегі тұздардың, және сәйкесінше металдың өзіндегі электрондардың жылжуы. Әр металл өзінің электрохимиялық потенциалымен сипатталады, және ол металдың қасиетіне тәуелді. Электрохимиялық потенциялдың көлемі метал иондарының электролитке өту дәрежесінің көрнісі. Теріс электрохимиялық потенциалдың абсолютті көлемі үлкен болған сайын, соғұрлым өз иондарын берік ұстап тұрады және соғұрлым тоттануға ұшырайды.

      Топырақты желіну негізінен макрогальваникалық жұп және контакті  гальваникалық жұп түрінде болады.

      Тұрғызылған грунтта немесе телефон канализацияларының кәбілдеріндегі меншікті кедергісінен айыру себебінен, грунттың химиялық және құрылымдық құрамына, және кәбілдің бойындағы әр нүктеге оттегінің біркелкі емесжеткізілуінен макрогальваникалық жұптар пайда болады. Осының нәтижесінде кәбіл қабықтарының потенциалы қоршаған ортаға орай әр түрлі болады және потенциалы жоғары нүктеден потенциалы төменнүктеге ағын тудыратын гальваникалық жұптар туындайды (7.5 суретке қара).

 

 

11.1 сурет- Топырақтың біртекті болмауына байланысты топырақты желіну

 

  Ток ағыны бар жерлерде қабық оң потенциалға ие. Осы жерлерде анодтты аумақ (анодная зона) деп аталатын аумақ пайда болады. Бұл жерде металдағы электродтты өткізгіштің ионды электролитке ауысуы жүреді. Атап айтқанда кәбіл қабығы дәл анодтты аумақта тоттанады. Тоқтардың қабыққа кірген жерінде, қоршаған ортаға орай теріс потенциалға ие катодты аумақ пайда болады. Бұл жерде кәбіл тоттануға ұшырамайды. Макрогальваникалық жұптар анодтты және катодты аумақтар бір-бірімен салыстырмалы алғанда алшақ жатқандығымен сипатталады. Бұл қабықтың әр түрлі нүктесінде потенциалдардың өлшеуін жүргізуге мүмкіндік береді.

    Грунттарда әр түрлі металдар әр түрлі дәрежеде тоттануға ұшырайды. Қорғасынды қабық сілтілі ортада (күл, әк) жоғары дәрежеде тоттанады, алюменді қабық қышқылды және сілтілі ортада тоттануға қатты ұшырайды. Болатты қабықтар үшін көбіне қышқылды орта (қара топырақ, шымтезек, сор топырақ ) қауіпті. Меншікті кедергісі аз грунттарда тоттану жоғары қарқынмен жүреді. Бұл грунттағы аз кедергіден тоқтар қабықтан қарқындырақ ағуымен түсіндіріледі.

Кәбілде біріктіру муфтыларын құрастырған жерлерде контактті гальваникалық жұптар пайда болуы мүмкін. Бұнымен анодты және катодты аумақтар бір-біріне өте жақын орналасқан, атап айтқанда ұшталады (жанасады). Теріс электрохимиялық потенциалы жоғары металдар анодқа айналып, едәуір үлкен жылдамдықпен бұза бастайды. Терістеуі төмен немесе оң потенциалды металдар төмен жылдамдықпен бұзылады, себебі ол катодтың рөлінде ойнайды. Аса қауіпті контакті жұптар қорғасын-алюминий және болат-қорғасын саналады.

    Қаңғыма токпен желіну – бұл металдың электрохимиялық тоттануы, қаңғыма токтың ықпалымен болатын, негізгі көздер электрофикацияланған транспорт болады: тұрақты тоқпен қоректенетін электрофикацияланған темір жолдар, трамвайлар, метрополитендер. Қаңғыма тоқтың орналасуын көрсететін схема 11.2-суретте көрсетіген.

 

 

11.2 сурет- Қаңғыма токпен желіну және кәбілдің патенциалдық диаграммасы

 

Таратқыш подстанциялардан таратқыш тоқ Iт контактті сым арқылы тоқ қабылдағышқа таратқыш двигатель электроприводтарынан тасымалданады. Таратқыш двигательден өткеннен соң, тоқ Iт электровоз доңғалақтары  және рельстер арқылы подстанцияны қоректендіретін минусті шинаға оралады.сондай-ақрелісті жолдар жерден дұрыс емес шеттелген, осыдан тоқтың біраз бөлігі жерге сіңіп кетеді. Қаңғыма ток деген осы. Олар жерде таралып және жолда байланыс кәбілдерін кезднстіріп, көп қабықтың меншікті кедергісі жердің меншікті кедергісінен азб қаңғыма тоқ Iқ қабыққа енеді, онымен аумақта да таралады, қоректендіретін подстанцияларға жақын, кәбілді қабықтан жерге ағады және подстанцияның минусты шинасына енеді.

Қаңғыма тоқ жүздеген және де мыңдаған амперге жетуі мүмкін. 7.6-суретте көрініп тұрғандай анодты аумақ тартқыш подстанцияның жанында орналасқан, ал катодты аумақ электровоздың орын ауыстырумен орын ауыстырады, атап айтқанда кәбілдердің рельсті жолмен жақындауы барлық трассада үлестірілген. Ақиқат жағдайда жолда бірнеше электролиз болады, және де қалалық жағдайларда бірнеше тәуелсіз қаңғыма ток көздерінің бір мезетте әсер етуі мүмкін. Сол үшін жақындасу трассасында анодты және катодты аумақтан басқаларының айнымалы таңба аумағы болуы мүмкін, кәбіл потенциалының таңбасы қоршаған орта қатынасына қарай уақыт бойынша өзгереді.

Токтың мінезінің айнымалылығы, рельстен ағатын, қаңғыма токтың мінезінің айнымалылығына себепші болады, сәйкесінше тоққа да және кәбіл қабығының айнымалылығына да. Егер белгілі бір уақыт периодында әр нүктенің орта потенциалын анықтасақ, онда орташаланған потенциалды диаграмманы алуға болады, оған 7.6- сурет мысалға келтірілген.

Қаңғыма тоқпен тоттану анодты аумақта өтеді және ол электролиз процесінің салдары болып табылады, атап айтқанда кәбілдің анодты аумағынан металл иондарының топырақты электролитке өту процесі. Қаңғыма токпен тоттану, топырақты тоттануға қарағанда, ережеге сай, қарқынды жүреді. Бұл түрдің кәбілдеріндегі қалыптасып қалған топтану белгісі желдеткіш тесіктерге дейін зәрлі мінезді зақымдану.

      Айта кету керек , пайдалану жағдайларының шынайлылығында кәбілді байланыс желісінің тоттануының жоғарыда айтылған барлық түрлері бір уақытта жүруі мүмкін.

Желінуден қорғау тәсілдері.

Желінуден қорғану тәсілдерін электрофикацияланған транспортта да, байланыс құрлысында да пайдаланады. Электрофикацияланған транспорттың қаңғыма тогын азайту үшін рельстер мен жерлер арасындағы айнымалы кедергіні ұлғайтаыз.

