Сечение витой пары: полный разбор от специалиста

Зачем нужно скручивание?

Витая пара (компьютерный провод в локальной сети) пользуется популярность благодаря устойчивости к электромагнитным помехам. Это становится возможным благодаря двум факторам:

• скручивание проводников с определённым шагом;
• подача сигнала по одному кабелю пары в противофазе по отношению к другому.

Таким образом, помехи равномерно влияют на проводники в скрутке, а также снижаются взаимные наводки в процессе передачи сигнала.

Устройство витой пары.

Сетевой кабель LAN в зависимости от категории имеет разные технические характеристики и состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и могут иметь изоляцию толщиной в о,2 мм из поливинилхлорида (PVC), а у более качественных категорий (CAT5) из полипропилена (PP), полиэтилена (PE). Кабеля высокого качества имеют изоляцию из ячеистого (вспененного) полиэтилена или тефлона. Такой полиэтилен гарантирует низкие диэлектрические потери, а тефлон защищает проводники в условиях высоких температур. Проводники могут состоять как из монолитной медной жилы (0,4-0,6 мм), так и из нескольких жил собранных в пучок.

Для удобства разделки кабеля внутри наружной оболочки из поливинилхлорида имеется «разрывная нить», изготовленная в большинстве случаев из капрона. Витая пара категории 5 и выше может иметь в своей структуре экран для защиты сигнала от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Толщина наружной изоляции в четырех парной витой паре в зависимости от категории составляет о,5-0,9 мм. В производство наружной оболочки применяется поливинилхлорид с примесью мела. Также в изготовлении внешней изоляции применяют стойкие к горению и выделению галогена полимеры (маркировка LSZH).

В России в соответствии с основными требованиями по пожарной безопасности они имеют маркировку: нг(A)-HF; нг(B)-HF; нг(C)-HF; нг(D)-HF. В скобках указывается категория в соответствии с показателями пожарной безопасности. Стойкий к горению и выделению кабель LAN перечисленных выше маркировок используют для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.

Внешняя оболочка витой пары для наружной прокладки имеет материал из гидрофобного полиэтилена, который обычно наносят вторым слоем поверх поливинилхлоридной оболочки. Кроме этого пустоту в кабеле могут заполнить специальным гидрофобным гелием и применить к нему бронирование из гофрированной ленты или стальной проволоки.

С помощью цветового решения, оболочку кабеля LAN можно легко идентифицировать и узнать его функциональное назначение для монтажа или во время обслуживания. Например, черный цвет сделанный из полиэтилена (PE) указывает на то что кабель хорошо приспособлен для влияния внешних факторов на улице (сырость, воздух…), а оранжевый цвет может говорить о стойкости наружного материала к горению. Светло-серый цвет применяют для внутренней прокладки в жилых домах и офисных зданиях.

Важные характеристики кабеля

Очень часто в бухте или на самом кабеле можно встретить определенные характеристики, которые сильно влияют на пропускную способность кабеля. Чаще всего используются три. Давайте сначала рассмотрим AWG или American Wire Gauge(Американский калибр проводов). Тут все достаточно просто, чем меньше значение, тем толще провод. Число AWG говорит, про количество потягиваний основы WAG 0 (8мм) через определенное отверстие.

Но не будем вдаваться в подробности производства, так как это не совсем нужно. А нужны нам следующие характеристики, а именно наша площадь поперечного сечения. Достаточно взглянуть на таблицу ниже.

Проводники

В качестве проводников используются как монолитные медные жилы, толщина которых составляет 0.4 — 0.6 мм, так и пучки, состоящие из множества жил. Размеры выражаются либо с помощью привычной для нас метрической системы, либо в соответствии с американскими стандартами калибровки проводов AWG. Например, в обычных четырехпарных кабелях применяются проводники, имеющие диаметр жилы 0.51 мм. По американской системе это будет составлять 24 AWG.

