業界の知識
ファイバー数と光学設計が伝送パフォーマンスに与える影響
光ファイバー複合ケーブル は万能の製品ではありません。ファイバー コアの数 (2、4、12、24、48、またはそれ以上) は、1 つのケーブル配線がサポートできる帯域幅容量を直接決定し、シングルモード (OS2) ファイバーとマルチモード (OM3/OM4/OM5) ファイバーの選択によって、使用可能な伝送距離が根本的に変わります。シングルモード ファイバは、コア/クラッド比が 9/125 μm で、長距離伝送用に設計されており、距離が数キロメートルを超える公共事業の基幹回線や変電所間の接続で一般的に使用されます。より大きな 50/125 μm または 62.5/125 μm コアを備えたマルチモード ファイバーは、産業プラントまたはインテリジェント ビルディング システム内の短距離、高帯域幅のデータ リンクに適しています。
あまり議論されていませんが、同様に重要な要素は、ケーブル内の撚り構造です。ルーズチューブ設計により、各ファイバーまたはファイバー束がゲルで満たされたチューブ内でわずかに動くことができ、熱による膨張と収縮から保護されます。これは、温度変動が大きい屋外または工業環境では重要です。タイトバッファ設計は、各ファイバーを保護コーティングで直接包み込むため、終端が容易になりますが、機械的ストレスに対してより敏感になります。ファイバーと銅の電力導体の両方を統合した複合ケーブルの場合、これら 2 つのコンポーネントが曲げ、張力、温度負荷の下でどのように相互作用するかを理解することが、長期的な信頼性を実現するために不可欠です。
Zhishang Cable は、ケーブルの中性軸に対するファイバー コアの配置に細心の注意を払って製品を設計し、ケーブル ジャケットに目に見える損傷を与えることなく、時間の経過とともに信号品質を静かに低下させる可能性があるマイクロ曲げ損失を最小限に抑えます。
複合ケーブル設計における電力導体構成
の電気部分 光ファイバー複合ケーブル アプリケーションに応じて 2 つの異なる機能を果たします。カメラ、センサー、小型通信ノードなどのリモート機器に動作電力を供給することも、電力会社インフラ内で保護接地および信号媒体として機能することもできます。これら 2 つの使用例では、非常に異なる導体仕様が必要であり、間違った構成を選択すると、コストを無駄にする過剰設計のケーブルや、安全上の問題を引き起こす過小評価された導体のいずれかにつながります。
低電圧アプリケーション (産業用オートメーションおよび監視システムでは通常 48V DC または 24V DC) の場合、断面積が 0.5 mm² ～ 2.5 mm² のツイストペアまたは並列銅導体が一般的です。実用グレードの OPGW (光接地線) または OPPC (光位相導体) のバリエーションでは、金属要素は構造的かつ電気的であり、多くの場合、同心円状の層に配置されたアルミニウム被覆鋼線 (ACS) またはアルミニウム合金線が使用されます。これらの導体の DC 抵抗と短絡電流容量を計算し、系統保護調整要件に照らして検証する必要があります。これらの設備では、ケーブルを選択するための純粋に機械的なアプローチでは不十分です。
| アプリケーションの種類 | 代表的な導体材料 | 断面範囲 | 一次機能 |
|---|---|---|---|
| 産業オートメーション / 監視 | 裸銅または錫メッキ銅 | 0.5 – 2.5 mm² | 低圧電源 |
| ユーティリティグリッド/OPGW | アルミクラッド鋼（ACS） | 定格電流により異なります | 接地線の故障電流経路 |
| 鉄道・交通システム | 銅または銅合金 | 1.5 – 6 mm² | 信号電力データリンク |
| スマートビルディング / 微弱電流 | 錫メッキ銅 | 0.75 – 1.5 mm² | PoE / 制御信号 |
ジャケットの材質の選択とフィールド耐用年数への影響