    Байланыс құрлысындағы қорғану тәсілдері 2 топқа бөлінеді -  пассивті және аактивті. Пассивті тәсілдер сыртқы ЭДС қолдауынсыз тоттанудан қорғануды қарастырады. Активті қорғану тәсілдері сыртқы ЭДС қолдануымен қарастырады, керекті қорғаныс тогын қамтамасыз етеді. Пассивті қорғану тәсілдеріне қорғану жамылғылары жатады, металл қабықтарға полиэтилендік және поливинилхлоридтік шлангы түрінде жапсырылады,изоляциялаитын муфтылар, электрлік дренаж. Активті қорғану тәсілдеріне катодты станциялар және протекторлар жатады.

     Қорғаныш жамылғылары полиэтилендік шлангы түрінде алюменді немесе болатты гофрирленген қабық кәбілінің конструкцияларында стационарлық біріктіргіш ГТС желілерінде қолданылатын,мейлінше әлсіретуге немесе тоттануды түбімен жоюы мүмкін, себебі олар қабыққа судың кіруіне бөгеттейді және электр тогына үлкен кедергі жасайды.

    Қорғаныш жамылғылары ұзындығында жазық және қабыққа жабысып тұратын болуы керек, әйтпесе тоттану шлангыларындағы зақымданған жердегі тіпті кішігірім жарық үлкейіп кетеді. Сол себепті біріктіру муфтыларын құрастырғанда шланга типтес қорғаныш жамылғыларын мұқият қалпына келтіру қажет және олардың изоляция кедергілерін бақылап тұру керек.

     Оқшаулау муфтылары қабықтағы кедергі ұзақтығын жоғарлатуға мүмкіндік береді, кәбіл тораптарын тоттанудан қорғау үшін әр түрлі металл қабықтар қолданылады, гальваникалық жұптардың пайда болуын болдырмас үшін, шланга изоляциясының кедергісін бақылау үшін телефондық станциядағы байланыс кәбіліне шлангілі жамылғыны енгізеді, және де метрополитен құрылысының аумағынан тыс кәбілдердегі қаңғыма тогын азайту үшін. Муфтылар құрылымында екі болат цилиндрден тұрады, аралықтары 10мм және өзара эпоксидті компаундпен байланысқан.

Электрлік дренажды көбіне қаңғыма тоқтармен тоттанудан қорғануға қолданады. Электродренаждық қорғанысқондырғылары арқылы қаңғыма токтар кәбіл қабығынан оның бастапқы көзіне апарылады. Электрлік дренаждар түзу және поляризацияланған болады. Түзу дренажда біржақтылы өтімділік болады және тек тұрақты анод аумағында қосылады, рельс жолдарынан кәбілге ағу мүмкіндігі жоқ жерде. Ауыспалы белгі аумағында поляризация дренажын қолданады, ол токты тек кәбілден рельсті жолдарға өткізеді.

      Поляризацияланған электродренаждың қосылу схемасы  7.7 суретте көрсетілген. Электродренаждық қосылуы «рельстер-жер-кәбіл» системасындағы потенциалдық үлестірілуін өзгертеді, осы себептен анодты аумақ, кәбіл қабығы бұзылып жатқан, катодтымен ауыстырылады және тоттану бәсеңдейді немесе мүлде тоқтатылады. Бұл жерде ионды өткізу (металл иондарының топырақ электролитіне өтуі) электрондығы(қаңғыма тоқтарды кәбілден релісті жолға бұру) ауыстыру қамтамасыз етіледі.

 

 

11.3 сурет- Электрлік  дренаж

 

 Электрлік дренаж жұмысында дренаждалатын тоқтың көлемі үлкен маңызға ие. Мөлшерден көп тоқкөршілес жерасты байланыс құрылыстарына әсер етуі мүмкін. Сол себепті тоқты реттеу және басқару үшін дренаж схемасында реостат R және амперметр A қаралған. Предохранитель Пр істен шыққан жағдайда сигналды реле СР іске қосылады және өз контактілерінің тұйықталуымен дренаждв қондырғылардың қалыпты жұмысының бұзылғандығы жөнінде хабардар етеді.

Катодты қорғаныс сыртқы қорек көзінің тұрақты тогының көмегі іске асырылады. Катодты қорғаныстың сұлбасы  7.8. суретте көрсетілген.

  Катодты қорғаныс тұрақты тоттанудан және қаңғыма токты тоттанудан қорғану үшін қолданылуы мүмкін. Катодты қозғалыстың ұстанымының ұйғарымы анодты аумақта кәбіл қабығына теріс полюс көзін қосады, ал оң полюс көзін жерге қосады. Қорғалатын кәбіл қоршаған ортаға орай теріс потенциалды қолдайды, сол себепті ол катод болады, ал жерге қосу анод: жерге қосудан кәбіл қабығына ағатын ток, жерде электрлікөріс құру қажет, қаңғыма тоқтарынан біраз үлкен электрлік өріс, қабықтан жерге ағатын. Тек осы жағдайда теріс потенциал қоршаған ортаға орай және қабық тоқтануы тоқтайды.

 

b

 

1 – катодтық станция;

2 – байланыс кәбілі;

3 – анодтық жермен жалғау.

 

11.4 сурет-  Катодтық станцияның көмегімен желінуден кәбілді қорғау ұстанымы

 

Тұрақты тоқ көзін былай таңдайды, ол кәбілдің қорғалмалы бөлігіндегі анодты зонаның комплексациясын қамтамасыз ету керек. Тұрақты тоқ көзі ретінде катодты станция қолданылады, өзінше түзеткіш құрылғыларын көрсетеді.

Протекторлы қорғаныс жұмыс істеу ұстанымы бойынша катодтыдан айырмашылығы, кәбіл қабығында теріс потенциалды құру үшін анодты зонада қорғаулы қабықты тұрақты тоқ көзімен емес металды электродпен қосады. Протектор жеке электрохимиялық потенциалға ие, металл қабығының потенциалынан қарағанда терістеу. Протекторлы қорғаныс схемасы 7.9 суретте көрсетілген.

Протекторлы қорғаныс кезінде тоттанудың себебінен металл жоғалса тоқтамайды, тек тоттану процесі қорғаулы кәбілден протекторға өтеді, бұл анодты болып бұзылады.

 

b

 

1 – байланыс кәбілі;

2 – протектор.

 

11.5 сурет-  Протекторлы қорғаныспен кәбілді желінуден қорғау сұлбасы

 

Протекторды магнилі және алюминді қорытпалардан дайындайды. Тоқтың ағу кедергісін азайту үшін протекторды арнайы активаторға салады, ол гипс, күкіртқышқыл натри және лай қоспаларынан тұрады. Протекторлар әдетте ұзындығы 500...700 мм және диаметрі кәбілден 2...6 м қашықтықта, 0,6...1,8 м тереңдікте орнатады.

  

       12 Дәріс. Электрбайланыс сызықты құрылымдарының құрлысын салу

 

Дәрістің мақсаты: электрбайланыс сызықты құрылымдарының құрлысын салу жұмысын ұйымдастыруды қарастыру.

