Jak dobrać i ułożyć kable i przewody teleinformatyczne?

Kable i przewody teleinformatyczne czyli skrętki komputerowe, stosujemy je masowo, ale czy prawidłowo się z nimi obchodzimy?

Do zajęcia się tematem skłoniły mnie rozmowy z instalatorami. Wideodomofon śnieży, z czasem pogarsza się obraz z monitoringu, internet coś jest nie tak… 

Poniższy materiał dedykowany jest instalatorom. Teoria ograniczona została do niezbędnego minimum, potrzebnego do wybrania odpowiedniego kabla lub przewodu teleinformatycznego oraz ułożenia go tak, aby można było w pełni wykorzystać jego możliwości, które są narzucone na producenta przez odpowiednie normy. Często kupujemy drogi kabel o bardzo dobrych parametrach, lecz poprzez błędy w montażu kabel traci swoje parametry.

Instalacje powinno wykonywać się według projektu wykonanego przez osobę z odpowiednimi uprawnieniami. Projektant powinien dobrać kable i przewody, dobrać odpowiednie peszle. 

W tym artykule znajdziesz:

• Rzeczywistość niestety jest inna
• Kable czy przewody teleinformatyczne?
• Wybrane punkty z aktów prawnych
• Skrętka komputerowa – bałagan w nazwach
  • Tabela przejścia – skrętki
  • Symbole dodatkowe
• Budowa skrętki
• Dlaczego do internetu trzeba stosować inne kable niż zwykłe do połączeń telefonicznych?
  • Parametry transmisyjne kabli i przewodów teleinformatycznych
  • Prędkość propagacji
• Wymagania dla kabli teleinformatycznych
• Klasa okablowania
• Skrętka i napięcie 230 V AC
• PoE
• Zasady układania kabli teleinformatycznych
  • Przykład obliczeń – kabel EKRANOWANY
  • Przykład obliczeń – kabel NIEEKRANOWANY
  • Prowadzenie kabli i przewodów w rurkach kablowych
  • Prowadzenie kabli i przewodów w metalowych korytkach
  • Co jeszcze jest ważne aby podczas montażu nie popsuć skrętki komputerowej?
• Jak uziemić ekran?
  • Dlaczego konieczne jest uziemienie?
  • Montowanie uziemienia (okablowanie strukturalne)
• Minimalny promień gięcia
  • Minimalny promień gięcia w praktyce
• Kable i przewody elektryczne jako produkt budowlany
• Jakie kable lub przewody stosować do alarmu lub domofonu?
• Powłoki kabli i przewodów
  • PVC
  • LS0H
  • PE
• Pancerze
• Jaki kabel do ziemi?
  • Czym usunąć żel hydrofobowy?
• Polskie czy niemieckie nazewnictwo?
  • A-2Y(L)2Y czy XzTKMXpw?
  • YTKSYekw 10x2x0,8 czy J-Y(St)Y 10x2x0,8 Lg?
  • Yn-YTKSXpekp czy YuYO2YPIMF?
• Kolejność w łączeniu kabli stacyjnych
• Kable i przewody współosiowe
  • Co oznacza RG 6?
• Jaki ekran w kablach współosiowych?
• Czy dobór kabla lub przewodu zależy od środowiska?
  • Środowisko wodno – ściekowe
  • Kable stosowane w obwodach bezpieczeństwa
  • Strefy zagrożone wybuchem
  • Środowisko biologicznie czynne
• Certyfikat
• Podsumowanie

Rzeczywistość niestety jest inna

Rzetelny projekt na małych i średnich inwestycjach nie wspominając już o budownictwie jednorodzinnym to rzadkość. W związku z tym skoro urządzenia np. router i komputer mają się komunikować z maksymalną prędkością z pomocą kabla lub przewodu należy dobrać odpowiedni przewód lub kabel i ułożyć go zgodnie z wymaganiami producenta.

