Conoscenza del settore
In che modo il numero di fibre e il design ottico influiscono sulle prestazioni di trasmissione
Cavo composito in fibra ottica s non sono prodotti adatti a tutti. Il numero di nuclei in fibra, che siano 2, 4, 12, 24, 48 o più, determina direttamente quanta capacità di larghezza di banda può supportare un singolo cavo e la scelta tra fibra monomodale (OS2) e multimodale (OM3/OM4/OM5) cambia radicalmente la distanza di trasmissione utilizzabile. Le fibre monomodali, con il loro rapporto nucleo/rivestimento di 9/125 μm, sono progettate per la trasmissione a lungo raggio, comunemente utilizzate nelle dorsali dei servizi pubblici o nelle connessioni tra sottostazioni dove le distanze superano diversi chilometri. Le fibre multimodali, con i loro nuclei più grandi da 50/125 μm o 62,5/125 μm, sono più adatte per collegamenti dati a corto raggio e ad elevata larghezza di banda all'interno di impianti industriali o sistemi di edifici intelligenti.
Un fattore meno discusso ma altrettanto importante è la struttura di cordatura all'interno del cavo. I design a tubo sciolto consentono a ciascuna fibra o fascio di fibre di muoversi leggermente all'interno di un tubo riempito di gel, che protegge dall'espansione e dalla contrazione termica, fondamentali in ambienti esterni o industriali in cui gli sbalzi di temperatura sono significativi. I design a buffer stretto racchiudono ciascuna fibra direttamente in un rivestimento protettivo, rendendola più facile da terminare ma più sensibile allo stress meccanico. Per i cavi compositi che integrano conduttori di alimentazione sia in fibra che in rame, comprendere come questi due componenti interagiscono in caso di flessione, tensione e carico di temperatura è essenziale per l'affidabilità a lungo termine.
Zhishang Cable progetta i prodotti prestando particolare attenzione alla disposizione del nucleo della fibra rispetto all'asse neutro del cavo, riducendo al minimo le perdite dovute a microflessione che possono degradare silenziosamente la qualità del segnale nel tempo senza alcun danno visibile al rivestimento del cavo.
Configurazioni dei conduttori di potenza nella progettazione di cavi compositi
La parte elettrica di a cavo composito in fibra ottica svolge due funzioni distinte a seconda dell'applicazione: può trasportare energia operativa per apparecchiature remote come telecamere, sensori o piccoli nodi di comunicazione, oppure può fungere da mezzo di segnalazione e messa a terra protettiva all'interno dell'infrastruttura dei servizi energetici. Questi due casi d'uso richiedono specifiche dei conduttori molto diverse e la selezione della configurazione sbagliata porta a cavi sovraingegnerizzati che sprecano costi o a conduttori sottodimensionati che creano rischi per la sicurezza.
Per le applicazioni a bassa tensione (tipicamente 48 V CC o 24 V CC nei sistemi di sorveglianza e automazione industriale), sono comuni conduttori in rame a doppino intrecciato o paralleli con sezioni trasversali comprese tra 0,5 mm² e 2,5 mm². Nelle varianti OPGW (cavo di terra ottico) o OPPC (conduttore di fase ottico) di livello pratico, gli elementi metallici sono strutturali ed elettrici contemporaneamente, spesso utilizzando fili di acciaio rivestito di alluminio (ACS) o leghe di alluminio disposti in strati concentrici. La resistenza CC e la capacità di corrente di cortocircuito di questi conduttori devono essere calcolate e verificate rispetto ai requisiti di coordinamento della protezione della rete: in queste installazioni un approccio puramente meccanico alla selezione dei cavi non è sufficiente.
| Tipo di applicazione | Materiale tipico del conduttore | Intervallo della sezione trasversale | Funzione primaria |
|---|---|---|---|
| Automazione/Sorveglianza Industriale | Rame nudo o stagnato | 0,5 – 2,5 mm² | Alimentazione a bassa tensione |
| Rete di utilità/OPGW | Acciaio rivestito in alluminio (ACS) | Varia in base alla corrente nominale | Percorso della corrente di guasto del filo di terra |
| Sistemi ferroviari/di transito | Rame o lega di rame | 1,5 – 6 mm² | Collegamento dati di potenza di segnalazione |
| Edificio intelligente/corrente debole | Rame stagnato | 0,75 – 1,5 mm² | PoE/segnale di controllo |
Scelta del materiale della camicia e relativo impatto sulla durata del servizio sul campo
Il rivestimento esterno di un cavo composito in fibra ottica rappresenta la prima linea di difesa contro il degrado ambientale, ma viene spesso trattato come un ripensamento negli approvvigionamenti. I materiali dominanti del rivestimento, PE (polietilene), PVC, LSZH (Low Smoke Zero Halogen) e TPU, comportano ciascuno specifici compromessi che diventano di fondamentale importanza a seconda dell'ambiente di installazione.