 

 Электрбайланыс сызықты құрылымдарының құрылысын салу нұсқауда көрсетілген талаптарға сай орындалады және жұмыстың ұйымдастырылуын қиындататын ерекшеліктерге ие:

-  жұмыс майданынының ұзақтығы және құрылыс объектілерінің жиі орын ауыстыруы;

-  жылдың кез келген уақытында жұмыс орындалуы қажеттілігі, көбінесе ашық аспан астында және қысылтаяң жағдайда;

-  құрылыс жерінде көліктің қозғалысын қамтамасыз ету;

-     механизмдерді қолдануды шектейтін, қаныққан трасса жағдайына сай әр түрлі жер асты коммуникацияларымен толы жағдайда үлкен көлемді жер жұмысының орындалуы;

      Жұмыстың басталуына дейін техникалық документтер оқылуы қажет және құрылыс ауданына тексеріс жүргізу. Алынған мәліметтер негізінде өндіру жұмысының планын құрастырамыз, құрылыстың аяқталу мерзімін анықтайды және байланыс іргетасының қолданысқа енгізілуі, жұмыстың орындалу технологиясы.

     Сызықты құрылымдарының құрылысын салудың негізгі жұмыс түрлері:

-  телефонды кәбілді канализацияның құрлысы;

-  кәбілдерді канализациялауда, коллекторда, тоннелдерде, мосттармен, ғимарат қабырғаларында кәбілдерді жүргізу және кәбілдер аспалылығы (подвеска);

-  кәбілдік байланыс жолдарының монтажы;

-  кәбілдерді кіргізу құрылғылары.

Кәбілдерді канализацияда төсеу.

Телефондық канализация арналарында электрлікпен қоса, оптикалық сауытталмаған (небронированные) байланыс кәбілдерін орнатады. Канализацияда кәбілді орнатуға кіріспес бұрын, құбыр арналырының сәйкес дайындығын жүргізу қажет.

Дайындық жұмыстары  «арналарды алдын ала дайындаудан» басталады, ол соңдарына винттік  штырьлары мен втулкалары бар металл қуыстысы  таяқшадан ( жиі дюралюминилік) жасалуы мүмкін. Таяқшаларды тізбектеп бірінен кейін бірін бұрайды және арнаға енгізеді.  Бірінші таяқша соңына ұштықты ( наконечник) бұрап бекітеді.Ұштық көрші құдықшада көрінгенде, оған диаметрі 3 мм болаттан жасалған проволканы қыстырып, таяқшаларды біртіндеп бұрап шығара отырып кері итереді. Барлық таяқшалар шығарылғаннан кейін, арнада қалған проволка – дайындық ( заготовка) болып табылады.Егер дайындық канализацияның түзу сызықты бөлігінде жасалса, онда таяқшаларды бұрап шығармай-ақ, келесі пролет арнасына өткізеді. Арналарды таяқшалармен дайындау тәсілі көп еңбекті талап етеді, дегенмен ол қосымша механизмдер мен жабдықтарды қажет етпейді.

Сонымен қатар пневматикалық арнаөткіш, серпінді болат лента, полиэтилен түтік, шыныпластик шыбықшалар көмегімен дайындық жасау тәсілдері белгілі.Егер дайындық бос емес арналарда жасалса, онда орнатылған кәбілдердің зақымдалуын болдырмайтын шараларды қабылдау керек. Дайындау жұмыстарынан кейін  арнаның дұрыстығын (исправность) тексереді. Ол үшін дайындыққа (заготовкаға) пробалы  цилиндірді қыстырып,  ал цилиндрге диаметрі арна диаметріне тең металл щетканы қыстырады. Пробалы цилиндр арна арқылы өте отырып, құбырлардың түйіскен түіскен жеріндегі томпақтарды (наплывы) жояды, ал щетка арнадан кішкене қоқыс пен топырақ қалдығын жояды.  Арна қатты лас болған кезінде, оны арнайы бірінші таяқ ұшына бұралатын жандары өткір қалақпен тазалайды.

 

 

 

1 – кәбіл;

2 – құдық;

3 – құбырөткізгіш;

4 – шұлық;

5 – компенсатор;

6 – блок;

7 – кәбілдік тізелік;

8 – жүкшығыр.

 

12.1 сурет-  Кәбілді тарту сұлбасы

 

Арналардың жөндігін тексергеннен кейін, кәбілді тартуға кіріседі. Көлемі 100 жұпқа дейін кәбілдерді, әдеттегідей, канализация пролеттеріне қолдан таратды. Ауыр кәбілдерді тетіктер арқылы келесідей созады.

 Кәбілдік арбаны немесе кәбілі бар тағана-домкраттарды (козлы-домкраты)  тарту бағытындағы құдыққа орнатады (8,2 сурет қара). Бұл кезде кәбіл құдыққа міндетті түрде барабан төбесінен келуі керек. Кәбілдік машинаны немесе жүкшығырды (лебедка) екінші құдыққа орналастырады. Жүкшығырдың болат арқанын заготовкамен қосып, кәбілі бар барабан орнатылған  құдыққа тартып шығарады. Арқан соңын шеткi құрыштан жасалған шұлық көмегімен кәбіл соңымен қосады,  содан кейін жүкшығармен кәбілді арнаға тартады.

Құдықта кәбіл соңын тарту үшін тесіп өткен (сквозной) кәбілді шұлықты қолданады, ал кәбілді аралық құдыққа тарту үшін- ойып жасалған (кесілмелі (разрезной)) шұлықты қолданады. Кәбіл бұралуын болдырмас үшін, арқанды бұралу компенсаторы көмегімен шұлықпен жалғайды, кәбіл қабығының арна саңылауының шетінен  зақымдалуын болдырмас үшін,  оған алмалы-салмалы ( разъемный)  сақтандырғыш втулканы немесе кәбілді тізені (колено) орнатады. 8.3-суретте құбырға ( трубопровод) кәбіл созуға арналған негізгі құрылғылар көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

а – кәбілдік шұлықтар (1 – ақырлы; 2 – өтулі; 3 – кесікпен);

б бұрау компенсаторы ;

в сақтандырғыш втулкасы;

г – кәбілдік тізелік.

 

12.2 сурет- Құбырөткізгіштің ішіне кәбілді тарту құралдары

 

Созғаннан кейін, кәбіл соңдарын жақсылап бітейді және консольдарға жинақтайды. Қыс мезгілінде қабықтары қорғасыннан жасалған кәбілдерді -200С-қа дейін  температура кезінде, ал қабықтары пластмассадан жасалған кәбілдерді -100С-тен төмен емес температура кезінде созуға (тартуға) болады.

 

Көпірлер, ғимарат қабырғаларына кәбіл орнату және тіреулерге ілу. Көпірлерге кәбілдер орнату.

 Қала бойында байланыс кәбілдерінің өзен арқылы орнатылуы, әдетте, көпірлер бойымен жасалады. Кәбілді орнату тәсілі көпір габариттері мен конструкциясына тәуелді және әрбір жағдайда жеке жобалық шешім ретінде анықталады. Әдетте, кәбілді қарапайым телефондық канализациядағыдай,  жаяу жүру бөлігінің астынан өтетін құбырларда орнатады. Құбырларды көпірдің жаяу жүру бөгігінің астына бір немесе екі қатар қылып жинақтайды. Көпірдің екі жақ бөлігінен, көпірде жинақтауға арналған құбырларды шығаратын құдықтарды құрастырады (орнатады).  Көпірдің пролетты бөлігінің үлкен ұзындығы кезінде, тротуарларда арнайы бақылау құрылғыларын жасайды.