Błędnie dobrany lub niewłaściwie ułożony przewód / kabel może znacznie pogorszyć jakość transmisji sygnału pomiędzy urządzeniami co najczęściej objawia się zakłóceniami. Internet działa wolniej, w domofonie słychać trzaski, w wideodomofonie na ekranie jest śnieżenie, alarm sam się wzbudza (fałszywe alarmy), monitoring ma zakłócenia itp.

Wiedza na temat doboru, zasad układania kabli i przewodów teleinformatycznych wśród instalatorów jest niewielka. W poniższym artykule, który powstał przy dużej pomocy i zaangażowaniu specjalistów z Fabryki Kabli Madex, opisałem najważniejsze zagadnienia wraz z przykładami, które pozwolą prawidłowo dobrać i ułożyć kable lub przewody teleinformatyczne.

Niektóre opisane zagadnienia mogą okazać się trudne lub skomplikowane. Podsumowując dane zagadnienie zamieszczę przykład, który powinien pomóc w zrozumieniu zagadnienia.

O sile łańcucha decyduje najsłabsze ogniwo 

Podobnie w okablowaniu teletechnicznym, wystarczy popełnić jeden błąd, który może mieć duży wpływ na jakość przesyłanego sygnału, lub suma niewielkich błędów może dać również opłakane skutki w postaci utraty jakości sygnału. Zagadnień do opisania jest naprawdę sporo, co przekłada się na długość tego opracowania.

W artykule zatytułowanym Instalacja elektryczna – kable i przewody – PORADNIK, (który ukaże się niebawem) opiszę zagadnienia związane z oprzewodowaniem budynku. W tym materiale skupię się na kablach i przewodach teleinformatycznych. Oba artykuły uzupełniają się wzajemnie tworząc całość.

Kable czy przewody teleinformatyczne?

Rozmawiając o elektroenergetyce kable stosuje się do ziemi, przewody stosuje się wewnątrz budynków. W przypadku teleinformatyki odpowiedź na tak zadane pytanie nie jest prosta. Nie dotarłem do aktów prawnych, które to normalizują. W zależności od środowiska nazewnictwo używane jest zamiennie. 

Wybrane punkty z aktów prawnych

Instalacja telekomunikacyjna powinna:

3) być wykonana w sposób gwarantujący możliwość wymiany lub instalowania odpowiedniej ilości jej elementów, o których mowa w § 192c, §192d, §192e, a także instalację dodatkowej infrastruktury telekomunikacyjnej, w tym anten i kabli, wraz z osprzętem instalacyjnym i urządzeniami telekomunikacyjnymi, bez naruszania konstrukcji budynku;

Źródło: WT2018 na podstawie Dz. U. z 2018 r. poz. 1422 i z 2017 r. poz 2285 Dział IV Rozdział 8a § 192f. 4.

W instalacji telekomunikacyjnej, o której mowa w § 192e pkt 4, należy stosować:

1) kable współosiowe kategorii RG-6 lub wyższej, wykonane w klasie A, zawierające podwójny ekran-folię aluminiową i oplot o gęstości co najmniej 77% oraz miedzianą żyłę wewnętrzną o średnicy nie mniejszej niż jeden milimetr, przy czym tłumienie każdego z torów utworzonych z kabli współosiowych nie powinno przekraczać wartości 12 dB przy częstotliwości 860 MHz albo;

2) kable światłowodowe spełniające wymogi określone w ust.5, przy czym dopuszcza się wykorzystanie pojedynczego włókna światłowodowego;

3) zestaw antenowy zapewniający:

a) pasmo przenoszenia od 87,5 do 108 MHz, od 174 do 230 MHz oraz od 470 do 862 MHz przy odpowiednio równomiernych charakterystykach częstotliwościowych,

b) zysk kierunkowy nie mniejszy niż 14 dBi dla zakresów od 174 do 230 MHz oraz od 470 do 862 MHz;

c) impedancję wyjściową 75 Ω;

Źródło: WT2018 na podstawie Dz. U. z 2018 r. poz. 1422 i z 2017 r. poz 2285 Dział IV Rozdział 8a § 192f. 6.

