Экспресс-метод определения количественных критериев гибкости кабельных изделий

Page 1
background image

Page 2
background image

КАБЕЛЬ−news / № 5 / май  2009

61

актуально 

Способность  кабельного  изделия  к  изгибу  явля-

ется  его  важнейшим  эксплуатационным  свойством, 
которое  характеризуется  такими  параметрами  как 
минимальный  радиус  изгиба,  допустимое  число  пе-
регибов,  стойкость  кабеля  к  перемоткам  и  осевым 
кручениям при изгибе.

Из всех перечисленных параметров количественно 

определены все критерии, кроме собственно гибко-
сти, от которой и зависят все остальные нормирован-
ные характеристики кабельных изделий. В основном, 
кроме редких случаев нормирования момента изги-
ба кабеля, понятие гибкости кабеля определено ка-
чественно. 

В  [1]  дано  определение  гибких  радиочастотных 

кабелей по конструктивному исполнению проводни-
ков. К гибким, отнесены кабели с многопроволочны-
ми внешними проводниками. 

В  стандарте  МЭК  60966-1  [2]  введены  такие  поня-

тия как гибкая, полугибкая и полужесткая кабельные 
сборки  (cable  assemblies),  которые  отражают  экс-
плуатационные возможности изделия в виде радио-
частотного  кабеля  армированного  соединителями 
как  единого  целого.  К  гибким  отнесены  кабельные 
сборки, в которых кабель может подвергаться много-
кратным изгибам. 

Различные  материалы,  используемые  для  изо-

ляции и оболочки кабельных изделий, имеют раз-
личное  сопротивление  изгибу,  поэтому  кабель  в 
оболочке  из  поливинилхлоридного  пластиката, 
будет более гибким, чем кабель в оболочке из по-
лиэтилена  или  фторопласта,  а  такой  же  кабель  в 
оболочке  из  кремнийорганической  резины  будет 
более  гибким,  чем  кабель  в  оболочке  из  поливи-
нилхлоридного  пластиката.  На  гибкость  кабеля 
будет  влиять  и  конструктивное  исполнение  его 
элементов  и  габариты,  тем  не  менее,  все  эти  кон-
струкции  объединяет  одно  свойство:  кабели  об-
ладают  способностью  к  мгновенному  изгибу  на 
собственный  радиус  (диаметр)  под  весом  соб-
ственной тяжести. 

Исходя  из  вышеизложенного,  введем  параметр, 

который определим как коэффициент гибкости кабе-
ля, который представим в виде отношения диаметра 
кабеля по оболочке к диаметру собственного изгиба 
кабеля метровой длины: 

F

/2

Rc

(1)

где 

Rc

 — собственный диаметр изгиба кабеля, мм;

 — диаметр кабеля по оболочке, мм.

Экспресс-метод определения количественных 
критериев гибкости кабельных изделий

Ковалева  Ольга  Михайловна  родилась  11  августа  1952 

года.  Выпускница  кафедры  ЭТМиК  Московского  энергети-
ческого  института.  После  окончания  института  в  1978  году 
работала  в  отделе  радиочастотных  кабелей  Особого  Кон-
структорского Бюро Кабельной Промышленности. 

1978–79  —  инженер.  1979–1983  —  инженер-технолог  3 

кат. 1983–1988 — инженер технолог 2 кат 1988-1993 -веду-
щий инженер-конструктор. 

1993–2000  г.  —  начальник  лаборатории.  В  лаборатории 

под ее руководством впервые в кабельной промышленности 
была  осуществлена  поставка  комплекта  кабельных  сборок 
(кабелей с соединителями как единого изделия) для борто-
вых АФУ системы глобальной связи комплекса «Ямал-100». 

2000  по  2003  год  —  главный  конструктор  направления 

ГУП  «Геофизика-Кабель».  2003  по  2008  год  —  главный  кон-
структор направления ООО НПП «Спецкабель».

В настоящее время занимается индивидуальной трудовой 

деятельностью в области разработки отечественных кабель-
ных изделий.

Ольга Михайловна Ковалева 


Page 3
background image

КАБЕЛЬ−news / № 5 / май  2009

62

актуально

При  измерениях  отрезок  кабеля  метровой  длины 

может  быть  закреплен  консольно,  тогда  непосред-
ственно  после  установки  измеряется  радиус  изгиба 
как  расстояние  от  вертикальной  оси  крепления  до 
точки выхода кабеля на прямой участок (Рис.1), либо 
отрезок  двухметровой  длины  перебрасывается  че-
рез стержень, тогда проводится измерение собствен-
ного диаметра изгиба.