Изоляция проводников

Изоляционный материал обычно изготавливают из поливинилхлорида (английская аббревиатура PVC). Для более качественных кабелей 5-ой категории используется полипропилен, полиэтилен. Кабель наивысшего качества выпускают с изоляцией из ячеистого (вспененного) полиэтилена, обеспечивающего кабель низкими диэлектрическими потерями, или же тефлона. Толщина изоляции проводников составляет — 0,2 мм.

Разрывная нить

Разрывная нить, используемая в кабеле, позволяет добраться до сердечника, не нарушая изоляцию жил. Как правило, данная нить изготавливается из капрона, так как этот материал достаточно прочен и не позволяет кабелю растягиваться.

Маркировка

Маркировка включает в себя такие обязательные составляющие:

• производитель
• тип кабеля
• метровые или футовые метки

Моножильный кабель

В данном случае каждый провод включает в себя лишь одну медную проволоку, называемую жила-монолит. Моножильный кабель лучше всего подходит для прокладки в стенах, коробах и т.п. с последующим терминированием розетками. Это вызвано тем, что довольно толстые медные жилы, при частых изгибах, легко ломаются. Данный кабель, как правило, не контактирует напрямую с подключаемым оборудованием, для этих целей лучше подходит многожильный кабель.

Многожильный кабель

Многожильный кабель, соответственно, состоит из нескольких проводников. Данный тип отлично подходит для тех условий, когда кабель подвергается изгибам и скручиваниям, но, в тоже время, он не совместим с «врезанием» жил в разъем розетки, так как тонкие жилы не предназначены для этого – они попросту ломаются. В общем, многожильный кабель является идеальным решением для соединения оборудования с розетками. Однако, большая величина затухания сигнала у кабеля, по сравнению с моножильным типом, ограничивает максимально возможное расстояние от оборудования до розетки, и составляет 120 метров.

В зависимости от наличия, а также вида установленной защиты (экранирования) против различного рода электромагнитных помех, выделяют следующие типы кабеля:

• Неэкранированный кабель (англ. UTP). Как понятно из названия – данный тип не имеет защиты от помех.
• Фольгированный кабель (англ. FTP, или же F/UTP). В данном случае, защитный экран представляет собой слой фольги.
• Экранированный кабель (англ. STP). Каждая пара проводников имеет свою защиту в виде экрана.
• Фольгированный экранированный кабель (англ. S/FTP или же SSTP). Данный тип подразумевает фольгированную защиту каждой пары проводников и помещение их во внешний медный экран.
• Двойной фольгированный кабель (англ. SFTP). От предыдущего данный тип отличается тем, что защите подвергается не каждая пара проводников, а все проводники, т.е. у них два общих внешних экрана – из фольги и из меди.

Кабель экранируется с целью защиты от электромагнитных помех. Стоит отметить, что экран непосредственно соединяется с неизолированным дренажным проводом, служащим для предотвращения разрыва и растяжения экрана.

Электрические характеристики витой пары 4x2x0,5

Какие бывают разновидности витых пар?

Здесь мы поговорим о том, что нужно знать, выбирая витую пару. В действительности, у них не так уж и много характеристик, но при этом некоторые могут иметь ключевое значение.

Прежде всего, разделяются на внутренние и на уличные. Если же уличные можно использовать внутри помещений, то вот внутренние для улицы совсем не подходят. У уличной витой пары более толстая оплетка, может быть встроенный трос (из металла или пластика), который обеспечивает дополнительную защиту проводов при протяжке. Также стоит отметить, что у всех уличных витых пар есть внутренняя капроновая нить, которая предохраняет их от разрыва путем излишнего натяжения. Она есть и у некоторых внутренних ВП, но далеко не у всех.

Также витые пары разделяют на одножильные и многожильные. Соответственно в первом варианте мы имеем провода, которые состоят из одной жилы, во втором случае из нескольких. У них есть много различий, но основное это способность изгибаться и скручиваться. Одножильные не терпят большого количества изгибов, тогда как у многожильных проблем с этим не возникает. Поэтому последние чаще применяют при изготовлении патчкордов, то есть, для непосредственного соединения розеток и сетевых устройств.