Кәбілдерді құбырға орнату мүмкін болмаған жағдайда, оларды көпірдің шет жағына немесе жаяу жүргінші бөлігінің астынан бекітілетін отқа төзімді науаларға ( желоб) орнатады. Егер көпір арқылы бір кәбілді орнату қажет болса, онда оны көпір фермосына бекітілетін тросқа ілуге болады.

Вибрация әсерінен, көпірге орнатылған кәбіл қабықтары тез ескіріп, құртылады ( әсіресе қорғасыннан жасалған). Вибрация әсерін азайту үшін амортизациялық құрылғыларды қолданды. Мұндай құрылғылар қатарына, құмнан, резиналы ұнтақтан жасалған серпімді негіздер, арнайы пружиналы амортизаторлар жатады . Көпірге кәбілдерді, муфт монтажын болдырмас үшін, мүмкіндігінше бір құрылыстық ұзындықпен орнатады. Кәбілдің көпірден жағалауға өткен жерлерінде топса ( петля) түрінде қор (запас) қалдырады.

    Ғимарат қабырғаларына кәбіл орнату. Тарату желісінің енгізу кәбілдерін орнатқан кезде, тарату кәбілдерін ғимаратқа  сыртқы қабырға бойымен енгізіп, ары қарай қабырғамен ашық орнату жолымен екінші этаж деңгейінде әрбір подъезге тармақталуына жиі тура келеді. Жер асты құбырынан ғимараттың сыртқы қабырғасына кәбілді шығару, ішкі диаметрі 50мм болатын иілген болат трубасы арқылы жүзеге асырылады. Бұл трубаның жерасты  асбестоцементті трубамен түйіндесуі бетон немесе ағаш тығынның (пробка) көмегімен жасалады. Жерасты канализациясынан кәбілдің ғимарат қабырғасына шығарылуын сыртқы диаметрі 63мм болатын, құдықтан қабырғаға дейін, қабырғаға шығардағы иілуімен қоса бір ұзындықты, полиэтиленді трубалармен де жасауға болады. Тігінен орнату бөліктерінде кәбілді биіктігі 3м-ге дейін болатын болат науалармен механикалық зақымданудан қорғайды.

Оптикалық кәбілдердің монтажы.

ҚТС-те оптикалық байланыс кәбілдерін станциялар арасындағы байланыс жолдарында қолданады және телефондық канализацияда орнатады, сондықтан  кәбілдің байланыс муфтыларының  монтажы, негізінен, кәбілдік құдықтарда жүзеге асырылады.

ТО-ны (талшықты оптика) өсіруге (тұтасып кетуге) дайындық. ТО-ны өсіруге дайындау процесі, талшықтың біріншілік қорғаныс-беріктегіш қабатын шешу операциясы мен талшықтың жақсы өңделген торцілік бетін алу үшін жүргізілген жарудан, сонымен қоса қорғалған соңдарын ерітінді сіңірілген (спирт) жұмсақ материалмен отбиркілеуден тұрады.

Қазіргі кезде Отандық өндіріспен шығарылатын ОК-де тек эпоксиакрилатты біріншілік қорғаушы-беріктегіш қабаты бар ТО-лар қолданылады. Мұндай қабатты механикалық немесе химиялық тәсілмен жоюға болады.

Эпоксиакрилатты қабатты механикалық тәсілмен жою үшін, негізгі жұмыс элементі қалыңдығы 0,3мм болат жүздер ( лезвия) болып табылатын  аспап қолданылады.  Қорғаныс қабатын бір өтуден жойған жөн. Бұл жағдайда жарық өткізгіш (световод ) бетінің зақымдалуы минималды болуы керек.  Тазартудың күшін жақсылап таңдау қажет, бұл машықтану мен күнделікті жаттығуды талап етеді. Қабатты жоюдың механикалық тәсілі сваркалы (дәнекерлегіш) косу беріктігінің 10%-ға жуығын азайтады.  Қабатты тілу және ары қарай оны созу ТО бетінде, құрал пышағының сырғанауы мен  шыны бетінен қабаттың сыдырылуынан болатын фрикциондық күштер нәтижесінде кішігірім зақымдануларды болдырады.  Қорғалған ТО-ны сваркалы аппарат ұстағыштарына бекітеді, бұл да оның бетін зақымдайды.  

Көрсетілген кемшіліктері жоқ, эпоксиакрилатты қабатты белгілі бір температураға дейін қыздырылған ерітінді көмегімен химиялық тәсілмен шешу, айтарлықтай ыңғайлы болып табылады. Бұл мақсатта арнайы УН-1 типті қыздыру құрылғысын пайдаланған дұрыс. ТО соңын қыздырылған ерітіндіге батырып ( мысалы, ацетон), белгілі уақыт аралығында ұстап тұрады (негізінен 20...25 с арасында). Қабат ісінеді, жарық өткізгіш  устінен ажырайды және  механикалық жолмен таза жұмсақ  ветош көмегімен оңай шешіледі.

ТО-ның жақсы өңделген торцтық бетін алу үшін, жару операциясын жүргізеді: біріншілік қабаты жойылған жарық өткізгіш  бетіне кертуді (насечка) оған тізбектей қосымшаланған берілген жердегі жарылыстардың өсуі мен жарық өткізгіштің сынуын тудыратын созғаш, игіш немесе осы жүктемелердің комбинациясын жүргізеді. Торцтық бет жазық, тегіс және ТО осіне перпендикуляр болуы керек. Жару кезінде торц бетінің айналы болуы (кескіш қысымы оптималды және ТО диаметрі номиналдыға жақын), қабырғалы және толқынды зоналармен болуы (ТО–ға кескіш қысымы таңдалмаған немесе ТО диаметрі номиналды мәнінен ығысып кеткен), үлкен шошақты (выступ)  қамтуы ( ТО диаметрінің номиналдыдан ығысуы) мүмкін. Айналы зона ТО жалғастырудың ең  жақсы жағдайларын қамтамасыз етеді, қабырғалы зона жарылудың тарала бастаған ауданын сипаттайды, толқынды зона алғашқы екеуінің арасында аралық болып табылады.

ТО өсіру тәсілдері. Қазіргі кезде байланыс кәбілдерінің ТО-н қосу үшін ТО-ң сваркасы пайдаланылады. Сварканы электрлік доғасы, оттекті-сутекті оттық, хлорсутекті оттық, СО-лазері, плазмалы генератор көмегімен жүргізеді. Барлық тәсілдердің ішінен ТОБЖ-ны (талшықты оптикалық байланыс жолы) пайдалану мен құрылыс процесінде ОК монтажы кезінде практикалық қолданысқа ие болған тек электрлік доғасы көмегімен сваркілеу ( дәнекерлеу) тәсілі.  

Бірмодалы талшықтардың сваркасы кезінде осьтік және бұрыштық ығысудың аз мәндерін қамтамасыз ету қажеттілігімен байланысты күрделі инженерлік есептерді шешуге тура келеді, мысалы, сваркіленетін бірмодалы ТО-ң осьтік ығысуы 0,1мкм-ден аспауы керек. Біріктірілген бірмодалы ТО-ның ұзыннан жатқан осьтерінің ығысуы бойынша қатаң қадағалануы, жүрекше диаметрі 5...8 мкм болатын талшықтың бұл типі үшін беттік тартылыс күштері дәл түзетуді (юстировка) қамтамасыз ете алмағандығынан.  Бірмодалы ТО-ң түзетуі кезінде мұндай қадағалауларға қолмен қол жеткізу мүмкін емес.

