Материал для витой пары: медь или алюминий?

1 месяц назад

Совсем недавно по времени в огромном сегменте структурированных кабельных систем появились информационные кабели категории 5Е. Они недорогие. И это можно объяснить тем, что у этих кабелей особая конструкция. В ней нашли применение одновременно два материала.

Первый материал – это алюминий. Данный металл идет на изготовление сердцевины жилы кабеля. Второй материал – это медь. Она необходима для изготовления внешней части кабеля. Называется эта конструкция так – Copper Clad Aluminium Wire. Мы в дальнейшем будем применять аббревиатуру CCAW.

Предложение это популярное. И оно обусловлено тем, что такой кабель в несколько раз дешевле аналогов. Почему? Потому что дорогостоящую медь частично заменили алюминием, стоимость которого меньше.

Такая замена возможна за счет понятия скин-эффект. Согласно нему передача сигналов высокой частоты осуществляется по внешней части проводника. В результате после того, как медь заменили на более дешевый алюминий, характеристики кабеля при работе с сигналами высокой частоты не изменились. А эффективность CCAW ничуть не меньше, чем у полностью медных аналогов.

ВАЖНО! За счет поверхностного эффекта кабели CCA действительно проходят по нормам 5-й категории. Самым распространенным вариантом витой пары считается UTP 4 CCA. Означает ли это, что кабели из меди можно будет полностью заменить омедненными? Или же есть какие- либо сложности с эксплуатацией жил ССА?

Возможные проблемы кабелей CCA

Самое важное условие для передачи сигнала – кабель должен быть подключен к оборудованию. Вроде бы тут ничего сложного нет. Однако именно это стало главной проблемой кабелей ССА. Здесь нужно немного отклониться от темы, чтобы потом углубиться в вопрос.

Что является самым проблемным, когда прокладываешь всю структурированную кабельную систему, которую мы будет в дальнейшем называть СКС? Точка подключения кабеля к плинтам, коннекторам, розеткам и прочим соединителям!

Технология, позволяющая производить соединители, называется Isolation Displacement Contact. Сокращенно – IDC. Прочие методы, среди которых, например, болтовое соединение, пайка и прочее, уже устарели. И они не проходят по нормам как витая пара 5-й категории. Соединение кабеля с контактом осуществляется так:

- Каждый изолированный проводник должен быть врезан в ножевые контакты соединителя.
- Изоляция жилы разрезается ножами соединителя, и в результате в контакте образуется вакуум.

ВАЖНО! Со стороны ножей сила давления такая, что обеспечивается жесткая фиксация проводника. Это ведет к тому, что в области контакта образуется вакуумная среда. Она обеспечивает системе такой срок эксплуатации, который ничуть не меньше сроков эксплуатации кабельной трассы.

Технологию, о которой мы говорили выше, разрабатывали и проводили под СКC с медными кабелями. Для работы с кабелями частично медными она не годится. Вот откуда появляется первая проблема эксплуатации этих CCAW.

У кабелей ССА сердцевина алюминиевая, а не медная. Однако проблема не в алюминии, а в том, что проводник неоднородный. Нет возможности точно определить, с каким именно материалом сталкивается нож IDC. И получается, нет гарантии, что область газонепроницаемая. Вот почему нельзя говорить о надежности контактного соединения кабелей CCA, то есть на передачу сигнала распространяется пагубное влияние.

Еще одна проблема появляется из-за равномерности импеданса. Так называется волновое сопротивление. Значение импеданса колеблется в зависимости от того, с какой частью проводника вступают в контакт ножи соединителя. С алюминиевой или медной.

Подчеркнем, что импеданс – это не единственное явление, причиной которого выступает разница металлов.

ВАЖНО! Технология IDC, о которой мы говорили ранее, прошла испытания на медных кабелях. При этом рабочий температурный диапазон составил от -20 до +70 градусов по Цельсию. Значения теплопроводимости и температуры плавления у алюминия не такие, как у меди. Они отличаются. И потому нельзя быть уверенным в том, что омедненный кабель будет обеспечивать надежную работу.

Ко всему не будем забывать о том, что на изготовление ножей IDC обычно идет медь. Это значит, медь и алюминий могут столкнуться в месте контакта. А о надежности взаимодействия данных материалов говорить не приходится.

Специфика использования кабелей CCA

Плакированная проволока получается путем волочения медной трубы. Внутри нее есть сердечник из другого металла. В конкретном случае это алюминий. И потому данный кабель полностью идентичен обычному медному кабелю. Однако его сопротивление намного выше. Оно составляет 150-180 Ом/км (для кабеля сечением 0,22 мм2).

