Электрический кабель Российский патент 2024 года по МПК H01B11/06 

Изобретение относится к области кабельной промышленности, а точнее - к кабелям, предназначенным для точной передачи электрического сигнала, в особенности к кабелям для подключения студийных и индивидуальных прецизионных аудиосистем, техники физического эксперимента, метрологического и медицинского оборудовании.

Из уровня техники известны электрические кабели традиционной конструкции, имеющие три цельных медных проводника, выполненные без скрутки и имеющие изолирующую оболочку.

Однако, для конструкции таких кабелей характерно наличие внешних электромагнитных помех, которые негативно влияют на качество передачи сигнала.

Таким образом, техническая проблема заключается в создании кабеля, конструкция которого позволяет уменьшить влияние внешних шумов и помех на передаваемый сигнал.

Технический результат заключается в уменьшении влияния внешних наводимых шумов и помех.

Для этого электрический кабель содержит фазовую линию, выполненную в виде центрального проводника, состоящего из по меньшей мере одной токопроводящей жилы в изолирующей оболочке или без нее, и нулевую линию, совмещенную с линией заземления и выполненную в виде внешнего проводника, состоящего из токопроводящей жилы в изолирующей оболочке и навитого на центральный фазовый проводник, при этом диаметр навивки составляет от 3 мм до 20 мм, шаг навивки - от 2 мм до 25 мм, соотношение сечений центрального и внешнего проводников составляет от 1:1 до 1:3, а угол навивки внешнего проводника составляет от 60° до 120° относительно оси центрального проводника.

В частном случае осуществления изобретения центральный проводник содержит 2 токопроводящие жилы.

В частном случае осуществления изобретения центральный проводник содержит 3 токопроводящие жилы.

В частном случае осуществления изобретения токопроводящая жила центрального проводника выполнена в виде моножилы.

В частном случае осуществления изобретения токопроводящая жила центрального проводника выполнена в виде многопроволочной токопроводящей жилы.

В частном случае осуществления изобретения токопроводящая жила внешнего проводника выполнена в виде моножилы.

В частном случае осуществления изобретения токопроводящая жила внешнего проводника выполнена в виде многопроволочной токопроводящей жилы.

В частном случае осуществления изобретения центральный проводник выполнен прямым.

В частном случае осуществления изобретения центральный проводник выполнен свитым.

Выполнение электрического кабеля в виде центрального проводника, состоящего из по меньшей мере одной токопроводящей жилы в изолирующей оболочке или без нее и внешнего проводника, состоящего из токопроводящей жилы в изолирующей оболочке и навитого на центральный фазовый проводник с диаметром навивки от 3 мм до 20 мм, шагом навивки - от 2 мм до 25 мм, соотношением сечений центрального и внешнего проводников от 1:1 до 1:3, и углом навивки внешнего проводника от 60° до 120° относительно оси центрального проводника, при протекании тока по внешнему проводнику позволяет создать во внешнем проводнике магнитное поле, являющееся экраном для центрального проводника. Такой экран позволяет передать наведенные внешние помехи на землю, защитив центральный проводник и, соответственно, снизить уровень шума до 120 - 160 мВ. Таким образом, конструкция кабеля позволяет снизить уровень шума без использования дополнительного экрана.

Совмещение нулевой линии с линией заземления позволяет внешнему проводнику передать наведенные внешние помехи на землю и, соответственно, повысить защиту от помех.

Экспериментальным путем было установлено, что диаметр навивки внешнего проводника относительно центрального менее 3 мм не позволяет добиться снижения уровня помех до 120-160 мВ. При диаметре навивки от 3 мм до 20 мм включительно, достигается положительный технический результат, а при увеличении диаметра навивки более 20 мм уровень шума постепенно увеличивается.

Экспериментальным путем также было установлено, что при шаге навивки внешнего проводника вокруг центрального проводника, составляющего менее 2 мм и более 25 мм при любом варианте соотношений диаметров внешнего и центрального проводников - от 1:1 до 1:3, а также при любом диаметре навивки в диапазоне от 3 мм до 20 мм, технический результат ухудшается. При этом при шаге навивки от 2 мм до 25 мм включительно уровень помех принимает значения от 120 до 160 мВ.

Экспериментальным путем было установлено, что при соотношении диаметров внешнего и внутреннего проводников от 1:1 до 1:3 включительно достигается положительный технический результат, заключающийся в уменьшении уровня шума до 120 - 160 мВ.

Материал центрального проводника может быть выбран из группы, включающей, но не ограничиваясь: медь, латунь, алюминий, углерод и др.

