Воздушные линии

В антенных устройствах длинных, средних и коротких волн преимущественное распространение имеют воздушные линии пе­редачи высокочастотной энергии и реже кабели. В технике теле­видения и вещания на укв применяют коаксиальные трубчатые линии и радиочастотные кабели; распределительные фидеры между вибраторами антенн выполняют иногда из круглых мед­ных стержней.

Энергию от передатчика к антенне или от антенны к приём­нику передают по проводам воздушных линий, по экранирован­ным трубчатым фидерам и радиочастотным кабелям.

Большим достоинством воздушных линий передачи являются малые капитальные затраты и более быстрое восстановление после повреждения. В условиях частого и большого обледенения проводов, например в гористой местности, воздушные линии ма­ло надёжны из-за частых обрывов.

Воздушные линии являются электромеханическими устройст­вами и поэтому должны иметь надёжную изоляцию проводов н обладать прочностью, рассчитанной на работу при любых кли­матических условиях.

Одной из распространённых конструкций воздушных линий является двух-и четырёхпроводная, т. е. симметричная линия, вы­полняемая чаще всего из биметаллической проволоки диамет­ром 3—6 мм. Провода такой линии подвешивают на палочных (стержневых) армированных и без арматуры изоляторах к же­лезобетонным или деревянным опорам обычно на высоте не ме­нее 3 м. Если линия проходит над полотном дороги, то для без­опасности обслуживающего персонала и движения различного 98 вида транспортных средств расстояние от проводов до поверхно­сти земли увеличивают до 4,5 м.

Несимметричной линией является центральный проводник из одного или нескольких проводов или проволок, окружённый идущими параллельно ему проводами экрана, играющими роль обратного провода.

Основными требованиями к воздушным линиям являются:

а) достаточные диаметр проводников и радиусы закругле­ний деталей и арматуры во избежание электрических истечений и тем более разрядов;

б) надёжный электрический контакт между токонесущими элементами;

в) вибростойкая конструкция крепления проводов на опорах;

г) тщательно выполненный монтаж во избежание обрывов проводов.

Общие требования к конструкциям — долговечность, удобст­во эксплуатации и экономичное решение — должны выполняться так же, как и для всех видов антенных сооружений.

Провода линий изолируют по преимуществу керамическими изоляторами, которые для линий антенн длинных и средних волн, а также для всех приёмных антенн могут быть из изоляторного фарфора, для линий передающих антенн коротких волн — из стеатита и радиофарфора. При мощности коротковолнового пе­редатчика до 15 кет допускают фарфоровые изоляторы. При очень высоком напряжении на проводах линии изоляторы снаб­жают электростатическими экранами в виде колец и зонтиков.

Сопротивление изоляции проводов линий передающих антенн по отношению к земле должно быть не менее 20 Мом в сырую погоду и 200 Мом — в сухую, сопротивление линий приёмных антенн может быть соответственно в 10 раз меньше.

Единообразие в параметрах и конструкции воздушных линий пе­редачи средневолновых и коротковолновых антенн устанавливает­ся требованиями государственного стандарта (ГОСТ 6917—54). Это упрощает и удешевляет строительство, как и всякая типи­зация. Согласно этому стандарту двухпроводные линии для ко­ротковолновых передатчиков мощностью до 25 кет должны вы­полняться с горизонтальным расположением проводов и из про­волоки диаметром 3—6 мм в зависимости от передаваемой мощности.

Для передачи энергии средних волн применяют несимметрич­ные воздушные линии, центральный провод которых состоит из б—12 проволок диаметром Зн-6 мм, расположенных по цилинд­рической поверхности небольшого диаметра. Он окружён 8-г-12 наружными проволоками, расположенными по углам мно­гогранной призмы, имеющей общую ось с центральным прово­дом. При небольшой передаваемой мощности ограничиваются одной центральной проволокой диаметром 6 мм и четырьмя про­волоками диаметром 4 мм в экране.

Наружные провода — экран концентрического фидера — ка каждой опоре соединяют проводом между собой, а затем при помощи шины присоединяют к трём параллельно идущим мед­ным проволокам — заземлителям — диаметром 3 мм, уложен­ным вдоль линии в земле на глубине 0,3 м и на расстоянии 1 м друг от друга. В начале и конце линии эти проволоки присоеди­няют к общему заземлению антенны.