Применение данной проволоки для изготовления кабеля ведет к значительному уменьшению себестоимости. А, значит, от этого зависит и конечная цена, которая обычно волнует покупателя.

За счет такой разницы сопротивлений определить CCA-кабель можно без проблем. Его удельное сопротивление будет в 1,6-1,8 раза превышать сопротивление, которое указывается в каталогах или в ГОСТах для этой марки кабеля.

Безусловно, для сухих контактов слаботочных систем возросшее сопротивление 160 Ом/км вместо стандартных 100 Ом/км не будет тем, что ведет к катастрофе. Однако с некоторыми факторами все-таки нужно считаться. Мы говорим про нюансы, которые связаны с эксплуатацией аналогичного кабеля.

ВАЖНО! Поскольку алюминий менее пластичен, чем медь, то CCA-кабели не могут быть полностью надежными, когда их применяют в винтовых соединениях датчиков или панелей ОПС, в изгибах проводов и пр.

Отметим также и то, что контакт меди и алюминия в таком кабеле приводит к окислению. А это неизбежно приводит к тому, что срок службы его становятся меньше. То есть заказчик должен быть готов к тому, что лет через 5-7 лет ему придется заниматься заменой старых кабелей на новые.

Вывод такой: у CCA-кабелей есть свои достоинства. Это цена. Есть и свои недостатки. Это небольшой срок службы. И потому проектировщики и монтажники сами должны решать, какой кабель им подойдет для дела. Насколько важно в данном случае говорить про экономию? Может быть, есть резон в том, чтобы объяснить заказчику, чем может обернуться для него такая дешевизна?

ВАЖНО! Конечно, когда мы говорим о временном сооружении или когда частая перекладка кабелей необходима по каким-то другим причинам (скажем, с учетом особенностей производства), то в этом случае есть резон использовать CCA-кабель. Однако когда объект представляет собой капитальное строение, рассчитанное для эксплуатации на 30-50 лет или даже больше, то экономить в конкретном случае нет смысла.

Негативные последствия применения CCAW

Омедненные кабели идеальными не назовешь, хотя они могут показаться таковыми на первый взгляд. Однако теоретические опасения на практике порой бывают все-таки несостоятельные. Но не в конкретном случае.

Как только пройдет некоторое время после того, как проведены монтаж и тестирование, то может обнаружиться, что контакт попросту исчез. Такой неожиданный простой сети может привести к многим проблемам, которые связаны с существенными затратами. Они увеличатся.

Сбой может произойти из-за того, что нарушена герметичность там, где проводник и соединитель контактируют. А это в свою очередь нередко возникает из-за того, что произошли температурные изменения жил.

Очевидный недостаток омедненных кабелей – несовместимость с Power over Ethernet (PoE). Эта технология предполагает, что абонентские устройства смогут получать питание через те же кабели, по которым осуществляется передача информации.

ВАЖНО! Проводники из меди великолепно выполняют поставленную перед ними задачу за счет того, что сопротивление материала низкое. У алюминия сопротивление намного больше, чем у меди. Поскольку ток постоянный, то он проходит не по поверхности кабеля, а по всему сечению проводника. Значит, применение CCAW связано с большой потерей мощности питания и сильным нагреванием кабелей.

Если пучки проводов большие, то нагревание приводит к тому, что изоляция начинает плавиться. Кроме того, не исключено и тепловое расширение жил. В результате кабель становится несовместимым с IDC соединителем. Он может вывести из строя целый сегмент сети.

Какое решение все же принять?

Поначалу может показаться, применение сердцевины из алюминия – это логичное и правильное решение. Но стоит только детально изучить проблему, как понимаешь, что идея несостоятельна. Причем по самым разным причинам.

Прежде всего, нужно подчеркнуть, что соединение такого кабеля ненадежное. Современные качественные соединители разработали только для тех жил, которые полностью медные. Лишь так можно быть уверенным в том, что соединение качественное и надежное.

Покупка омедненных кабелей ССА действительно обходится намного дешевле. Однако пройдет некоторое время, и у вас появятся дополнительные затраты. Ведь неизбежно появятся проблемы, связанные с передачей данных.

Вывод напрашивается сам. Если хотите, чтобы сеть работала гарантированно качественно, то советуем вам все же применять полностью медные кабели, несмотря на то, что на практике LAN-кабель CCA работает порой хорошо.

Оставьте комментарий