Бірмодалы ТО-ны сваркілеу комплектілерінде арнайы микрожылжығыштары бар  автоматтық түзету жүйелері және басқарудың электронды блогы қолданылады. ТО-ң автоматтық түзету сапасын бақылаудың 2 негізгі тәсілі белгілі.

Бірінші тәсілінде, түзету сапасын ТО  тоғысқан жері (стык) арқылы өтетін оптикалық сигналдың қуат деңгейіне байланысты бағалайды,  ал ТО-ғы оптикалық сәулеленудің кірісі мен шығысы арнайы құрылғыларда талшықтың иілу бөліктері арқылы жүзеге асырылады.

Екінші тәсілінде, бақылау жүйесінің жұмыс принципі келесіге негізделген: егер жарық орамы (пучок) ТО торцына перпендикуляр түссе, онда жарықтың шағылған ағыны пайда болады, оның қуатының таралу (бөлшектелу) анализі оптикалық қуаттың, демек оптикалық осьтің, максимумын шығаруға және сыну көрсеткішінің профилін анықтауға мүмкіндік береді.

Әдетте, бірмодалы ТО-ның сварка тәсілімен жасалған, автоматикалық сваркілеу аппаратымен жасалған тоғысқан жерлеріндегі шығындар 0,05...0,01 дБ-ді құрайды.

Оптикалық кәбілдердің (ОК) алмалы-салмалы қосылысы. Алмалы-салмалы қосқыштар  ақырғы тармақтағыш ( разделочных) муфтыларда, 19 дюймдік полкаларда және аралық кросстарда қолданылады.

Жапондық NTT фирмасының дизайнымен жасалған SC қосқышы ең перспективті болып саналады және ТОБЖ-мен байланысты барлық салаларда пайдаланылады. ST қосқышы деректер тарату желілерінде қолданылады.  Оюлық (резьбалық) FC қосқышы көбінесе бірмодалы талшықпен қолданылады,  бірақ  SC-ке қарағанда ыңғайсыздау, бұған қоса оның дуплексті аналогы жоқ.

Сондықтан байланыс жолы үшін SC  және ST  типті қосқыштарды қолдану мақсатқа лайық.  SMF талшығы үшін SC  қосқыштарын қолданған кездегі әкелінетін шығындар 0,5дБ-ден төмен көрсеткішті құрайды; SMF талшығы үшін  ST  қосқыштарынікі 0,7дБ-ден төмен көрсеткішті құрайды. [7, с. 44].

Әртүрлі типті алмалы-салмалы қосқыштардағы шығындардың типтік міндері 12.1-кестеде келтірілген.

Талшықты жарық өткізгіштердің алмалы-салмалы қосылысының негізгі түрлерінің параметрлері [11].

 12.1 кесте

Коннектор түрі

Ұштық

тың материалы

 

 1,3 мкм толқын ұзындығындағы орташа жоғалтулар, дБ

көпмодалық

бірмодалық

ST

керамика

0,25

0,3

SC

керамика

0,2

0,25

FC

керамика

0,2

0,6

биконыстық

пластмасса

0,7

-

SMA

болат

1,0

-

MIC (FDDI)

керамика

0,3

0,4

 

Қосқыштың бір типінен екіншісіне өтпелі розеткаларды қолданған жағдайда шығын мәндері керамикалық ұштығы бар бір ST –коннектормен  енгізілетін шығындарға тең деп қабылданылады.

Жалғаушы-үлестіргіш (коммутационды-үлестіргіш) құрылғылар. Муфта. Коммутациялық – үлестіргіш құрылғылардың конструкциясына қойылатын негізгі талаптар, мыналар:

1)                Оптикалық кәбіл сәулежолдарын (световод) механикалық зақымдалудан сенімді қорғау;

2)                Кәбіл соңдарын бекіту мүмкіндігі;

3)                Талшықтың техникалық қорының берілген радиус иілісін (изгиб) сақтай отырып, дәнекерленген қосқыштардың қорғаныс гильзаларын және механикалық сплайс корпустарының (егер олар бар болса) корпуста орналастыру ыңғайлылығы. Бұндай қорды керек ету шарты біріктірілген талшықтарды муфта корпусынан шектен тыс шығару қажеттілігінен туындайды. Мысалға, балқытып біріктіру (сварочный) аппаратына орнату үшін және де қандай да бір ақауларды тапқан жағдайда қайталап дәнекерлеу мүмкіндігін қамтамасыз ету қажеттілігі үшін;

4)                Жөндеу және профилактикалық жұмыстар уақытында талшықтарға, сплайстарға, резеткаларға және коннектордың ағытпа қосқыштарына ыңғайлы және қарапайым қол жеткізуін тудырады;

5)                Коннекторлардың және резеткалардың оптикалық ағытпа қосқыштарына қосылуды қамтамасыз ету;

6)                Оптикалық порттардың қаттамаларының (упаковка) жоғары тығыздығы және үлкен сыйымдылығымен үйлескен жақсы жалпы габоритті (массагаборитті) көрсеткіштері.

Сыртқы кәбілдер төсеулерін (прокладка) дәнекерлеу үшін аралық (сызықты) қорғаныс муфталары қолданылады. Муфтаны орнату қажеттілігі ― зақымдалған кәбілдерді жөндеу кезінде және де үлкен сыйымдылықты кәбілден екі немесе одан да көп кіші сыйымдылықты кәбілге өткен кезде туындайды.

Муфталар – талшықты сәулежолдардың технологиялық қорларын орналастыруды, арнаулы (специальный) кассеталарға қорғаныс гильзаларын және сплайз өсірім  жатқызуды (укладка) және де механикалық зақымданудан сақтауды, оптикалық кәбілдің ішкі көлемін ылғалдың әсерінен қорғауды қамтамасыз етеді. Жөнделген (смонтированные) муфталар кәбілді канализация құдықтарында және коллекторларда жатқызылады (устанавливаются). Жер астына, саз батпаққа немесе 10м-ге дейін тереңдікке су түбіне тікелей орнатуға рұқсат ететін нұсқалары бар, сонымен қатар әуелік байланыс жолдарының бағаналарына асу үшін арналған.

Муфта негізінде цилиндр немесе параллелипипед пішіндес полимерлі немесе металл корпустан қаланады. Оның ішінде кәбілдің механикалық бекіткіштері (фисаторы) және оптикалық өсірім жатқызуға арналған кассеталар жаймалары (лоток) орнатылған. Муфта құрылымында ішкі көлемнің герметизация элементтері және де сауытталған және бекітілген кәбіл элементтерін қамтамасыз ету қарастырылады (8.6 суретке қара).