Зная  собственный  радиус  изгиба  кабеля  и  массу 

одного метра кабеля можно определить с достаточ-
ной степенью точности момент силы, необходимый 
для  изгиба  кабеля  на  собственный  радиус  по  фор-
муле:

М 

= 9,8 × π × 

Rc 

× 

m

 × 10

-3

 /2, Н×м 

(2)

Где, 

m

 — масса одного метра кабеля в кг;

Rc

 — собственный радиус изгиба кабеля в м.

В  таблице  1  приведены  характеристики  радио-

частотных  кабелей,  измеренные  и  рассчитанные  по 
приведенной выше методике.

Измерения  проводились  на  радиочастотных  ка-

белях различного конструктивного исполнения, все 
рассмотренные образцы выбраны случайным обра-
зом:

-  образец  кабеля  с  многопроволочным  внутрен-

ним проводником, спиральной изоляцией из фторо-
пластового корделя с многопроволочными внешним 
проводником  и  экраном,  с  оболочкой  из  кремний-
огранической резины (№1);

- образец кабеля с однопроволочным внутренним 

проводником,  с  полувоздушной  полиэтиленовой 
изоляцией  с  внешним  проводником  в  виде  фольги 
и оплетки проволоками с оболочкой из поливинил-
хлоридной изоляцией (№2);

- образец кабеля с многопроволочным внутренним 

проводником,  с  полувоздушной  полиэтиленовой 
изоляцией  с  внешним  проводником  в  виде  фольги 
и оплетки проволоками с оболочкой из поливинил-
хлоридной изоляцией (№3).

Оценим  применимость  предлагаемого  метода 

оценки  гибкости  для  разных  стадий  жизненного 
цикла и различных групп кабельных изделий.

Как видно из таблицы 1 при проведении сравни-

тельных испытаний, на стадии выбора конструкции, 
метод позволяет провести количественную оценку 
свойств различных кабелей.

Такая  оценка  применима  для  конструкций  кабе-

лей  различных  областей  применения  и  позволяет 
осуществлять, в том числе и прогноз поведения ка-
беля в интересующих потребителя условиях.

Для  радиочастотных  кабелей  задача  актуальна 

по той причине, что практически все конструкции 
создавались  для  объектового  применения  по  тех-
ническим  требованиям  заказчика.  Нормирование 
характеристик  проводилось  в  объеме  только  тех 

Таблица 1

Марка кабеля

Собственный  

радиус изгиба, м

Диаметр кабеля 

по оболочке, мм

Коэффициент 

гибкости

Масса, 

кг

Момент изгиба, 

Н

×

м

РК-50-4-413  
№1

0,050

8,6

0,344

0,163

0,13

RG-59/U  
№2

0,072

7,2

0,050

0,036

0,04

RG-6  
№3

0,105

4,95

0,024

0,049

0,08


Page 4
background image

КАБЕЛЬ−news / № 5 / май  2009

63

актуально 

требований,  которые  оговаривались  заказчиком, 
что в принципе приводит к необоснованному огра-
ничению области применения кабелей.

При разработке  кабельных изделий  заказчик  по-

мимо  требований  к  электрическим  параметрам  в 
ряде случаев ставит такие требования как стойкость 
кабеля  к  перегибам  —  число  перегибов  должно 
быть максимальным, соответственно радиус изгиба 
минимальным. Выполнив требования по электриче-
ским характеристикам и, использовав все конструк-
тивные  возможности  для  обеспечения  гибкости 
кабеля,  стороны  не  могут  прийти  к  соглашению  в 
выборе  радиуса  изгиба.  Разработчик  хочет  знать, 
что  нужно  заказчику,  так  как  не  хочет  нести  лиш-
ние затраты на испытания. Заказчик хочет получить 
гарантированные  параметры  в  надежде  на  то,  что 
разработчику виднее в каких условиях кабель будет 
вести  себя  наилучшим  образом.  Как  выше  отмеча-
лось, собственный радиус изгиба — это тот радиус, 
при  котором  внутренние  перемещения  элементов 
кабеля минимальны, а все деформации лежат в об-
ласти упругости. Очевидно, что собственный радиус 
(диаметр) изгиба кабеля и будет тем минимальным 
радиусом (диаметром) изгиба, при котором кабель 
будет  иметь  максимальное  число  перегибов.  По-
нятно,  что  в  условиях  большего  радиуса  стойкость 
к  перегибам  будет  выше,  а  в  условиях  меньшего 
радиуса значительно ниже. Здесь необходимо отме-
тить, что изгиб на радиус ниже собственного, будет 
происходить уже в зоне пластических деформаций 
кабеля.  Возможна  ситуация,  когда  снижение  при-
нудительного  радиуса  вдвое  от  собственного,  мо-
жет привести к пятикратному снижению стойкости 
кабеля  к  перегибам.  Пластические  деформации  в 
кабеле это отдельный вопрос. Настоящая статья по-
священа  условиям,  когда  кабель  испытывает  упру-
гие деформации и по своим свойствам может быть 
отнесет к группе гибких кабелей. 