Расстояние между опорами концентрического фидера долж­но быть не более 13±2 м. На одной опоре допускают подвеску только двух фидеров.

В передающих устройствах длинных волн, мощность которых обычно сотни киловатт, линии передачи выполняют из проводов большого диаметра, например стале-алюминиевых или медных, применяемых на линиях передачи электрической энергии про­мышленной частоты. Провода подвешивают на больших стерж­невых изоляторах или даже на гирляндах из них, например, по типу гирлянды, показанной на рис. 2.12, но рассчитанной на меньшую механическую нагрузку. Гирлянды снабжают кольца­ми большого диаметра, улучшающими распределение напряже­ния вдоль цепочки изоляторов.

Воздушные линии прокладывают по кратчайшему расстоянию между передатчиком или приёмником и антенной, поэтому наи­более распространённым типом опоры является промежуточная.

Распространённой конструкцией воздушных линий для пере­дающих коротковолновых антенн магистральных связей являет­ся четырёхпроводная линия из биметаллической проволоки диа­метром 4 и 6 мм, подвеска которой на промежуточной опоре по­казана на рис. 2.36, а на анкерной или угловой опоре — на рис. 2.37.

Между проводами линии у промежуточной опоры ставят рас­порку из стеатита, повышающую устойчивость линии при ветре..

Рис. 2.36. Подвеска четырёхлроводного фидера передающей ан­тенны на промежуточной опоре: 1 — стойка железобетонная, 2 — траверса, 3 — изолятор палочный, А — подвеска, 5 — болт, € — фидер, 7 — перемычка, 8 — распорка стеатитовая

Такую распорку ставят и по середине пролёта между_опорами, если радиостанция расположена в районе с частыми ветрами. Однополярные провода линии соединяют вертикальными пере­мычками из биметаллической проволоки диаметром, равным диаметру провода линии. Перемычки закрепляют на вязке без

Рис. 2.37. Подвеска фидера передающей антенны на угловой опоре:

I — стойка, 2 — траверса, 3 — фидер, 4 — болт, 5 — длита верхняя, 6 — плита ниж­няя, 7 — подкладка, 8 — прокладка, 9 — изолятор палочный, 10 — распорка, II — тяга

применения горячей пайки проволок, которая, отжигая металл, уменьшает прочность проводов.

Соединение участков линии на анкерной или угловой опоре выполняют многопроволочными (4—6 проволок) проводами из биметаллической проволоки диаметром 3 мм.

Провода на промежуточных опорах подвешивают на неарми- рованных палочных изоляторах (рис. 2.36), а на угловых и кон-

цевых опорах — на палочных, но армированных изоляторах (см. рис. 1.8 и 1,9).

Двухпроводные линии питания передающих коротковолновых антенн выполняют подобно четырёхпроводным.

Воздушные линии заканчивают на концевой опоре у техниче­ского здания, а затем при ослабленном натяжении проводов, что повышает надёжность линии в месте, наиболее часто посещае­мом работниками радиостанции, закрепляют их через натяжные палочные изоляторы на стене здания.

Воздушную линию вводят через проходные изоляторы типа ПР (см. рис. 1.7) в здание передатчиков или коммутатора (рис. 2.38). Высота ввода должна быть не менее 3 м от сплани­рованной поверхности земли. При ограждейии места вводов антенн, исключающего возможность доступа к токонесущим эле­ментам линии, вводы могут быть ниже.

Линии передачи для коротковолновых антенн с излучаемой мощностью в сотни киловатт выполняют из многих проволок, образующих как бы ленточные электроды конденсатора. Для этой же цели применяют четырёхпроводную линию из биметал­лических проволок диаметром 4—6 мм, соединяемых накрест че­рез 2—4 м металлическими перемычками. Такие фидеры назы­вают «перекрещенными».