W instalacji telekomunikacyjnej, o której mowa w § 192e pkt 6, do każdej telekomunikacyjnej skrzynki mieszkaniowej powinny być doprowadzone co najmniej dwa parowe kable symetryczne UTP kategorii 5 lub wyższej oraz powinny być zakończone na odpowiednim osprzęcie połączeniowym tak, aby zapewnić dla łącza lub kanału minimum charakterystykę klasy D, przy czym jedno z tych łączy powinno być przeznaczone na potrzeby instalacji, o których mowa w § 192a, lub podobnych natomiast drugie łącze doprowadzone z punktu połączenia z publiczną siecią telekomunikacyjną powinno być przeznaczone w szczególności na potrzeby świadczenia usług telekomunikacyjnych, w tym usług szerokopasmowego dostępu do internetu.

Źródło: WT2018 na podstawie Dz. U. z 2018 r. poz. 1422 i z 2017 r. poz 2285 Dział IV Rozdział 8a § 192f. 10.

Skrętka komputerowa – bałagan w nazwach

Od kilku lat obowiązuje nowy standard nazewnictwa skrętek komputerowych, jednak w nazewnictwie potocznym nadal funkcjonują stare określenia szczególnie dwa: UTP, FTP.

Skrętka komputerowa jest również potocznym określeniem kabli komputerowych czyli kabli do systemów okablowania technologii informatycznej.

Opanowanie nowego nazewnictwa nie jest trudne. Wystarczy zrozumieć zasadę tworzenia nazwy – przedstawioną w poniższej tabeli.

Wzór tworzenia nazwy xx/yTP
xx – oznacza rodzaj ekranu wspólnego na skręconych parach	y – oznacza rodzaj ekranu wokół każdej pary żył
U – brak ekranu	U – brak ekranu
F – ekran w postaci folii aluminiowej	F – Ekran w postaci folii aluminiowej
S – oplot metaliczny
SF – oplot i folia aluminiowa

Tabela przejścia – skrętki

Nowa nazwa	Stara nazwa	Opis budowy
U/UTP	UTP	Kabel nieekranowany
F/UTP	FTP	Ośrodek kabla ekranowany folią aluminiową ułożoną warstwą metalu do wewnątrz z żyłą uziemiającą pod ekranem
SF/UTP	S-FTP	Ośrodek kabla ekranowany folią aluminiową ułożoną warstwą metalu na zewnątrz oraz oplotem z drutów miedzianych ocynowanych (ekran podwójny)
U/FTP	STP	Każda para ekranowana folią aluminiową ułożoną warstwą metalu na zewnątrz, drut CuSn jako wspólna żyła uziemiająca.
F/FTP	F-STP	Każda para ekranowana folią aluminiową ułożoną warstwą metalu na zewnątrz, drut CuSn jako wspólna żyła uziemiająca; dodatkowo na ośrodku – wspólny ekran z folii aluminiowej ułożonej metalem do wewnątrz
S/FTP	S-STP	Każda para ekranowana folią aluminiową ułożoną warstwą metalu na zewnątrz, ośrodek kabla ekranowany oplotem z drutów CuSn

Symbole dodatkowe

Podstawowe oznaczenia nie sprawią już kłopotu, ale co z dodatkowymi oznaczeniami?

Zobacz, poza opisanymi już oznaczeniami powtarzają się w różnej kombinacji trzy litery. Są to: z; w; n.

• F/UTPw
• F/UTPwn
• F/UTPz
• F/UTPzn
• SF/UTPz
• U/UTPw
• U/UTPz
• U/UTPzn
• U/UTPzw
• U/UTPzwn

z – oznacza przewód / kabel zewnętrzny

w – oznacza wypełnienie (uszczelnienie) żelem hydrofobowym (kabel żelowany),

n – oznacza linkę samonośną (przewód lub kabel z linką samonośną)

Budowa skrętki

Zobacz jak zbudowana jest skrętka F/UTP; U/UTP; S/FTP  

Dlaczego do internetu trzeba stosować inne kable niż zwykłe do połączeń telefonicznych? 