Материал внешнего проводника может быть выбран из группы, включающей, но не ограничиваясь: медь, латунь, алюминий, серебро, золото, углерод и др.

При этом экспериментальным путем было установлено, что положительный технический результат достигается вне зависимости от материала проводников.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг.1 изображен электрический кабель (вид сбоку).

Электрический кабель содержит фазовую линию, выполненную в виде центрального проводника 1. При этом центральный проводник 1 имеет по меньшей мере одну токопроводящую жилу 2, выполненную в виде моножилы или многопроволочной токопроводящей жилы. При этом центральный проводник может иметь изолирующую оболочку 3, выполненную из любого известного из уровня техники материала, подходящего для данных целей, в частности, из ткани, металла, резины, ПВХ, полиэтилена, фторопласта и др., а может быть выполнен без нее.

Нулевая линия совмещена с линией заземления электрического кабеля и выполнена в виде внешнего проводника 4, состоящего из моножилы или многопроволочной токопроводящей жилы 5 в изолирующей оболочке 6. Внешний проводник 4 навит на центральный фазовый проводник 1. При этом диаметр навивки d внешнего проводника 4 составляет от 3 мм до 20 мм, шаг навивки Н - от 2 мм до 25 мм, а соотношение сечений центрального 1 и внешнего 4 проводников составляет от 1:1 до 1:3.

Диаметр навивки d и шаг навивки Н выбираются в зависимости от тока потребления и требуемого уровня защиты от помех.

Навивку внешнего проводника 4 на центральный проводник 1 осуществляют как под 90°, та и с наклоном, при этом витки располагают под углом от 60° до 120° относительно оси центрального фазового проводника 1.

Именно при таких значениях угла наклона витков внешнего проводника 1 наводимые в проводниках магнитные поля располагаются таким образом, что возникающее от протекания тока по внешнему проводнику 4, является экраном для центрального проводника 1.

Диапазон поперечных сечений проводников составляет от 0,1 до 6,0 мм² включительно и зависит от потребляемого тока нагрузки.

Ниже приведены примеры выполнения электрического кабеля согласно изобретению. Также приведены результаты проверки образцов электрического кабеля на уровень помех. Проверка кабелей осуществлялась с помощью программного обеспечения Rightmark Audio Analyser и звуковой карты Createive sound blaster АЕ-9, а также микровольтметром В3-57.

В равных условиях были измерены уровни шума электрических кабелей известной конструкции, в частности, линейный аудиокабель 2RCA фирмы Ugreen, аудиокабель, выполненный из меди в изолирующей оболочке из ПВХ, диаметром 1 мм и имеющий внешний проводник, выполненный из меди диаметром 1 мм, в изолирующей оболочке из ПВХ (ООО «Дмитровский кабель»), а также колоночный Furutech speaker cable m-2t.

В результате измерений было установлено, что уровень шума электрических кабелей известной конструкции варьируется от 360 мВ до 400 мВ.

Пример 1

На уровень шума был проверен электрический кабель, имеющий центральный проводник, состоящий из моножилы, выполненный из меди в изолирующей оболочке из ПВХ, диаметром 3 мм и внешний проводник такого же диаметра, состоящий из моножилы, выполненной из латуни в изолирующей оболочке из полиэтилена, навитый на центральный фазовый проводник с шагом 2 мм и диаметром навивки 5 мм. Угол навивки в данном кабеле составлял 85° относительно оси центрального проводника.

Данный образец был рассчитан для тока потребления не более 25 А. Уровень шума данного образца был зафиксирован на уровне 120-130 мВ.

Пример 2

Образец №2 содержит центральный проводник, состоящий из двух свитых токопроводящих жил, выполненный из латуни без изолирующей оболочки. Диаметр центрального фазового проводника составляет 2x0.5 мм, диаметр внешнего проводника -1 мм. При этом внешний проводник состоит из моножилы, выполненной из латуни, навитый на центральный фазовый проводник с шагом 25 мм и диаметром навивки, равным 8 мм. Величина шума данного образца была зарегистрирована в диапазоне значений от 140 до 160 мВ.

Пример 3

Образец №3 представляет собой электрический кабель, имеющий центральный проводник, состоящий из двух свитых многопроволочных токопроводящих жил, выполненный из латуни без изолирующей оболочки. Диаметр центрального фазового проводника составляет 2 мм, диаметр внешнего проводника - 2,5 мм. При этом внешний проводник состоит из моножилы, выполненной из углерода, в изолирующей оболочке из металла, навитый на центральный фазовый проводник с шагом 10 мм, диаметр навивки составляет 15 мм. Угол навивки - 120° относительно оси центрального проводника. Уровень шума данного образца был зарегистрирован в диапазоне значений от 125 до 140 мВ.