По форме разделяются на круглые или овальные, либо на плоские. Круглые являются самым распространенным типом, плоские используют для прокладки в стенах, в том случае, если сама основа плоская.

Также важным показателем является количество пар проводов, впрочем, в большинстве случаев используются 2-х или 4-х парные витые пары, большие количества используются для решения специфических задач.

#1 Количество жил

В зависимости от условий эксплуатации и монтажа используют:

1. Монолитный (одножильный). Каждый провод — это одна медная проволока, довольно толстая (0,3-0,6 мм), но хрупкая. Их используют для монтажа внутри стен, коробов и за панелями, чтобы затем коммутировать к розеткам.
2. Многожильный. Пучок нескольких тонких жил объединён в один провод, такое решение улучшает гибкость, однако из-за сильного затухания сигнала не рекомендуется использовать многожильные провода длиной более 100 метров. Именно такая ВП используется в домах и офисах для прокладки локальной сети от роутера к компьютеру.

#2 Количество скруток

Как правило, используются двух- и четырехпарные ВП, однако существует стандарт и для одной скрутки, но он считается устаревшим, и иногда используется для подключения модемного интернета.

Среди типичного примера использования четырёхпарного провода — задача, как к розетке подключить витую пару (подсоединить сеть). В таких ситуациях лучше использовать одножильный кабель, состоящий из 4 скруток.

#3 Поперечный срез

ВП бывает круглого и плоского среза. Круглые ВП универсальны, в то время как плоские ВП предназначены для прокладки под коврами или обоями.

#4 Способ экранирования

Экранирование используется для защиты ВП от электромагнитного воздействия:

• UTP (U/UTP) — без защиты.
• FTP (F/UTP) — общий для всех скруток экран из фольги.
• STP (S/UTP) — общая для всех скруток оболочка из металлической оплётки.
• U/FTP — фольгированы только скрутки.
• F/FTP — фольгированы и отдельные скрутки, и весь кабель.
• S/FTP — скрутки фольгированы, а весь кабель защищён оплёткой.
• SF/FTP — скрутки экранированы фольгой, а весь кабель защищён и фольгой, и оплёткой.

#5 Цвет оболочки

Цвет оболочки указывает на область применения:

• чёрный цвет говорит о дополнительном слое полиэтилена, поэтому такие ВП применяют вне жилых помещений;
• оранжевый (маркировка LSZH) провод покрыт оболочкой, устойчивой к огню и предназначен для пожароопасных условий;
• серый кабель не имеет дополнительной защиты и используется в офисах и жилых помещениях.

Кроме описанных характеристик, ВП также имеет разный пропускаемый частотный диапазон (МГц), в зависимости от которого кабелю присваивается категория.

Экранированние

В первую очередь стоит упомянуть общепринятые обозначения:

• U/UTP – экранирование полностью отсутствует.
• U/FTP – есть индивидуальный экран, то есть, экранированы отдельные пары.
• F/UTP (SF/UTP, S/UTP) – есть общий экран.
• F/FTP, SF/FTP, S/FTP – присутствуют как общий, так и индивидуальный экраны.

Витые пары с экранированием стоят несколько дороже, но не все знают, когда их нужно покупать, а когда экран не нужен. Суть экранирования – защита от внешних воздействий, таких как электромагнитное излучение. Если говорить о промышленных предприятиях, где уровень помех очень высок, то там без экранирования вообще никак. А что в случае с обычной квартирой или загородным домом?

Зачастую рекомендуют покупать витые пары с экранированием, но в действительности большой пользы от этого нет. В доме источниками электромагнитного излучения и помех могут быть: Wi-Fi, смартфоны, антенны, микроволновые печи и т.д. Однако, провода в квартирах и домах имеют небольшую длину, поэтому эти помехи если и оказывают влияние, то оно совсем незначительное. Впрочем, никто не запрещает перестраховаться и купить экранированную витую пару, все же разница в цене не слишком существенная.