Муфта корпусы ұзынан бағытталып бөлінген екі бөлімнен тұруы мүмкін. Төменгі бөлімі кассеталар жаймасы үшін құрастыру негізі ретінде қолданылады, ал жоғарғы бөлімі қақпақша (крышка) функциясын атқарады. Мұндай корпустарда жиі сыртқы қабырға қатаңдығы (внешние ребра жесткости) кездеседі. Муфта корпусының екінші нұсқасы тұтас цилиндр түрінде ұсынылады. Ол сәулежолдарды жатқызу және дәнекерлеу операциясын аяқтағаннан кейін жаймаға жылжиды. Мұндай корпус әдетте екі жақтан корпустық өткелдермен бекітіледі.

 

 

1 – оптикалық кәбіл;

2 – талшық;

3 – өсірім;

4 – термосалғыш муфта.

 

12.3 сурет-  Кәбілдік муфта

 

Металл корпусты аралық муфталардың жұмыс істеу температурасының диапазоны  - 40-тан  +500С –ге дейін. Ал полимерлі корпусты муфталарды пайдалану температурасы -600 С-ге дейін жетеді.

 Муфтаны герметизациялау суық және ыстық әдістермен құйып тұратын (заливочный) масса, термоотырғызу  түтіктері, төсеулер мен манжеттер және де әдейі арналған мастиктер мен герметизациялаушы ленталар көмегімен жүзеге асырылады. Муфталардың кейбір түрлері олардың құрылымында жоғарғы сапалы герметизацияланған төсеулер мен манжеттердің болуынан және бүйірлерінде қақпақтардың бекітілуінен қайта-қайта жинау мен бөлшектеуді рұқсат етеді және осының нәтижесінде жұмыста артығырақ технологиялы болады.

Оптикалық кәбілде (ОК) қосқыш муфталарды (соединительных) құрастыру кезінде су асты өткелдерде металл сымдарды электрлік қосу үшін, кәбіл ұзындығын құрылыстық қосумен және механикалық беріктілікті қамтамасыз ету үшін екі фланецтік дисктерден және олардың арасында бекітілген түтіктен тұратын арнайы каркас қолданылады.

Талшықты-оптиканың сенімді жұмыс істеуіне тәуелді болатын өте маңызды кезең, олардың кассетаға салынуы және қорғаныс гильзаларын бекіту болып табылады. Бекіткіш араларынан гильзалардың түсуін алдын алу үшін жабысқақ полизобутиленді компаундтың азғантай мөлшерін енгізеді. Кассетаны қақпақпен жабады және екі жерден жабысқақ лентамен бекітеді. Сол мезгілде оған жөнделген муфтаға паспорт жабыстырады.

       Байланыс кәбілдерін енгізу құрылғысы.

ГТС-тың негізгі ақырғы құрылғылары телефондық станцияның (қорғау жолақтары, рамкалар, бөлгіш блоктар) және тармақтағыш  шкафтардың (кәбілді бокстар) кросс бөлмесінде орналастырылады.

Телефондық станция ғимаратына байланыс кәбілдерін енгізу әдісі: сиымдылыққа және станцияның орналасуына, сонымен қатар сызықты қондырғыларды ғимарат ішінде орналастыруға тәуелді болады. Үлкен сиымдылықты станциялар үшін байланыс кәбілдерін әдетте кәбілді шахталар арқылы енгізеді (12.4 суретке қара).

Ереже бойынша кәбілді шахталарды телефондық станциялар ғимаратының жертөле (подвал) бөлмелерінде тікелей кросс бөлмесінің астында орналасады. Станцияның жанында әдетте екі станциондық құдық тұрғызады. Олар асбестоцементті құбырларды енгізу блоктарын шахтамен байланыстырады. Кейбір жағдайларда станциондық құдықтарды коллекторлы немесе туннельді шахталармен байланыстырады. Енгізу блоктары, коллекторлар мен туннельдер станциондық құдықтар жағына еңістелуі (уклон) керек. Шахтаны кронштейндермен  және консольдармен жабдықтайды, олардың үстінен магистралды кәбілдерді төсейді. Шахтада магистралды және шахтааралық  енгізу кәбілдеріне газ өткізбейтін муфталарды орнатады. Ол кәбілді ауаның артық қысымда бар болу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Осы жерде үлкен сиымдылықты кәбілдерді тежегіш (стопорные) кәбілдерге муфта қолқаптарында пайкіленеді. Олар сосын пакеттерге топталады, кросс бөлмесінде орналасқан ақырғы құрылғыға  этажаралық асып түсудегі (перекрытиях) құбырлар таратады.

Егер телефондық станцияның кросс бөлмесі шахтадан бірнеше этажға жоғары орналасса, онда енгізу кәбілдерінің тежеуіштерге пайкіленуі шахтаның үстіндегі бөлмеде жүргізілуі мүмкін. Ол бөлме қолбақтық (перчаточный) деп аталады.

 

 

1 – ендіру блогы;

2 – газкіргізбейтін муфталар;

3 – тармақтағыш муфталар (қолбақтар);

4 – жүзжұптық кәбілдердің дестелері;

5 – патрубкалар;

6 – ақырғы кәбілдік құрылғы.

 

12.4 сурет-  Шахта арқылы станцияға кәбіл ендіру

 

Кішкентай сыйымдылықты станцияларда шахталар орнына түзушелер қолданылады. Оларда кәбілдерді ақырғы құрылғыларға тікелей пайкіленеді және жаратады.

Станцияның ғимаратына канализация кәбілінен судың және газдың кіруін болдырмау үшін барлық бос және бос емес енгізу блоктарының арна (канал) кәбілдерін ағаш тығындармен және майы сіңген саңылаусыз бекітілуі керек.  

Тармақтағыш шкафтар магистралды кәбілдердің жұптарын үлестіргіш кәбілдер жұптарымен бірге байланыстыруда орналастырады. Қазіргі уақытты тармақтағыш шкафтарды негізінен ғимататтар, жертөлелер ішіндегі коридорларда немесе арнайы бөлінген бөлмелерде орналастырады.

Шкафтарды сыртқа орнату да рұқсат етіледі. Ішкі шкафтарды темір- бетонды немесе кірпішті негізде жасалынған мүмкіндігінше күрделі қабырғаларды орнатады. Тармақтағыш шкафтарға (шкафты құдықтар) тармақталу жасалатын кәбілді ККС-4 типінде болуы керек. Егер шкафтық құдықтың, шкафқа дейінгі арақашықтығы 35 метрдей болса, онда құбырларды құдықтан тікелей шкафқа бағыттайды. Сыйымдылығы 1200 жұп шкафтарға 4 құбыр, ал сыйымдылығы 600 жұп шкафтарға 3 құбыр салынады. Қомақты (значительный) арақашықтық кезінде шкафтың жанына немесе оның астына ККС-2 типті   орнатады.

Қалааралық байланыс жолын құрастыру.

Байланыс жолын төсеу үшын трасса (жол) таңдау. Кәбілді жол трассаның тиімді нұсқасын таңдау кезінде сызықты құрылыс байланыс желісінің қымбат және күрделі бөлімі болып табылатынын ескереді. Сондықтан да жобалау кезінде жолды құру және жұмысқа пайдаланудың меншікті шығындар салмағын кішірейтуге, оның тиімді және сенімді жұмысына  ерекше назар аударылуы тиіс. Минималды шығындарға ұзындығы кіші трассаны таңдау және әсіресе құрылыс жұмыстарының көлемін кішірейте отырып, қол жеткізуге болады (механикалық емес). Сонымен қатар коррозия мен механикалық әсерден байланыс жолдарын қорғауға шығындарды төмендету арқылы. Жол трассасын таңдау кезінде жұмысқа пайдалану ыңғайлылығын, қызмет көрсететін және қызмет көрсетпейтін көрсеткіштер (регенирациондық) пункттерін орналастыру үшін жер көлемінің жарамдылығын ескеру қажет.

