Kiến thức ngành
Số lượng sợi quang và thiết kế quang ảnh hưởng đến hiệu suất truyền như thế nào
Cáp quang tổng hợp s không phải là sản phẩm một kích cỡ phù hợp cho tất cả. Số lượng lõi sợi quang — dù là 2, 4, 12, 24, 48 hay nhiều hơn — trực tiếp xác định dung lượng băng thông mà một lần chạy cáp có thể hỗ trợ và việc lựa chọn giữa sợi đơn chế độ (OS2) và sợi đa chế độ (OM3/OM4/OM5) về cơ bản sẽ thay đổi khoảng cách truyền có thể sử dụng. Sợi đơn mode, với tỷ lệ lõi/vỏ 9/125 μm, được thiết kế để truyền dẫn đường dài, thường được sử dụng trong các đường trục tiện ích hoặc kết nối giữa các trạm biến áp khi khoảng cách vượt quá vài km. Sợi đa mode, với lõi 50/125 μm hoặc 62,5/125 μm lớn hơn, phù hợp hơn với các liên kết dữ liệu băng thông cao, tầm ngắn trong các nhà máy công nghiệp hoặc hệ thống tòa nhà thông minh.
Một yếu tố ít được thảo luận nhưng không kém phần quan trọng là cấu trúc bện bên trong cáp. Thiết kế ống rời cho phép mỗi sợi hoặc bó sợi di chuyển nhẹ trong ống chứa đầy gel, giúp bảo vệ chống lại sự giãn nở và co lại do nhiệt - rất quan trọng trong môi trường ngoài trời hoặc công nghiệp, nơi có sự thay đổi nhiệt độ đáng kể. Thiết kế đệm chặt bao bọc từng sợi trực tiếp trong một lớp phủ bảo vệ, giúp chúng dễ dàng kết thúc hơn nhưng nhạy cảm hơn với ứng suất cơ học. Đối với cáp composite tích hợp cả dây dẫn điện bằng sợi quang và đồng, việc hiểu cách hai thành phần này tương tác với nhau khi chịu uốn, căng và tải nhiệt độ là điều cần thiết để có độ tin cậy lâu dài.
Các nhà thiết kế sản phẩm của Zhishang Cable chú ý cẩn thận đến việc sắp xếp lõi sợi so với trục trung tính của cáp, giảm thiểu tổn thất do uốn vi mô có thể làm giảm chất lượng tín hiệu một cách âm thầm theo thời gian mà không có bất kỳ hư hỏng rõ ràng nào đối với vỏ cáp.
Cấu hình dây dẫn điện trong thiết kế cáp composite
Phần điện của một cáp tổng hợp sợi quang phục vụ hai chức năng riêng biệt tùy thuộc vào ứng dụng: nó có thể mang nguồn điện hoạt động cho các thiết bị từ xa như máy ảnh, cảm biến hoặc nút liên lạc nhỏ hoặc nó có thể đóng vai trò là phương tiện truyền tín hiệu và nối đất bảo vệ trong cơ sở hạ tầng tiện ích điện. Hai trường hợp sử dụng này yêu cầu thông số kỹ thuật dây dẫn rất khác nhau và việc chọn sai cấu hình sẽ dẫn đến cáp được thiết kế quá mức gây lãng phí chi phí hoặc dây dẫn có định mức thấp tạo ra các mối nguy hiểm về an toàn.
Đối với các ứng dụng điện áp thấp (thường là 48V DC hoặc 24V DC trong hệ thống giám sát và tự động hóa công nghiệp), dây dẫn đồng xoắn đôi hoặc song song có tiết diện từ 0,5 mm2 đến 2,5 mm2 là phổ biến. Trong các biến thể OPGW (Dây nối đất quang) hoặc OPPC (Dây dẫn pha quang) cấp tiện ích, các thành phần kim loại có cấu trúc và điện đồng thời, thường sử dụng thép mạ nhôm (ACS) hoặc dây hợp kim nhôm được sắp xếp thành các lớp đồng tâm. Điện trở DC và khả năng dòng điện ngắn mạch của các dây dẫn này phải được tính toán và xác minh theo các yêu cầu phối hợp bảo vệ lưới điện — cách tiếp cận thuần túy cơ học để lựa chọn cáp là không đủ trong các hệ thống lắp đặt này.
| Loại ứng dụng | Vật liệu dẫn điện điển hình | Phạm vi mặt cắt ngang | Chức năng chính |
|---|---|---|---|
| Tự động hóa / Giám sát công nghiệp | Đồng trần hoặc đóng hộp | 0,5 – 2,5 mm2 | Nguồn điện hạ thế |
| Lưới tiện ích / OPGW | Thép mạ nhôm (ACS) | Thay đổi theo dòng điện định mức | Đường dẫn dòng điện lỗi dây nối đất |
| Hệ thống đường sắt / vận tải | Đồng hoặc hợp kim đồng | 1,5 – 6 mm2 | Liên kết dữ liệu công suất báo hiệu |
| Tòa nhà thông minh / Dòng điện yếu | đồng đóng hộp | 0,75 – 1,5 mm2 | PoE/tín hiệu điều khiển |
Lựa chọn chất liệu áo khoác và tác động của nó đến tuổi thọ sử dụng tại hiện trường
Lớp vỏ ngoài của cáp sợi quang tổng hợp là lớp bảo vệ đầu tiên chống lại sự suy thoái môi trường, tuy nhiên nó thường được coi là hạng mục cần cân nhắc sau khi mua sắm. Các vật liệu vỏ bọc chủ đạo — PE (polyethylene), PVC, LSZH (Low Smoke Zero Halogen) và TPU — mỗi loại đều có những đánh đổi cụ thể và trở nên cực kỳ quan trọng tùy thuộc vào môi trường lắp đặt.