Tajemnica tkwi w technologii. Nasze wymagania odnośnie szybkości internetu ciągle rosną, wymagania jakim muszą sprostać kable i przewody są coraz wyższe. Uważam, że kluczem do prawidłowego doboru i montażu okablowania strukturalnego jest zrozumienie zjawisk zachodzących w kablach i przewodach. 

Parametry transmisyjne kabli i przewodów teleinformatycznych

Przesyłanie sygnałów i danych między nadajnikiem (źródłem sygnałów) a odbiornikiem odbywa się po torach transmisyjnych, z których każdy składa się z dwóch żył tego samego kabla. Przydatność torów do transmisji sygnałów analogowych bądź cyfrowych w określonym zakresie częstotliwości zależy od ich parametrów transmisyjnych:

• Impedancja falowa jest parametrem ściśle związanym z geometrią kabla (np. średnice drutów miedzianych, odległość pomiędzy nimi czyli grubością warstwy izolującej druty) i właściwościami dielektryka stanowiącego izolację. Zmiana geometrii pary żył w funkcji długości kabla jest przyczyną powstawania zmian impedancji (np. zbyt mocne zgięcie lub zmiażdżenie kabla). Dla sygnałów przenoszonych przez tor takie lokalne zmiany impedancji są miejscem, w którym odbita część sygnału wraca do źródła.
• Straty odbiciowe RL (Return Loss) mówią, ile razy sygnał na wejściu do toru jest większy od sygnału odbitego od wejścia. Wartości powyżej 20 dB oznaczają pomijalnie małe straty odbiciowe, natomiast mała wartość RL oznacza, że duża część sygnału wraca do źródła.
• Tłumienność falowa  określa tłumienie sygnału na drodze między nadajnikiem a odbiornikiem wywołane przez elementy samego kabla.  Parametr ten zależy od długości toru. Im dłuższy kabel tym większe zniekształcenie sygnału.
• Tłumienność przenikowa (tzw. przesłuchy lub przeniki) charakteryzuje poziom zakłócenia sygnału przesyłanego w danym torze, wywołanego przez przenikanie energii elektromagnetycznej sygnałów z sąsiedniego toru, na jednym z jego końców:
  • przy źródle sygnału [ rys. A) ] – tłumienność zbliżnoprzenikowa NEXT
  • na przeciwległym końcu [ rys. B) ] – tłumienność zdalnoprzenikowa  FEXT

Ponieważ pary skręcone tworzące kabel teleinformatyczny znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie względem siebie, to sygnał z pary nadawczej przenika do pary odbiorczej. Jest to oczywiście zjawisko niepożądane.

Duża wartość NEXT oznacza występowanie małych przesłuchów. Mała wartość NEXT stanowi najważniejsze ograniczenie dla zwiększenia przepustowości sieci. Wartość FEXT jest zależna od długości (a więc tłumienia) kanału transmisji. Im krótszy jest odcinek kabla, tym FEXT ma większy wpływ na jakość transmisji. Jest to parametr mierzony, ale rzadko podawany w normach. Głównie służy on jako składowa do otrzymania parametru ELFEXT.

ELFEXT jest niezależny od długości badanego toru, gdyż uwzględnia tłumienie wnoszone przez tor transmisyjny. Matematycznie jest to wynik otrzymany z różnicy pomiędzy wartością parametru FEXT i tłumienia dla danego toru transmisyjnego.

W najnowszych wydaniach norm serii EN 50288 termin ELFEXT został zastąpiony definicją ACR–F. O ile ELFEXT stanowi różnicę FEXT i tłumienia pary ZAKŁÓCAJĄCEJ, to ACR–F odnosi FEXT do tłumienia pary ZAKŁÓCANEJ. W kartach katalogowych producentów kabli można w dalszym ciągu znaleźć informacje dotyczące ELFEXT, wartości limitów dla obu parametrów są takie same.