Трасса басым түрде автомобильды-топырақты (грунтовых) жолдар бойымен таңдалынады. Ерекше жағдайларда маңызды түзету үшін, трасса олардан алшақ болуы мүмкін және рұқсат етілген жақындауды қадағалап жолдардың бойына төселінеді. Сонымен қатар арнайы оптикалы кәбілдерді темір жолдарда немесе электртарату жолындағы тіреуіштерге әуедегі аспалылық (воздушной подвески) әдісін қолдануға мүмкіндік бар.

Трассаны таңдау кезінде трасса бойындағы қызмет көрсететін күшейткіштер (регенерациондық) пункттері (ҚКП) бірмезгілде орнатылған үлкен елді мекендерді қалааралық байланыспен керек етуді ескеру қажет.

Кеме жүзетін және ағынды өзендер арқылы өтетін жерлер, кемелер якорьларын тастайтын жерден немесе топталған ағымды орманнан алыс жерден таңдалынады. Басым түрде жайпақ (пологими) жаға жай және тегіс түбі бар, кішірек енді өзен бөлігі механизделген төсеуді қамтамасыз ету үшін таңдалынады. Трасса магистралды тас жол,  жол көпірлерінен және теміржол көпірлерінен өзен ағысынан төмен 300м-дей қашықтықта, ал тас жол көпірлерінен және жергілікті мәнді жер жолдардан 50м-дей қашықтықта орналасуы қажет. Негізден 300м қашықтықта кеме жүзетін және ағынды өзендер арқылы төсеу кезінде резервті кәбіл қарастырылады. Өзен арқылы өтулер кәбіл төсеуші көмегімен, жаға-жайдан алдын ала жоспарлау арқылы  тартылған арқан жүзеге асырылады.

Абат (благоустроинными) көшелері бар қала территориясында телефондық канализацияда кәбіл төселеді, сонымен қатар берілген канализацияны максималды түрде қолдануға ұмтылу керек. Елді мекен сызығында жаңа канализацияны жасауды және сауытталған кәбілдерді төсеуді басым жағдайда тратуар астында немесе көшенің пешеход бөлімінде қарастырылуы қажет. Қысылған жағдайда кәбілдер құрылымының жақын орналасуынан, коммуникациямен қиылысуынан телефондық канализацияны және кәбілдерді төсеу жұмыстары қолмен жасалынады.

Қатты қаптаулы автожолдардың қиылысуы, топырақ жолдары арқылы кейін кірпішпен қорғайтын екі асбестоцементті құбырларды төсейтін (негізгі және резервті) көлденең бұрғылау әдісімен кәбіл төсеуші көмегімен жүзеге асырылады.

Жергілікті жерде кәбілді бекіту үшін темір-бетондық қатқан (замерных) бағаналарды орнату қарастырылады. Егер талшықты-оптикалық кәбілдер топырақта тікелей төселетін болса, мақсатталған табылуы мүмкін болатын кәбіл трассасын анықтаудың келесідей әдістері қоданылады: таңбалық жүйе сияқты жердегі бағаналарды орнату; кәбілмен бірге бір мезгілде оның орнын анықтайтын арнайы сымдарды төсеу; немесе бітік (стростки) бар жерлерде арнайы таңбаларды орнату.

АТС-тың ақырғы пунктіне жоспарланған кәбілді енгізу кәбілді канализацияның бар болған блоктарының бос каналдарында жүзеге асады.

Таңдалған трассаны ескере отырып оптикалық кәбілді төсеу және жөндеу. Оптикалық-талшықты байланыс жолын құрған кезде, келесідей жұмыстар атқарылады:жолды бөлу (разбивка); кәбілдерді және материалдарды трассаға жеткізу; енгізу құрылғыларын, кәбілдерді сынау, төсеу және жөндеу. Кәбілдерді қала шегінде төсеу кезінде кәбілді канализация құрастырылады, далалық жағдайда кәбіл тікелей жер түбіне 1,2 м тереңдікке қойылады.

Құрастыру кезінде кәбілді канализацияда немесе топырақ төсеудің, оптикалық кәбілді жөндеудің сұрақтарын шешеді, талшықты  оптикалық байланыс жолын судан, найзағайдан, кеміргіштерден қорғау шамасын құрастырады.

Қалааралық оптикалық кәбіл топырақтың ішіне төсеу үшін, қазірзгі уақытты үш әдіс қолданыс алды: кәбіл төсеуші көмегімен төсеу, ор жолдарды (траншей) төсеу және пластмас құбырларды кәбілдерді төсеу.

Орсыз жол кәбіл төсеуші көмегімен кәбілді төсеу әдісі жоғарғы өнімділігінің және тиімділігінің арқасында негізгі болып табылады. Ол шайып кетілген бедерлі (рельефті) жерлерде және әр түрлі топырақты трассаларда кең қолданылады. Төсеу үшін активті және пассивті жұмыс мүшелері бар кәбіл төсеушілер пайдаланылады. Пышақты кәбіл төсеуші көмегімен топырақта жіңішке саңылау кесіледі және кәбіл оның түбіне берілген  0,9…1,2м  түбі тереңдігіне жатқызылады. Кәбіл барабаннан кәбілбағыттаушы кассетаның шығысына дейін бойлық созылады, көлденең сығылуы және иіліс ықпалына ұшырайды. Ал вибрациондық кәбіл төсеушілерді қолданған кезде вибрациондық әсерге ұшырайды. Топырақ сипаттамаларына, жергілікті жер рельефтеріне және кәбіл төсеушінің құрылымы мен техникалық жағдайына тәуелділігіне байланысты және де оның жұмыс істеу режиміне байланысты кәбілдің жүктемелері кең шамада өзгеруі мүмкін.

ОК-ді бульдозермен төсеуден бұрын трассаны жобалау міндетті болып табылады.Трассаның бейімі (уклон) және көтерілуі 300-тан аспауы тиіс. ОК-ді  күрделі  жерлерде төсемес бұрын топырақтардың алдын ала қопарылуы міндетті. Алдын ала қопарылудың мақсаты -  кәбілді зақымдайтын жасырын кедергілерді табу. Осындай кедергілерді тапқаннан кейін бұл бөліктегі топырақтар жарылыс және бұрғылау жұмыстары көмегімен, орларды өңдеуге арналған механизмдер мен машиналар, т.б. көмегімен өтзкізіледі.

Кәбілді төсеу тұрақты оптикалық бақылаумен жасауға ұсынылады. Бақылау ТО кәбілдердің өшуін, оптикалық тестер, оптикалық рефлектометр және басқа да аналогты өлшеуші құрал жабдықтар көмегімен өлшеу нәтижесінде жүзеге асырылады.