Áo khoác HDPE vẫn là tiêu chuẩn cho các ứng dụng trên không và chôn trực tiếp ngoài trời vì khả năng chống ẩm vượt trội, ổn định tia cực tím và khả năng chống lại các hóa chất trong đất. Tuy nhiên, HDPE không hoạt động tốt trong các tình huống hỏa hoạn - nó cháy mà không tự dập tắt. Đối với cáp đi qua các ống đứng của tòa nhà, máng cáp bên trong đường hầm hoặc các cơ sở công nghiệp khép kín, Áo khoác LSZH được yêu cầu bởi hầu hết các mã lửa; chúng hạn chế lượng khí thải độc hại và mật độ khói, điều này đặc biệt quan trọng trong những không gian chật hẹp, nơi việc sơ tán có thể khó khăn.
Trong các ứng dụng động - cánh tay robot, máy công cụ chuyển động hoặc hệ thống cáp xích kéo - cả PE và PVC đều không cung cấp độ bền uốn cơ học lặp đi lặp lại cần thiết. TPU (Polyurethane nhiệt dẻo) là sự lựa chọn thích hợp ở đây, mang lại khả năng chống mài mòn cao và duy trì tính linh hoạt ngay cả sau hàng triệu chu kỳ uốn cong. Là một phần trong quá trình phát triển sản phẩm dựa trên R&D, Công ty TNHH Công nghệ Cáp An Huy Zhishang làm việc với khách hàng để chỉ định chất liệu vỏ bọc dựa trên điều kiện sử dụng thực tế thay vì mặc định sử dụng tùy chọn rẻ nhất hiện có, nhận thấy rằng lỗi vỏ bọc là một trong những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến việc thay thế cáp sớm tại hiện trường.
Sơ lược về các đặc tính chính của chất liệu áo khoác
- HDPE: Chống ẩm và chống tia cực tím tốt nhất; thích hợp cho việc chôn cất ngoài trời/trực tiếp; không chống cháy.
- PVC: Tiết kiệm chi phí với tính linh hoạt vừa phải; khả năng chống cháy chấp nhận được; cháy giải phóng khí HCl.
- LSZH: Lượng khí thải độc hại thấp khi cháy; bắt buộc đối với đường hầm, đường sắt và các công trình công cộng ở nhiều khu vực.
- TPU: Khả năng chống mài mòn và uốn cong vượt trội; lý tưởng cho việc di chuyển hoặc cài đặt chuỗi kéo.
Cạm bẫy lắp đặt làm giảm hiệu suất của cáp tổng hợp theo thời gian
Ngay cả cáp quang tổng hợp được sản xuất tốt cũng có thể hoạt động kém hoặc hỏng sớm nếu thực hành lắp đặt không tính đến các đặc tính vật lý và cơ học của cáp. Một trong những sai lầm phổ biến nhất là bỏ qua bán kính uốn tối thiểu . Đối với cáp composite, bán kính này không phải là một giá trị duy nhất mà là một ràng buộc kép: sợi quang và dây dẫn đồng có thể có các yêu cầu về bán kính uốn tối thiểu khác nhau và cáp phải được thiết kế và lắp đặt để đáp ứng các yêu cầu hạn chế hơn của cả hai. Vi phạm bán kính uốn cong tối thiểu của sợi sẽ gây ra tổn thất uốn vi mô và vĩ mô; vượt quá giới hạn của dây dẫn có thể gây mỏi kim loại và tăng điện trở theo thời gian.
Kéo căng trong quá trình lắp đặt ống dẫn là một yếu tố rủi ro khác bị đánh giá thấp. các tải trọng kéo tối đa cho phép (thường được chỉ định riêng cho việc lắp đặt và dịch vụ lâu dài) không được vượt quá. Đối với cáp có sợi được đỡ bởi bộ phận chịu lực trung tâm (thường là FRP hoặc thép), bộ phận chịu lực chịu phần lớn lực kéo - nhưng nếu cáp bị kẹp hoặc kéo ra khỏi vỏ thay vì được kết thúc đúng cách ở cuối thì tải sẽ được chuyển sang sợi quang hoặc dây dẫn đồng. Đây là lỗi đặc biệt phổ biến khi những người lắp đặt không quen với việc xây dựng cáp composite sử dụng các kẹp kéo tiêu chuẩn được thiết kế cho tất cả các loại cáp điện.
Quản lý nhiệt trong quá trình lắp đặt trong môi trường nóng hoặc đường ống dẫn tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời cũng thường bị bỏ qua. Nhiệt làm tăng tốc độ xuống cấp của áo khoác và có thể gây ra sự giãn nở nhiệt khác nhau giữa các phần tử sợi và dây dẫn kim loại. Việc chỉ định cáp có phạm vi nhiệt độ hoạt động thích hợp - và xác minh rằng tỷ lệ lấp đầy ống dẫn cho phép tản nhiệt đầy đủ - sẽ kéo dài tuổi thọ sử dụng một cách đáng kể. Chất lượng nối và đầu cuối cho phần quang học cũng phải được xác minh bằng cách sử dụng thử nghiệm OTDR sau khi lắp đặt chứ không chỉ kiểm tra trực quan, vì tình trạng mất kết nối nằm trong giới hạn chấp nhận được vào ngày đầu tiên có thể trở nên tồi tệ hơn đáng kể nếu mối nối hoặc đầu nối chịu áp lực cơ học do định tuyến không chính xác.