Prędkość propagacji

Oznaczana NVP pozwala na określenie prędkości sygnału w kablu w stosunku do prędkości światła, podawana jako ułamek dziesiętny lub wartość procentowa.

Parametr NVP jest wykorzystywany do wyznaczania długości toru transmisyjnego. Każda para w kablu do transmisji danych ma inny skok skrętu, co prowadzi do powstawania różnic w długości torów transmisyjnych. Dodatkowo pary są ze sobą skręcone, co powoduje, że długość torów jest większa od długości kabla drukowanej zwykle na powłoce kabla.

NEXT jest najbardziej krytycznym parametrem określającym jakość łącza i zależy od częstotliwości.

Jeśli chcemy zredukować przenikanie energii elektromagnetycznej z sąsiedniego toru w paśmie 1-250 MHz i zwiększyć prędkość transmisji należy wykorzystać w sieci kabel kategorii 6 z wkładką rdzeniową, która jest niezbędna do spełnienia wymagań.

Częstotliwość [MHz]	NEXT, min. [dB] Kategoria 5e	Typowe wyniki kabla bardzo dobrej jakości kategorii 5e	Wyniki kabla typowego kategorii 5e	NEXT, min. dB/100m kategoria 6	Typowe wyniki kabla dobrej jakości kategorii 6
1	65,3	88,2	77,6	66,0	104,5
4	56,3	81,2	79,2	65,3	106,9
10	50,3	72,9	56,5	59,3	99,2
16	47,2	77,0	52,4	56,2	99,5
20	45,8	71,4	61,9	54,8	79,9
31,25	42,9	66,0	50,8	51,9	84,6
62,50	38,4	54,8	40,6	47,4	76,5
100	35,3	55,2	40,7	44,3	71,0
200	–			39,8	71,1
250	–			38,3	67,7

W tabeli pokazano wyniki pomiarów NEXT gotowego wyrobu (kabla). Jak widać kable kategorii 5_e bardzo dobrej jakości spełniają wymagania kategorii 6, ale tylko do zakresu częstotliwości 100 MHz. Nie ma pewności jak parametry zachowają się wraz ze wzrostem MHz. W przypadku typowych kabli kategorii 5_e można zauważyć, że wraz ze wzrostem częstotliwość przestają spełniać wymagania dla kategorii 6.

Aby zapewnić odpowiednią geometrię kabla stosuje się separatory par żył. Najbardziej popularnym separatorem par w kablach teleinformatycznych jest „krzyżyk”.

Wkładka (krzyżyk) najczęściej wykonana jest z materiału o niskiej stałej dielektrycznej (polietylen oraz polipropylen). Im mniejsza stała dielektryczna separatora tym lepsze zabezpieczenie przed niepożądanym przenikiem energii.

Wymagania dla kabli teleinformatycznych

Wymagania dla kabli teleinformatycznych stosowanych w systemach okablowania strukturalnego zawarte są w normach serii PN-EN 50288 oraz PN-EN 50173 a także normach międzynarodowych ISO/IEC 11801; IEC 61156-5; ANSI/TIA-568.2-D.

W zależności od parametrów torów transmisyjnych kable zostały podzielone na kategorie przeznaczone do zdefiniowanych klas kanałów okablowania oraz obsługiwanych aplikacji sieciowych. Na rynku polskim podstawę stanowią normy PN-EN, ponieważ potwierdzenie zgodności z tymi normami daje jednocześnie potwierdzenie zgodności z dyrektywami unijnymi np. z dyrektywą niskonapięciową. Kategorie kabli określone są w normie PN-EN 50173-1, natomiast normy serii PN-EN 50288 dzielą kable wg zakresu częstotliwości do jakiego są przeznaczone.

