Blog

Các đặc điểm cấu tạo lõi đảm bảo khả năng chịu thời tiết của cáp đồng trục

Lớp chắn kim loại và hệ thống điện môi được nén áp suất để ngăn hơi ẩm

Cáp đồng trục được thiết kế để chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt có nhiều lớp bảo vệ chống hư hại do tác động từ môi trường. Lớp chắn kim loại, thường làm bằng băng nhôm hoặc đồng dán vào phần bên trong của cáp, tạo thành cả lớp chắn điện từ và ngăn chặn độ ẩm xâm nhập vào bên trong. Những lớp chắn này hoạt động rất hiệu quả khi kết hợp với hệ thống nén áp suất bên trong cáp. Về cơ bản, người ta bơm đầy khí nitơ hoặc không khí khô vào lớp cách nhiệt dạng bọt để tạo ra áp suất dương, giúp giữ nước ở bên ngoài. Theo một số thử nghiệm thực tế được đề cập trong Báo cáo Cơ sở Hạ tầng Phát sóng năm ngoái, các loại cáp có nén áp suất này đã giảm khoảng 92% các sự cố tín hiệu do độ ẩm gây ra tại những khu vực gần biển, nơi không khí mặn là vấn đề nghiêm trọng. Và nói về vật liệu, hầu hết các loại cáp đều sử dụng xốp polyethylene làm thành phần điện môi. Các nhà sản xuất xử lý đặc biệt chất liệu này để nó thực sự đẩy lùi các phân tử nước ở cấp độ vi mô, giúp duy trì hiệu suất ổn định ngay cả khi độ ẩm cao kéo dài liên tục trong nhiều ngày.

Dây dẫn trung tâm bằng thép mạ đồng so với đồng đặc dưới chu kỳ nhiệt

Loại vật liệu dùng để sản xuất các dây dẫn trung tâm này thực sự rất quan trọng khi nói đến hiệu suất hoạt động trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Thép bọc đồng, hay còn gọi tắt là CCS, có cấu tạo đặc biệt bên trong. Lõi của nó làm bằng thép, mang lại độ bền kéo tốt, trong khi lớp đồng bên ngoài đảm nhiệm chủ yếu việc dẫn điện. Điều làm nên điểm đặc biệt của CCS là khả năng giãn nở rất ít khi chịu tác động của các thay đổi nhiệt độ khác nhau. Tính chất này giúp duy trì ổn định tín hiệu ngay cả khi các dây dẫn này được lắp đặt ở trên cao, nơi điều kiện môi trường có thể rất khắc nghiệt. Một số bài kiểm tra cho thấy rằng trong dải nhiệt độ từ âm 40 độ C đến dương 85 độ C, CCS chỉ giãn nở khoảng 0,8 phần trăm, so với đồng nguyên chất vốn giãn nở khoảng 1,2 phần trăm. Đúng là đồng nguyên chất có chỉ số dẫn điện tốt hơn (khoảng 100% IACS so với mức khoảng 40% của CCS), nhưng ở đây có sự đánh đổi. Vấn đề với đồng nguyên chất là nó giãn nở nhiều hơn khi bị đốt nóng, gây ra các vấn đề về độ ổn định tín hiệu, đặc biệt ở những khu vực có sự dao động nhiệt độ mạnh giữa ngày và đêm. Vì vậy, ngày càng nhiều kỹ sư lựa chọn CCS cho các tháp truyền tín hiệu lớn trải dài qua những khoảng cách xa. Những công trình này thường phải đối mặt với chênh lệch nhiệt độ hơn 60 độ C mỗi ngày, do đó việc sử dụng vật liệu không giãn nở hay co rút quá nhiều là yếu tố thiết yếu để đảm bảo hoạt động ổn định.

So sánh Hiệu suất giữa Các Loại Cáp Đồng trục Cho Môi trường Khắc nghiệt

Heliax® so với Cáp Đồng trục Dielectrics Xốp Ngập Nước trong Kiểm tra Phun Muối Ven Biển