光ファイバー複合ケーブルの外側ジャケットは、環境悪化に対する防御の第一線ですが、調達の際には後回しにされることがよくあります。主なジャケット素材である PE (ポリエチレン)、PVC、LSZH (低煙ゼロハロゲン)、および TPU には、それぞれ特定のトレードオフがあり、設置環境に応じて非常に重要になります。
HDPEジャケット 優れた耐湿性、紫外線安定性、土壌化学物質に対する耐性により、直接埋設および屋外空中用途の標準であり続けています。ただし、HDPE は火災のシナリオではうまく機能せず、自己消火せずに燃えます。建物のライザー、トンネル内のケーブル トレイ、または密閉された産業施設を通って配線されるケーブルの場合、 LSZH ジャケット ほとんどの消防法で義務付けられています。有毒ガスの排出と煙の密度を制限します。これは、避難が困難な閉鎖空間では特に重要です。
ロボット アーム、移動工作機械、ドラッグ チェーン ケーブル システムなどの動的用途では、PE も PVC も必要な繰り返しの機械的屈曲耐久性を備えていません。 TPU（熱可塑性ポリウレタン） ここでは、数百万回の曲げサイクル後でも高い耐摩耗性と柔軟性の保持を実現する適切な選択です。研究開発主導の製品開発の一環として、Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd. は、ジャケットの故障が現場で時期尚早にケーブルを交換する主な原因の 1 つであることを認識し、利用可能な最も安価なオプションをデフォルトとするのではなく、実際の使用条件に基づいてジャケットの材質を指定するよう顧客と協力しています。
主要なジャケット素材の特性の概要
- HDPE: 最高の耐湿性と耐紫外線性。屋外/直埋に適しています。難燃性ではありません。
- PVC: コスト効率が高く、適度な柔軟性を備えています。許容可能な難燃性。燃焼時に HCl ガスを放出します。
- LSZH: 火災時の有毒物質の排出が少ない。多くの地域でトンネル、鉄道、公共の建物に義務付けられています。
- TPU: 優れた耐摩耗性と耐屈曲疲労性。移動やドラッグチェーンによる設置に最適です。
時間の経過とともに複合ケーブルの性能を低下させる設置の落とし穴
適切に製造された光ファイバー複合ケーブルであっても、設置方法がケーブルの物理的および機械的特性を考慮していないと、性能が低下したり、早期に故障したりする可能性があります。最も一般的な間違いの 1 つは、 最小曲げ半径 。複合ケーブルの場合、この半径は単一の値ではなく二重の制約になります。光ファイバーと銅線の最小曲げ半径要件は異なる場合があり、ケーブルは 2 つの制限のうちより厳しい方を満たすように設計および設置する必要があります。ファイバーの最小曲げ半径を超えると、マイクロおよびマクロの曲げ損失が発生します。導体の限界を超えると、時間の経過とともに金属疲労が発生し、抵抗が増加する可能性があります。
導管の設置中に引っ張られる張力も、過小評価されているもう 1 つの危険因子です。の 最大許容引張荷重 (多くの場合、設置と長期サービスについては個別に指定されます) を超えてはなりません。中央の強度部材 (通常は FRP またはスチール) でファイバーがサポートされているケーブルの場合、強度部材が張力の大部分を支えますが、ケーブルが端で正しく終端されずにグリップされたり、ジャケットから引っ張られたりすると、荷重は代わりに光ファイバーまたは銅導体に伝達されます。これは、複合ケーブルの構造に慣れていない設置者が全電気ケーブル用に設計された標準の引っ張りグリップを使用する場合に特によくあるエラーです。
暑い環境に設置したり、直射日光にさらされる導管を設置したりする際の熱管理も見落とされがちです。熱はジャケットの劣化を促進し、ファイバー要素と金属導体の間に熱膨張差を引き起こす可能性があります。適切な動作温度範囲のケーブルを指定し、電線管の充填率が適切な熱放散を可能にすることを確認すると、耐用年数が大幅に延長されます。光学部分のスプライシングと終端の品質は、目視検査だけでなく、設置後に OTDR テストを使用して検証する必要もあります。スプライスまたはコネクタが誤った配線によって機械的ストレスを受けていた場合、初日には許容範囲内にあった接続損失が大幅に悪化する可能性があるためです。