Провода, образованные многими параллельно идущими про­волоками, закрепляют по длине часто установленными металли-

Рис. 2.39. Подвеска концентрического фндера на промежуточной і — каркас, 2 — кольцо экрана, 3 — кольцо фидера, 4 — изолятор палочный на 1,5 т, 5 — жгут из трёх медных проводов диаметром 2 мм, € — опора железобетонная, 7 — заземление вдоль линии

ческими распорками в виде плоских или тарельчатых шайб, под­держивающих взаимное расположение проволок в проводе.

Наиболее простым способом питания средневолновых прово­лочных антенн является закрепление снижения на стене и ввод

его через гибкую перемычку и проходной изолятор в техническое здание под антенной.

Питающую линию к антенне-мачте, устанавливаемой часто на расстоянии не ближе 1/3 её высоты от технического здания, подводят к антенному павильону, расположенному у мачты, а при настройке антенны шлейфом — к мачте.

вид па стрелке И Рис. 2.40. Подвеска концентрического фидера на анкерной опоре: 1 — столб железобетонный. 2 — каркас, 3 — кольцо фидера, 4 — изолятор палочный на 2,5 г, 5 — оттяжка, 6 — заземление линии

Стандартизированные фидеры передающих средневолновых антенн выполняют в виде экранированной воздушной линии, про­водами которой служит биметаллическая проволока диаметром

3- М мм. Линию подвешивают на железобетонных или деревян­ных опорах, используя для этого стальной каркас для закреп­ления проводов и экрана на опоре (рис. 2.39 и 2.40). Конец ли­нии через натяжные изоляторы закрепляют на вмонтированном; в стену здания стальном каркасе.

Линии передачи приёмных антенн выполняют симметричны­ми, четырёхпроводными из биметаллической проволоки диамет­ром 1,6 мм, с расстоянием между проводами 34 мм (рис. 2.41). Для изоляции фидера на промежуточной опоре применяют спе-

циальный плоский изолятор (рис. 2.42), а на угловой опоре — поворотный роликового типа, позволяющий без перемычек и го­рячей пайки осуществлять монтаж линии.

Для хорошей работы линии большое значение имеет постоян­ное натяжение проволок при помощи устройства, состоящего из трёх блоков диаметром 34 мм, два из которых выравнивают на-

Рис. 2.41. Подвеска фидера ‘приёмной антенны: а) на промежуточной опоре: 1 — опора, 2 — траверса, 3 — изолятор по рис. 2.42а б) -на -концевой опоре: I -— столб, 2 — оттяжка, 3 — якорь, 4 — фидер, 5 — изолятор брусковый. 6 — блок диа­метром 34 мм, 7 — блок для каната, 8 — груз бетонный 70 кг

гяжение каждой пары проводов, а третий — между парами про­водов. Натяжение проводов осуществляется бетонным или чу­гунным грузом весом 70 кг, подвешенным на стальном канате через блок на опоре и подсоединённым к серьге или крюку на­тяжного блока. Натяжное устройство (рис. 2.416) устанавливают обычно у антенны. Если на трассе линии имеются повороты бо­лее 20°, то дополнительные натяжные устройства ставят на каж­дом прямом участке. Для поддержания взаимного расположения 106

Воздушные линии приёмных антенн закрепляют на стене технического здания и вводят их через проходные изоляторы. Перемычку между воздушной линией и проходным изолятором делают проводом марки ДПРГ-380 сечением 2X2,5 мм2. При большом числе линий, подходящих к зданию, провода заканчи­вают на концевой опоре и через переходную коробку присоеди­няют к радиочастотному кабелю марки РД-26 или РД-16 с вол­новым сопротивлением 180—205 ом (рис. 2.43). Кабель прокла­дывают по опоре и до кабельного ящика в водопроводных (га­зовых) трубах, а далее до технического здания — в асбестоце­ментных трубах или бетонных лотках, закрытых сверху бетон­ными плитами.

Линии коротковолновых антенн часто включают через фи­дерный трансформатор, выполняемый в виде небольшого участ­ка четырёхпроводной линии, расстояние между проводами ко­торой изменяется по экспоненциальному (степенному) закону (точнее не плавно, а ступенями). По этой причине такой транс­форматор назывзют также и экспоненциальной линией. На рис. 2.44 показан фидерный трансформатор типа ТФ4-600/300, применяемый, например, в передающих антеннах ВГД. Здесь число 4 после букв означает количество проводов, а числа в чис­лителе и знаменателе дроби — волновое сопротивление на входе и выходе трансформатора. Фидерные трансформаторы иногда включают в конструкцию антенн, как это сделано, например, в антенне бегущей волны.