Các cáp đồng trục được sản xuất với lớp dẫn ngoài bằng nhôm đặc cho thấy khả năng chống ăn mòn tốt hơn nhiều trong những bài kiểm tra phun sương muối ven biển mà chúng ta đều biết. Những cáp này cũng giữ được khá tốt cường độ tín hiệu, tổn hao ít hơn 0,1 dB trên 100 feet ngay cả sau khi để liên tục trong hơi nước mặn suốt 1.000 giờ. Điều làm nên sự khác biệt của chúng là cấu tạo không có mối nối, do đó nước hoàn toàn không thể xâm nhập vào các đầu nối – nơi thường phát sinh sự cố. Điều này rất quan trọng đối với các tháp truyền phát đặt sát biển, nơi thiết bị phát sóng luôn phải chịu tác động liên tục từ không khí biển. Ngược lại, các loại cáp dạng bọt thường bị giảm khoảng 15% công suất tín hiệu trong điều kiện tương tự, do chất lỏng bên trong bị hút qua các khe hở nhỏ bởi lực mao dẫn. Chúng tôi đã ghi nhận những trường hợp muối tích tụ trong các khe hẹp giữa các lớp vỏ polyethylene, làm thay đổi cách tín hiệu truyền qua cáp và gây ra hiện tượng sai lệch trở kháng khó chịu mà ai cũng ghét. Các bài kiểm tra thực địa theo tiêu chuẩn ASTM B117 cũng xác nhận điều này. Cáp có lớp chắn nhôm kéo dài tuổi thọ trung bình gấp khoảng năm lần trước khi đạt ngưỡng VSWR 3% – dấu hiệu cho thấy bắt đầu xảy ra sự cố – so với các cáp lõi bọt thông thường khi trải qua cùng điều kiện thử nghiệm khắc nghiệt.

Cáp đồng trục bọc thép hỗ trợ cáp treo trên không so với chôn trực tiếp trong các chu kỳ đóng băng-rã đông

Các cáp đồng trục trên không được hỗ trợ bởi dây cáp treo có thể chịu được nhiệt độ cực đoan từ -40°C cho đến +85°C nhờ thiết kế căng treo của chúng. Những cáp này tránh được các vấn đề do chuyển động của mặt đất gây ra nhưng cần lớp vỏ bọc đã ổn định bằng tia cực tím (UV) đặc biệt để duy trì độ dẻo dai trong điều kiện thời tiết lạnh. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng các hệ thống lắp đặt có những đặc điểm này vẫn giữ được điện dung ổn định trong khoảng ±2 pF/m ngay cả sau khi trải qua hơn 200 chu kỳ đóng băng và tan băng, đặc biệt là khi được bọc lớp vỏ bọc polyethylene mật độ cao. Đối với ứng dụng chôn dưới đất, các loại cáp có giáp bảo vệ cung cấp khả năng chống lực nén tốt nhưng lại dễ gặp hiện tượng tăng tổn hao tín hiệu khoảng 8% trong các giai đoạn tan băng do nước từ băng tan thấm vào các điểm yếu trên vỏ cáp. Việc sử dụng xốp điện môi chịu nén thay vì xốp thông thường được bơm khí cũng tạo nên sự khác biệt lớn. Các cáp chôn dưới đất sử dụng loại xốp tiên tiến này cho thấy mức độ bất ổn pha thấp hơn khoảng 22% dưới tác động lặp lại của áp lực nâng do đóng băng theo tiêu chuẩn IEC 61196-1. Các phương pháp khác nhau được yêu cầu để ngăn chặn độ ẩm tùy theo kiểu lắp đặt. Các tuyến cáp ngầm thường cần dùng băng keo điền đầy gel, trong khi các lắp đặt trên không sẽ được hưởng lợi từ các mối nối có rào cản hơi ẩm tại các điểm kết nối.

Các xếp hạng môi trường và tiêu chuẩn tuân thủ quan trọng cho cáp đồng trục phát sóng

Tuân thủ MIL-DTL-17H và các tiêu chuẩn triển khai thực tế trên tháp phát sóng

Tiêu chuẩn MIL-DTL-17H đặt ra các yêu cầu khá khắt khe về khả năng chịu đựng điều kiện thời tiết khắc nghiệt của cáp. Chúng ta đang nói đến những yếu tố như ngăn chặn độ ẩm xâm nhập, duy trì sự ổn định dưới sự thay đổi nhiệt độ và độ bền cơ học theo thời gian. Điều này khiến nó trở thành một trong những thông số kỹ thuật chính đối với cáp đồng trục dùng trong phát sóng, đặc biệt ở những môi trường cực kỳ khắc nghiệt. Khi xem xét các hệ thống lắp đặt thực tế trên các tháp phát sóng, nhất là những tháp gần bờ biển hoặc trên các vùng núi nơi điều kiện rất khắc nghiệt, các loại cáp đạt tiêu chuẩn này thường có tuổi thọ kéo dài hơn nhiều. Dữ liệu ngành từ năm 2023 cũng cho thấy một điều thú vị: các loại cáp được chứng nhận theo tiêu chuẩn MIL-DTL-17H có tỷ lệ hỏng hóc thấp hơn khoảng 35 phần trăm so với các loại cáp thông thường khi phải trải qua nhiều chu kỳ đóng băng và tan băng lặp lại. Kết luận cuối cùng là những bài kiểm tra thực tế này giúp duy trì tín hiệu mạnh và ổn định, đồng thời giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động bất ngờ cho các nhu cầu phát sóng quan trọng.