Powiązanie pomiędzy kablami o określonej kategorii a normą PN-EN 50288 zawarte jest w tabeli 46 str. 79 normy PN-EN 50173-1:2018

Kategoria kabla	Odpowiednia norma dla kabli przeznaczonych do poziomego i pionowego układania w budynkach	Odpowiednia norma dla kabli elastycznych – paczkordy i kable znajdujące się w bezpośrednim otoczeniu operatora	Klasa kanału
5	EN 50288-2-1	EN 50288-2-2	D
	EN 50288-3-1	EN 50288-3-2
6	EN 50288-5-1	EN 50288-5-2	E
	EN 50288-6-1	EN 50288-6-2
6A	EN 50288-10-1	EN 50288-10-2	EA
	EN 50288-11-1	EN 50288-11-2
7	EN 50288-4-1	EN 50288-4-2	F
7A	EN 50288-9-1	EN 50288-9-2	FA
8.1	EN 50288-13-1*	EN 50288-13-2*	I
8.2	EN 50288-12-1	EN 50288-12-2*	II

* w opracowaniu

• Kategoria 5 dotyczy kabli z torami przewidzianymi do pracy przy częstotliwościach do 100 MHz, pomiary wykonywane do 125 MHz. We wcześniejszych wydaniach normy była to kategoria 5_e i tak jest dalej zwyczajowo oznaczana bo w normach międzynarodowych dalej jest 5_e.
• Kategoria 6 dotyczy kabli z torami przewidzianymi do pracy przy częstotliwościach do 250 MHz.
• Kategoria 6_A dotyczy kabli z torami do pracy przy częstotliwościach do 500 MHz.
• Kategoria 7 do pracy przy częstotliwościach do 600 MHz.
• Kategoria 7_A do pracy przy częstotliwościach do 1000 MHz. 
• Kategoria 8.1 oraz kategoria 8.2 do pracy przy częstotliwościach do 2000 MHz.

Różnice w jakości kabli w/w kategorii dotyczą nie tylko pasma transmisji, ale przede wszystkim wartości parametrów transmisyjnych. Porównanie wymagań normatywnych dla maksymalnych wartości tłumienności falowej torów transmisyjnych w temperaturze 20 ^oC oraz minimalnych wartości NEXT obrazują poniższe tabele.

Częstotliwość [MHz]	Tłumienność falowa [dB/100 m]
	Kategoria
	5e	6	6A	7	7A	8.2
1	2,0	2,1	2,1	2,1	2,1	2,1
4	4,0	3,8	3,8	3,6	3,7	3,8
10	6,3	6,0	5,9	5,7	5,8	5,8
16	8,0	7,6	7,5	7,2	7,3	7,3
20	9,0	8,5	8,4	8,1	8,2	8,2
31,25	11,4	10,8	10,5	10,1	10,3	10,3
62,5	16,5	15,5	15,0	14,5	14,6	14,6
100	21,3	19,9	19,1	18,5	18,5	18,5
250		33,0	31,1	30,2	29,7	29,7
500			45,3	44,1	42,8	42,8
600				48,9	47,1	47,1
1000					61,9	61,9
1600						80,0
2000						90,5
Częstotliwość [MHz]	Tłumienność zbliżnoprzenikowa NEXT [dB]
	Kategoria
	5e	6	6A	7	7A	8.2
1	65,3	75,3	75,3	80,0	78	78
4	56,3	66,3	66,3	80,0	78	78
10	50,3	60,3	60,3	80,0	78	78
16	47,2	57,2	57,2	80,0	78	78
20	45,8	55,8	55,8	80,0	78	78
31,25	42,9	52,9	52,9	80,0	78	78
62,5	38,4	48,4	48,4	75,1	78	78
100	35,3	45,3	45,3	72,4	75,4	75,4
250		39,3	39,3	66,5	69,4	69,4
500			34,8	61,9	64,9	64,9
600				60,8	63,7	63,7
1000					60,4	60,4
1600						57,3
2000						55,9

Jak widać im wyższa kategoria tym szerszy zakres częstotliwości ale też ostrzejsze wymagania dla parametrów kabla.