Фидеры, распределяющие энергию между секциями синфаз­ных антенн СГ и СГД, а также линии, соединяющие острые углы ромбических антенн с нагрузочной линией (сопротивлением) или> с переключателем, выполняют подобно воздушным линиям.

Рис. 2.43. Кабельный овсид воздушной линии приёмной I — четырёхпроводная линия, 2 — коробка переходная, 3 — радиочастотный кабель РД-16 или РД-26, 4 — перемычка, 5 — за­кладная деталь

Подобным способом выполняют и нагрузочную линию (сталь­ную линию) ромбических антенн.

Опоры воздушных линий передающих и приёмных коротко­волновых антенн являются простыми конструкциями, состоящи­ми из одной или двух вертикальных стоек и горизонтальной тра­версы с деталями, к которым подвешивают изоляторы для за­крепления проводов. На угловых опорах ставят раскосы или от­тяжки, а на концевых — оттяжки или подкосы, повышающие устойчивость опоры в грунте.

Современным типом опор воздушных линий является конст­рукция из сборного, а ещё лучше предварительно напряжённого железобетона, потому что она долговечна и не требует много» стали для армирования.

Деревянные опоры, особенно из пропитанной древесины,, должны применяться в лесных районах, потому что это будет более экономично, чем применение железобетонных опор. В южных безлесных районах и особенно в условиях установки: опор в макропористых грунтах (лёсс, лёссовидные супесь и су­глинки) применение деревянных опор, особенно из не защищён:’ 108 «ой от гниения древесины, недопустимо, потому что такие опоры приходится заменять новыми через 2—4 года.

Стальные опоры воздушных линий применяют при больших нагрузках, например при большом количестве линий, располо­женных у технического здания, и в том случае, когда выполне­ние опор из железобетона не может быть экономически оправ­дано из-за больших затрат на опалубку.

Унифицированными железобетонными опорами для коротко­волновых линий являются: промежуточные (ПЖ), угловые (УЖ) « оконечные (ОЖ) на одну-две линии (рис. 2.45). Для повыше­ния срока службы железобетонных опор подземную часть стой-

•I — опора снижения, 2 — опора начальная, 3 — опора промежуточная, 4 — опора пере­ходная, 5 — проволока биметаллическая диаметром 4 мм, 6 — перемычка проволочная, 7 — фидер двухпроводный

ки и на 30—40 см выше поверхности грунта обмазывают горя­чим битумом, что предохраняет опору от преждевременного раз­рушения по причинам попеременного замораживания и оттаива­ния влажного бетона. Такое мероприятие обязательно в районах •с частыми переходами температуры воздуха через нуль.

Типовые опоры и линии рассчитаны на установку в районах, где при гололёде толщина корки льда на проводах не превышает 10 мм, что является средними расчётными условиями для боль­шинства местностей.

Железобетонные опоры изготавливают на полигонах или на заводе железобетонных конструкций. При изготовлении железо­бетонных опор на площадке можно пользоваться «Инструкцией по изготовлению железобетонных опор и приставок в полигон­ных условиях» (Связьиздат, 1959).

Деревянные конструкции опор воздушных линий изготов­ляются по тем же схемам, что и железобетонные опоры. В них также применяются оттяжки в угловых и концевых опорах.Экранированные линии в виде двух коаксиальных (соосных), изолированных друг от друга труб или радиочастотных симмет­ричных’ и несимметричных кабелей применяют в антенных уст­ройствах всех диапазонов волн, за исключением сантиметрового диапазона, в котором применяют только волноводы.

Экранированную линию — фидер — выполняют в виде цент­ральной (внутренней) медной трубы, заключённой в медную или алюминиевую трубу большего диаметра. При горизонтальной установке фидера изоляторы, поддерживающие трубу, ставят через небольшие промежутки, чем обеспечивается прочность и ограничение величины прогиба центрального проводника. При вертикальной подвеске фидера число изоляторов на единицу дли­ны линии может быть малым, потому что в этом случае они играют роль распорок, поддерживающих взаимное расположе­ние труб.