Khoa học Vật liệu Vỏ ngoài: Kháng tia UV, Ozone và Hóa chất trong Cáp đồng trục

Các vỏ cáp LSZH, PE và PVDF được đánh giá cho các trạm phát ở vùng núi cao có cường độ tia cực tím mạnh

Các trạm phát sóng trên núi đòi hỏi vỏ cáp đồng trục được thiết kế đặc biệt để chịu được điều kiện tiếp xúc ánh sáng mặt trời khắc nghiệt. Ba vật liệu thống trị trong các ứng dụng chịu tia UV cao là:

• LSZH (Low Smoke Zero Halogen) cung cấp khả năng an toàn cháy nổ quan trọng với lượng khí độc thải ra tối thiểu, đồng thời chống suy giảm do tia UV ở độ cao trên 2.000 mét.
• PE (Polyetylen) cung cấp khả năng ngăn ẩm hiệu quả về chi phí và khả năng chịu tia UV ở mức độ vừa phải, mặc dù tiếp xúc lâu dài có thể khiến các phiên bản thành mỏng trở nên giòn.
• PVDF (Polyvinylidene Fluoride) vượt trội trong môi trường khắc nghiệt, chặn tới 99% bức xạ tia UV đồng thời duy trì độ linh hoạt trong dải nhiệt độ từ –40°C đến +150°C.

Các bài kiểm tra thực hiện tại hiện trường cho thấy vỏ bọc PVDF giữ được khoảng 95% độ bền kéo ngay cả sau hơn một thập kỷ đặt ngoài trời ở những vị trí trạm phát trên đỉnh núi. Điều này thật ấn tượng so với polyethylene, vốn chỉ duy trì khoảng 60% khả năng chịu lực trong các bài kiểm tra già hóa tăng tốc tương tự. Khi nói đến khả năng chống ozone, yếu tố này trở nên rất quan trọng gần các thiết bị điện áp cao. Cả hai vật liệu PVDF và LSZH đều ngăn chặn sự hình thành các vết nứt nhỏ li ti, nhờ đó mà hơi ẩm không thể thấm qua các lớp bảo vệ. Khả năng chịu hóa chất của hai loại vật liệu này cũng rất khác biệt. PVDF chịu tốt trước các tác nhân như nhiên liệu hàng không và hóa chất tẩy băng, trong khi PE thông thường bắt đầu phân hủy nhanh chóng khi tiếp xúc với dung môi gốc hydrocarbon. Đối với các công ty phát sóng phụ thuộc vào cáp đồng trục có tuổi thọ dài, việc lựa chọn đúng loại vật liệu vỏ bọc sẽ tạo nên sự khác biệt lớn trong việc duy trì độ toàn vẹn tín hiệu theo từng năm.

Câu hỏi thường gặp

Những yếu tố nào góp phần tạo nên khả năng chịu thời tiết của cáp đồng trục?

Cáp đồng trục đạt được khả năng chịu thời tiết nhờ lớp chắn kim loại và hệ thống điện môi được nén áp suất, giúp ngăn chặn độ ẩm xâm nhập và duy trì tín hiệu ổn định.

Tại sao thép bọc đồng được ưa chuộng hơn đồng đặc trong điều kiện nhiệt độ cực đoan?

Thép bọc đồng kết hợp độ bền kéo và độ dẫn điện với tỷ lệ giãn nở thấp hơn, đảm bảo tín hiệu ổn định trong điều kiện nhiệt độ thay đổi liên tục.

Các loại cáp đồng trục khác nhau hoạt động như thế nào trong môi trường ven biển?

Lớp dẫn ngoài bằng nhôm đặc chống lại sự ăn mòn và thất thoát tín hiệu trong điều kiện ven biển, hoạt động tốt hơn các loại cáp điện môi dạng bọt bị ảnh hưởng bởi lực mao dẫn.

Lợi ích của cáp đồng trục được hỗ trợ bởi dây cáp treo trên không là gì?

Chúng chịu được nhiệt độ cực đoan, duy trì độ ổn định và yêu cầu lớp vỏ được ổn định tia UV để giữ độ linh hoạt trong thời tiết lạnh.

Các tiêu chuẩn tuân thủ nào là quan trọng đối với cáp đồng trục dùng trong phát sóng?

MIL-DTL-17H đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về khả năng chống ẩm và độ ổn định, đảm bảo độ bền trong môi trường khắc nghiệt.

Vật liệu vỏ bọc trong cáp đồng trục quan trọng như thế nào?

Vật liệu vỏ bọc ảnh hưởng đến khả năng chống tia UV, ozone và hóa chất, từ đó tác động đến độ bền và tính toàn vẹn tín hiệu của cáp trong môi trường khắc nghiệt.