Жерасты коммутация өткелдері арқылы оптикалық кәбіл төсеу. Тас жол, темір жолдардың, өнімөткізгіштердің және басқа да коммуникация қиылысында ОК-ді ашық және жабық (бұрғылау, көлбеу төсеу) әдістерімен асбоцементті немесе пластмас құбырларға тартады. Ереже бойынша кедергілер астында құбырларды төсеу, қиылысу ауданына кәбіл төсеуден бұрын жүргізіледі. Сонымен қатар ОК кесуге міндетті емес әдістерді артық көру керек. Кәбіл төсеуші кедергіге жақындаған кезде ОК-ді барабанға орайды және «сегіздік» әдісімен жатқызады. Сосын кәбілді кедергілер астымен дайындап қойған құбырға тартады, қайтадан барабанға орап, кассетаға зарядтайды және төсеуді жалғастырады.

Егер жерасты кедергілері арқылы құбыр төселмесе, онда оптикалық кәбілді кеспей келесі әдіспен төсеуге болады. Кедергі астынан шұңқыр (котлован) қазып алады да, кәбіл төсеушідегі кәбілді алмалы-салмалы кассетадан босатып, оптикалық кәбілі бар барабанды шешеді де кедергі алдындағы козелға орнатады. Кәбіл төсеушіні кедергіден кейін жылжытады, шұңқырға пышақты түсіреді, кедергі астында алдын ала тартылған оптикалық кәбілді кассетаға салады және төсеуді жалғастырады. Кәбілді иілуден сақтау үшін кедергі астынан кәбілді буын (кәбілное колено) немесе роликтерді орнатады. Сонымен бірге козелдарда орнатылған барабаннан және жер үстімен жүретін кәбілдердің еркін таралуын қамтамасыз ету керек.

Қиылысу жерлерінде жұмыстың еңбек сиымдылығын қысқарту үшін қысқаөлшегіштер деп аталатын ОК-дің қысқартылған құрылыс ұзындықтары ұсынылады.

ОК-ді судағы кедергілері арқылы төсеу. Өзендерді, көлдерді, каналдарды, жасанды су қоймаларын, саз батпақты, жылғалды (ручей) кесіп өтуге тура келгенде суасты төсеу жерасты төсеудің кесіндісі немесе бөлігі ретінде қарастырылады. Кеме жүзетін көлдер арқылы байланыс кәбілдерін төсеудің қазіргі нормаларына сай 3м тереңдікке дейінгі ағызу және кеме жүзбейтін өзендерде 1м-ге дейінгі минималды тереңдікпен өткізіледі. Су қоймаларын пйдаланатын ұйымдармен келісілген бойынша су қоймасының 8м тереңдігінде қатқыл тереңдікте төсеу рұқсат етіледі. Кәбілдердің терең емес каналдар немесе көлдер түбіне тереңдету кәбілдің тереңдігінің іскерлік мақсаты және оның көлемі жоба бойынша анықталады.

Бұндай төсеулер үшін элементтері нығайтылған және металл қабықшасы бар оптикалық кәбілдер қолданылады. Бұл кәбілдер артығырақ герметикалы және олардың механикалық сипаттамалары төсеудің дәстүрлі техникалық әдістерін қолдануға рұқсат етеді.

Кәбіл төсеушіні тек таяз суға қолдануда ұсынылады, себебі үлкен тереңдіктерде кәбіл төсеу процесін бақылау мүмкін емес. Топырақтар бұл жағдайда ІІІ категориядан аспауы тиіс.

ОК-ді металл элементтерсіз бөлек су кедергілері арқылы төсеу белгілі бір қиындықтарды шақырады. Мысалы, берілген азғантай жерлерді орын ауыстыру кезінде кәбілдің су бетіне шығу мүмкіндігі шығарылады. Қатты өзен ағысы кезінде жүктеменің деңгейі рұқсат етілген деңгейден аспауын бақылау  керек. Сондықтан да кәбілді төсеуді қорғаныс құбыр-сымның қызуымен қолдану және оны тереңдікке орындау ұсынылады. Полиэтиленді құбырлар, ал қауіпті бөліктерде болат құбырлар 1,2 м тереңдікке дейін төселуі мүмкін (жерасты кәбілдері сияқты). Түтікшелерді қолдану артықшылығы кездейсоқ кедергілер мен кездескен кезде (топырақ қопсыту) мүмкін болатын зақымдану кәбілмен емес, құбырмен шектеледі.

Ішкі сулар жолы – кеме жүзетін және балқытпалы су қоймалары өткелі арқылы біріншілік желінің магистралды ОК төсеу кезінде бір-бірінен 300 м қашықтыққа дейін орналасқан екі жорма (створка) (жоғарғы және төменгі) кәбілді төсеу жолымен жүзеге асады. Трассада жалпы мемлекеттік және республикалық мәні бар көпірлер мен автомобильді жолдардың бар болуы көпір арқылы бір кәбілдің төселінуін рұқсат етеді. Сонымен қатар негізгі және кәбілдерде 50% дейін талшықты-оптика қосылады.

Канал төсеудің орсыз жол төсеудің мүмкін еместігінен су кедергілері арқылы өтетін кәбілдер алдын ала өңделген суасты ор жолдарға төселінеді. Ор жол мекеменің жерасты жұмыстарына арналған техникалық әдіспен өңделеді. Кеме жүзетін өзендерде 0,8м-ге дейін тереңдіктегі арналарда экскаватормен өңдеу мүмкін. Үлкен тереңдікте жарма өткелі арқылы жылжитын жүкарба арқан (лебедка тросов) көмегімен экскаваторларды қалқышалы (понтон) орнату қажет.

Байланыспаған және азбайланысқан топырақтарда ОК төсеуге ор жолдарды өңдеудің тиімді әрі қарапайым әдісі гидроманиторлар болып табылады. Олардың көмегімен топырақ шайып кетіледі. Гидроманиторлар 2м-ге дейінгі тереңдіктегі ор жолдарды шайып кетеді, су кедергілерінде 8…12 м шайып кетуді қолданады. Жалпы құрастыру кезінде сүңгуір (водолаз) қолданылады.

 

  

Әдебиеттер тізімі

 

1.  Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988. – 542 с.

2.  Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1990. – 168 с.: ил.

3. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учеб. пособие для вузов/ В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко, В.И. Иванов и др.; Под ред. В.Н. Гордиенко и В.В. Крухмалева. – М.: Радио и связь, 1996. – 344 с.: ил.

4.  Денисьева О.М., Мирошников Д.Г. Средства связи для «последней мили». – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ-НТЦ НАТЕКС, 1999. – 137 с.: ил.

5.  Толковый словарь терминов по системам, средствам и услугам связи./ Докучаев В.А., Иванова О.Н. и др.; Под. ред. В.А. Докучаева. – М.: Радио и связь, 2000. – 256 с.

6.  Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.: ил.

7.   Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999. – 268 с.: ил.

8.   Семенов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. – М.: КомпьютерПресс, 1998. – 302 с.: ил.

9.  Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. – М.: Радио и связь, 1983. – 416 с.

10.  Строительство и техническая эксплуатация ВОЛС./ Под ред. Б.В. Попова. – М.: Радио и связь, 1996. – 176 с.: ил.

11.  Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. – М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999. – 672 с.: ил.