Пример 4

Образец №4 содержит центральный проводник, представляющий собой многопроволочную токопроводящую жилу, выполненную из меди в изолирующей оболочке из ПВХ, диаметром 1 мм и внешний проводник, представляющий собой многопроволочную токопроводящую жилу, выполненную из меди диаметром 1 мм в изолирующей оболочке из ПВХ.

Диаметр навивки составляет 3 мм, шаг навивки - 10 мм, угол навивки - 60°. Уровень шума данного образца был зафиксирован на уровне 120 мВ.

Пример 5

Образец №5 представляет собой электрический кабель, имеющий центральный проводник, состоящий из моножилы, выполненный из алюминия в изолирующей оболочке из фторопласта, диаметром 1,5 мм и внешний проводник диаметром 2,6 мм, состоящий из моножилы, выполненной из латуни в изолирующей оболочке из полиэтилена, навитый на центральный фазовый проводник с шагом 13 мм и диаметром навивки 5 мм. Угол навивки в данном кабеле - 90° относительно оси центрального проводника.

Данный образец был рассчитан для тока потребления не более 25 А. Уровень шума данного образца был зафиксирован в пределах 135 - 140 мВ.

Пример 6

Образец №6 содержит центральный проводник, выполненный без скрутки, состоящий из трех прямых многопроволочных токопроводящих жил, выполненных из меди, покрытых никелем, с изолирующей оболочкой, выполненной из ПВХ. Диаметр центрального фазового проводника составляет 3x0,1 мм, диаметр внешнего проводника составляет 0,5 мм. При этом внешний проводник выполнен в виде многопроволочной токопроводящей жилы из меди, покрытой серебром в изолирующей оболочке из резины, навитый на центральный фазовый проводник с шагом 5 мм и диаметром навивки - 7 мм. Угол навивки составляет 95°. Уровень шума данного образца был зафиксирован в диапазоне значений от 125 до 135 мВ.

Таким образом, предложенная конструкция электрического кабеля позволяет уменьшить влияние внешних шумов и помех на передаваемый сигнал до значений 120-160 мВ.

Изобретение относится к области кабельной промышленности. Технический результат заключается в уменьшении влияния внешних наводимых шумов и помех. Технический результат достигается тем, что электрический кабель содержит фазовую линию, выполненную в виде центрального проводника, и нулевую линию, совмещенную с линией заземления. Фазовая линия состоит из по меньшей мере одной токопроводящей жилы в изолирующей оболочке или без нее. Нулевая линия выполнена в виде внешнего проводника, состоящего из токопроводящей жилы в изолирующей оболочке и навитого на центральный фазовый проводник. При этом диаметр навивки внешнего проводника относительно центрального проводника составляет от 3 до 20 мм, шаг навивки - от 2 до 25 мм. Соотношение сечений центрального и внешнего проводников составляет от 1:1 до 1:3, а угол навивки внешнего проводника составляет от 60° до 120° относительно оси центрального проводника. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрический кабель, содержащий фазовую линию, выполненную в виде центрального проводника, состоящего из по меньшей мере одной токопроводящей жилы в изолирующей оболочке или без нее, и нулевую линию, совмещенную с линией заземления и выполненную в виде внешнего проводника, состоящего из токопроводящей жилы в изолирующей оболочке и навитого на центральный фазовый проводник, при этом диаметр навивки составляет от 3 мм до 20 мм, шаг навивки - от 2 мм до 25 мм, соотношение сечений центрального и внешнего проводников составляет от 1:1 до 1:3, а угол навивки внешнего проводника составляет от 60° до 120° относительно оси центрального проводника.

2. Электрический кабель по п. 1, отличающийся тем, что центральный проводник содержит 2 токопроводящие жилы.

3. Электрический кабель по п. 1, отличающийся тем, что центральный проводник содержит 3 токопроводящие жилы.

4. Электрический кабель по п. 2 или 3, отличающийся тем, что токопроводящая жила центрального проводника выполнена в виде моножилы.

5. Электрический кабель по п. 2 или 3, отличающийся тем, что токопроводящая жила центрального проводника выполнена в виде многопроволочной токопроводящей жилы.

6. Электрический кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила внешнего проводника выполнена в виде моножилы.

7. Электрический кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила внешнего проводника выполнена в виде многопроволочной токопроводящей жилы.

8. Электрический кабель по п. 2 или 3, отличающийся тем, центральный проводник выполнен без скрутки.

9. Электрический кабель по п. 2 или 3, отличающийся тем, что центральный проводник выполнен свитым.