Guaine in HDPE rimangono lo standard per l'interramento diretto e le applicazioni aeree esterne grazie alla loro eccezionale resistenza all'umidità, stabilità ai raggi UV e resistenza agli agenti chimici del suolo. Tuttavia, l’HDPE non funziona bene in caso di incendio: brucia senza autoestinguenza. Per i cavi instradati attraverso montanti di edifici, passerelle portacavi all'interno di tunnel o strutture industriali chiuse, Giacche LSZH sono richiesti dalla maggior parte dei codici antincendio; limitano l'emissione di gas tossici e la densità del fumo, il che è particolarmente importante in spazi ristretti dove l'evacuazione può essere difficile.
Nelle applicazioni dinamiche – bracci robotici, macchine utensili in movimento o sistemi di cavi per catene portacavi – né il PE né il PVC offrono la resistenza alla flessione meccanica ripetuta necessaria. TPU (poliuretano termoplastico) è la scelta appropriata in questo caso, offrendo elevata resistenza all'abrasione e mantenimento della flessibilità anche dopo milioni di cicli di piegatura. Nell'ambito dello sviluppo del prodotto incentrato sulla ricerca e sviluppo, Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd. collabora con i clienti per specificare il materiale del rivestimento in base alle condizioni di servizio effettive anziché ricorrere all'opzione più economica disponibile, riconoscendo che i guasti del rivestimento sono una delle principali cause di sostituzione prematura del cavo sul campo.
Principali proprietà dei materiali del rivestimento in breve
- HDPE: Migliore resistenza all'umidità e ai raggi UV; adatto per l'interramento diretto/all'aperto; non ignifugo.
- PVC: Conveniente con flessibilità moderata; ritardante di fiamma accettabile; rilascia gas HCl durante la combustione.
- LSZH: Basse emissioni tossiche in caso di incendio; obbligatorio per tunnel, ferrovie ed edifici pubblici in molte regioni.
- TPU: Resistenza superiore all'abrasione e alla fatica da flessione; ideale per installazioni in movimento o con catena portacavi.
Insidie di installazione che riducono le prestazioni del cavo composito nel tempo
Anche un cavo composito in fibra ottica ben prodotto può avere prestazioni inferiori o guastarsi prematuramente se le pratiche di installazione non tengono conto delle caratteristiche fisiche e meccaniche del cavo. Uno degli errori più comuni è ignorare il raggio minimo di curvatura . Per i cavi compositi, questo raggio non è un valore unico ma un duplice vincolo: le fibre ottiche e i conduttori in rame possono avere requisiti di raggio minimo di curvatura diversi, e il cavo deve essere progettato e installato per soddisfare il più restrittivo dei due. La violazione del raggio minimo di curvatura della fibra introduce perdite di micro e macro-flessione; il superamento del limite del conduttore può causare affaticamento del metallo e aumento della resistenza nel tempo.
La tensione durante l'installazione del condotto è un altro fattore di rischio sottovalutato. Il carico di trazione massimo consentito (spesso specificato separatamente per l'installazione e il servizio a lungo termine) non deve essere superato. Per i cavi con fibre supportate da un elemento di rinforzo centrale (tipicamente FRP o acciaio), l'elemento di rinforzo trasporta la maggior parte della forza di trazione, ma se il cavo viene afferrato o tirato dalla guaina anziché terminato correttamente all'estremità, il carico viene invece trasferito alle fibre ottiche o ai conduttori in rame. Questo è un errore particolarmente comune quando gli installatori che non hanno familiarità con la costruzione di cavi compositi utilizzano impugnature di trazione standard progettate per cavi completamente elettrici.
Anche la gestione termica durante l'installazione in ambienti caldi o in condotti esposti alla luce solare diretta viene spesso trascurata. Il calore accelera il degrado della guaina e può causare un'espansione termica differenziale tra gli elementi in fibra e i conduttori metallici. Specificando un cavo con un intervallo di temperatura operativa appropriato e verificando che i rapporti di riempimento del condotto consentano un'adeguata dissipazione del calore, si prolunga notevolmente la durata di servizio. Anche la qualità della giunzione e della terminazione per la parte ottica deve essere verificata utilizzando il test OTDR dopo l'installazione, non solo l'ispezione visiva, poiché le perdite di connessione che rientrano nei limiti accettabili il primo giorno possono peggiorare in modo significativo se la giunzione o il connettore sono sottoposti a stress meccanico dovuto a un instradamento errato.