Исходя  из  этих  соображений,  при  освоении 

новых  режимов  эксплуатации  кабеля  примене-
ние  предложенной  методики  позволит  оптими-
зировать  план  испытаний,  так  как  испытания  на 
стойкость к перегибам весьма трудоемки и доро-
гостоящи.

Для конструкций, в состав которых входят парал-

лельно уложенные элементы, знание собственного 
диаметра  изгиба  позволяет  определить  требова-
ния к приемной и отдающей технологической таре, 
так как собственный диаметр изгиба характеризует 
то  состояние,  при  котором  внутренние  элементы 
кабеля  испытывают  минимальные  напряжения  и 
внутренние  перемещения.  Если  соизмерять  пара-

метры  технологической  или  поставочной  тары  с 
собственным диаметром изгиба кабеля, то можно в 
последующем избежать появления таких дефектов, 
как «колышки», когда металлическая жила выходит 
на  поверхность  кабеля.  Коварность  этого  дефекта 
заключается в том, что его образование происходит 
по  истечении  времени  и  выявляется,  как  правило, 
не на стадии приемо-сдаточных испытаний, а на ста-
дии эксплуатации.

При изготовлении кабельных сборок, знание соб-

ственного  диаметра  изгиба  позволяет  при  заделке 
кабеля  обеспечить  надежность  и  стабильность  па-
раметров сборки в процессе эксплуатации.

Например,  кабель  марки  РК50-4-413  выдержи-

вает  10  000  перегибов  на  радиус  50  мм  и  60  000 
перегибов  на  радиус  100  мм.  Проведенные  ранее 
испытания  показывают,  что  собственный  радиус 
изгиба  кабеля  составляет  50  мм.  Если  не  исполь-
зовать  упрочняющих  элементов  в  месте  заделки 
кабеля  в  соединитель  и  эксплуатировать  кабель 
в  свободном  режиме,  при  котором  кабель  будет 
изгибаться на радиус, близкий к собственному ра-
диусу  изгиба,  ресурс  кабеля  не  превысит  10  000 
перегибов.  Обеспечив  с  помощью  упрочняющих 
элементов  такой  профиль  заделки,  который  обе-
спечит радиус изгиба 100 мм ресурс перегибов ка-
беля  можно  увеличить  до  60000.  Более  того,  зная 
расчетное  значение  момента  изгиба,  можно  про-
изводить расчет длины упрочняющих элементов и 
конусности.

Следует  отметить,  что  ошибочным  приемом 

при  заделке  гибких  кабельных  изделий  является 
применение  жестких  упрочняющих  элементов.  В 
этом  случае  критический  участок  перемещается 
от  места  выхода  кабеля  из  хвостовой  части  соеди-
нителя  в  место  выхода  кабеля  из  упрочняющего  
элемента. 

Таким образом, предложенный метод оценки, не-

смотря на его очевидность и простоту, позволяет ре-
шить широкий круг вопросов применения кабелей 
как с точки зрения определения условий и режимов 
эксплуатации,  так  и  с  точки  зрения  классификации 
по гибкости. 

О. М. Ковалева — разработчик  

кабельных изделий

Литература

1. 

Гальперович  Д.Я.,  Павлов  А.А.,  Хренков  Н.Н.

  Радио-

частотные кабели. М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 102.

2.  IEC  60966-1:1999.  Кабели  радиочастотные  и  коакси-

альные в сборе. Часть 1. Общие технические условия. Об-
щие требования и методы испытаний.


Читать онлайн

Способность кабельного изделия к изгибу является его важнейшим эксплуатационным свойством, которое характеризуется такими параметрами как минимальный радиус изгиба, допустимое число перегибов, стойкость кабеля к перемоткам и осевым кручениям при изгибе.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Технологический суверенитет в российской энергетике: энергоэффективные трансформаторы с сердечниками из аморфной стали

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование Экология
ООО «НПК «АВТОПРИБОР»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Разработка методики точной оценки фактической загрузки трансформаторов 6(10)–0,4 кВ с помощью данных от интеллектуальных систем учета электрической энергии

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование
Мусаев Т.А. Хабибуллин М.Н. Шагеев С.Р. Федоров О.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

О ремонтах оборудования распределительных устройств 220‑500 кВ узловых подстанций и их схемах

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Оборудование
Гринев Н.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»