В линиях диапазона средних волн допустимы изоляторы из. электротехнического фарфора, в линиях коротких волн — из стеатита или радиофарфора, в телевидении и вещании на метро­вых и дециметровых волнах — из материалов с малыми диэлек­трическими потерями, например из высокочастотного стеатита, фторопласта, тефлона и других различных искусственных мате­риалов.

Изоляторы фидеров бывают разнообразной формы: тарель­чатые, цилиндрические, плоские, а также палочные, применяемые в качестве распорок в вертикальных фидерах. Поверхность (тор­цы) керамических изоляторов, соприкасающуюся с трубами фи­дера, металлизируют медью, а при большой передаваемой мощ­ности снабжают дополнительно нажимным« пружинящими дета­лями, обеспечивающими постоянный контакт. Одной из хороших конструкций является свёрнутая в кольцо цилиндрическая спи­раль из бронзовой проволоки, которую вставляют в канавку та­рельчатого или плоского изолятора. Канавки в изоляторе также’ металлизируют медью.

Для питания антенн средних и коротких волн экраны уста­навливают на невысоких бетонных опорах, снабжённых роли- нами (катками), на которых может перемещаться труба при изменении температуры. Концы трубчатого фидера заканчива­ются проходными изоляторами.

При большой передаваемой мощности наружную трубу фи­дера герметизируют и заполняют сухим (обезвоженным) возду­хом или инертным газом (азот, аргон и др.) под небольшим из­быточным давлением.

Для типовых телевизионных станций мощностью 5/1,5 кет применяют герметизированный концентрический фидер, выпол-

няемый из медных труб: наружной — диаметром 75/71 и внут­ренней—20/18 (рис. 2.46). Секцию фидера делают длиной

Рис. 2.46. Фидер герметизирован­ный для антенн укв: а) нижний конец наружного фиде­ра; б) деталь уплотнения фланцев типовых секций:

/ — наружный экран фидера, 2 — внут­ренний провод (труба), 3 — фланец, 4. 6 н 7 — уплотнения резиновые, 5 — изолятор плоский

К концам труб припаивают серебряным припоем ПСр-25 фланцы с отверстиями для бол­тов диаметром 10 мм, гайки которых закрепляются на мон­таже отгибочными шайбами.

Один из фланцев секции фидера имеет канавку, предна­значенную для герметизирую­щего кольца из морозостойкой резины, и кольцевой выступ высотой 0,5 мм для обеспече­ния хорошего электрического контакта между отдельными участками фидера на стыках.

Внутренняя труба центри­руется плоскими изоляторами из фторопласта, установленны­ми парами через 750 мм. Тру­бы соединяются штепсельными разъединителями, играющими одновременно роль термоком­пенсаторов. В каждой секции фидера внутренняя труба за­крепляется в наружной диско­выми изоляторами толщиной 6 мм из высокочастотной кера­мики, а в коленах — цилинд­рическими (рис. 2.47). Для из­мерения коэффициента бегу­щей волны и определения ме­ста пробоя в секции фидера предусматривают патрубок с контрольным отверстием, за­крытым обычно крышкой.

Верхний конец фидера при­крепляется к специальным де­талям мачты или башни, а сек­ции в пролёте подвешиваются через пружины к элементам ствола мачты или к специаль­но проложенной вдоль ствола башни трубе, что несколько разгружает верхнее креплениефидера. Через 5 м по длине вертикального участка фидера ста­вят направляющие хомуты, не препятствующие продольному перемещению фидера при изменении температуры. Для подгон­ки длины фидера предусматриваются секции, где один из флан­цев припаивается к трубе после выверки её длины.

Рис. 2.47. Изоляция трубчатого фидера антенн укв: а) на прямом участке; б) на криволинейном участке: 1 — наружная труба фидера, 2 — внутренняя труба, 3 — изолятор плос­кий, 4 — колпачок регулн!>ующий, 5 — уплотнение герметизирующее, 6 — изолятор цилиндрический

Переход вертикального участка фидера в горизонтальный осуществляется через колено в 90°, а для поворота в горизонталь­ной плоскости применяются стандартные колена в 30 и 60°.

Герметизированный участок фидера отделяется от негерме- тизированного газонепроницаемой заглушкой в специальной сек-

8- 173 113ции, в которой имеется патрубок (ниппель) для присоединения резиновой трубки, идущей от автоматического дегидратора (обезвоживателя), например, типа АД-4.

Нагнетательное устройство типа АД-4 состоит из компрессо­ра производительностью 10 л/мин при давлении 2 ати, мотора мощностью 2 кет на напряжение 3×127 в. Влагосодержание по­даваемого воздуха (после обезвоживания) должно быть не бо­лее 0,117 г/м3. Установка действует автоматически, поддерживая постоянное давление 50—100 мм водяного столба, что контроли­руется дифференциальным масляным манометром — предохра­нителем. Предохранительный клапан включается при повышении давления более 0,2—0,3 ати. Воздухосборник, как сосуд высо­кого давления, подлежит освидетельствованию инспекцией Гос- техгорнадзора. Герметичность фидера считается достаточной, если падение давления за 10 мин будет не более 0,1 ати при испытательном давлении 2,5 ати.

Сопротивление изоляции внутренней трубы фидера от наруж­ной должно быть не менее 5 Мом, а электрическая прочность изо­ляции— не менее 5 кв переменного тока в течение 10 мин.

Для подачи энергии от мощного передатчика коротких волн к антенне симметричную экранированную линию выполняют » виде двух профилированных медных лент с загнутыми краями, поддерживаемых через 2—3 м опорными изоляторами. Экран из медных или биметаллических листов заключают в стальной ре­шётчатый каркас. Такую линию составляют из секций длиной

4— 6 м, соединяют болтами и устанавливают на катках — роли­ках, закреплённых на невысоких бетонных столбах. Верхнюю грань экрана выполняют съёмной для осмотра и ремонта фидера.

В антенных устройствах укв широкое распространение имеют радиочастотные кабели, позволяющие упрощать монтаж в сте­снённых условиях. Применение кабелей вместо экранированных трубчатых фидеров позволяет также значительно снижать вет­ровую нагрузку на турникетные и другие антенны, а это при одинаковых поперечных размерах несущей конструкции даёт возможность увеличивать число этажей и повышать эффектив­ность антенны.

Недостатком многих кабелей является недопустимость рабо­ты с ними при низких температурах воздуха. Для кабелей в свинцовой оболочке вводят дополнительные ограничения в отно­шении наименьшего радиуса закругления при монтаже. Повтор­ные изгибы и последующее выпрямление кабеля особенно вред­ны при отрицательной температуре воздуха.

Бронированные кабели прокладывают в земле; небронирован­ные — в бетонных лотках — каналах — и асбестоцементных или стальных трубах. При вертикальной прокладке кабели закреп­ляют скобами через 0,5—1 м по длине к несущей конструкции или к специальному, туго натянутому, стальному кацагу. Между 114 скобой или нажимной планкой и кабелем ставят мягкую про­кладку, предохраняющую кабель от смятия наружной оболочки. Большие промежутки между деталями, прикрепляющими вер­тикально проложенный кабель к несущей конструкции, допу­скают только для специально приспособленных кабелей.

Для питания вибраторов телевизионных и вещательных ан­тенн в диапазоне волн 2,8—7,5 м применяют кабели марок ТКМ-50 и ТКМ-75. Монтаж этих кабелей допускается при тем­пературе от —5° до +40°С. Наименьший радиус закругления при монтаже — 250 мм, а при однократном изгибе—125 мм.

В средневолновых антеннах при мощности передатчика до 15 кет применяют кабели марок РК, РКГ и РКПГ, которые мо­гут прокладываться при температуре воздуха не ниже —15°С.

Наименьший радиус изгиба кабеля в свинцовой оболочке (РС) должен быть не менее 15 диаметров кабеля, а однократ­ный — не менее 5 диаметров.

В приёмных устройствах коротких волн применяют чаще все­го симметричные кабели марок РД-16 и РД-26, а в антеннах укв — марки РК-1, РК-3, РКС и др.