Limity dla kabli kategorii 8.2 pokrywają się z wymaganiami dla kategorii 7_A w zakresie do 1000 MHz. Parametry kabli kategorii 8.1 nie są formalnie zdefiniowane, norma EN 50288-13-1 nie została opracowana.

Niektórzy producenci kabli, chcąc podkreślić jakość swoich kabli podają przy ich symbolu częstotliwość wyższą niż charakterystyczna dla danej kategorii, np.: BiTLAN S/FTP cat.7 LSOH 1000 MHz czy UNITRONIC® LAN 1000 Cat.7.

Nie oznacza to jednak, że taki kabel spełnia parametry wyższej kategorii (w tym przykładzie domyślnie 7_A). Kabel tak oznaczony powinien spełniać wymagania dla kategorii 7 aproksymowane do częstotliwości 1000 MHz czyli jest to dobrej jakości kabel kategorii 7 ale nie 7_A.

Jakość kabli U/UTP oraz F/UTP produkcji FK MADEX potwierdzają certyfikaty wydane przez niezależne duńskie laboratorium badawcze 3P Third Party Testing, które specjalizuje się w badaniu okablowania strukturalnego w zakresie jakości transmisji, bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej. Kable typu U/UTP cat.6 sprawdzane są podczas każdej okresowej kontroli produkcji pod kątem spełnienia wymagań dla kategorii 6 ale w zakresie częstotliwości do 500 MHz. Przykładowe charakterystyki poniżej.

Wykres tłumienności dla FK Madex U/UTP cat 6 z aproksymacją do 500 MHz (szara linia)

Wykres NEXT dla FK Madex U/UTP cat 6 z aproksymacją do 500 MHz (szara linia)

Wykres impedancji dla FK Madex U/UTP cat 6 z aproksymacją do 500 MHz (szara linia)

Wykres RL dla FK Madex U/UTP cat 6 z aproksymacją do 500 MHz (szara linia)

Klasa okablowania

Wyjaśnię różnice pomiędzy kategoriami kabli komputerowych oraz różnych oznaczeń np. klasa okablowania F; F_A; E; E_A.

Zgodnie z definicją podaną w normie PN-EN 50173-1:2018 kable stanowią elementy okablowania teleinformatycznego:

„okablowanie to system kabli telekomunikacyjnych, kabli łączących i osprzętu połączeniowego obsługujący działanie sprzętu stosowanego w technice informatycznej”

„kanał to dowolna ścieżka transmisyjna zawierająca pasywne komponenty okablowania między sprzętem specyficznym dla aplikacji lub między sprzętem specyficznym dla aplikacji a interfejsem sieci zewnętrznej”.

Składniki okablowania, w tym kable klasyfikowane są według kategorii, natomiast kanały – według klas (patrz tabela powyżej). Wszystkie elementy kanału powinny być tej samej kategorii.

Dopuszczalne jest stosowanie elementów różnych kategorii ale należy pamiętać, że o wydajności kanału decyduje jego najsłabszy element. Zasadniczo im szerszy zakres częstotliwości, tym wyższa może być prędkość przesyłu danych.

Nie należy jednak utożsamiać częstotliwości przypisanej do danej kategorii kabli z prędkością przesyłania danych, przykładowo kategoria 5 kabli do 100 MHz nie oznacza, że maksymalna prędkość transmisji w kanale z wykorzystaniem takich kabli wynosi 100 Mb/s. Prędkość transmisji danych zależy od zastosowanego systemu transmisji danych czyli aplikacji oraz od długości kanału (zobacz definicję kanału podaną powyżej).

Tabela F1 str. 152 -153, normy PN-EN 50173-1:2018 przedstawia zestaw aplikacji w relacji z wymaganymi wydajnościami okablowania.

Przykładowo do kanału klasy D przypisano aplikację Ethernet 100BASE-TX – prędkość 100 Mb/s ale też Ethernet 1000BASE-T – prędkość 1 Gb/s, obie w kanale o długości 100 m. Oznacza to, że stosując kable kategorii 5 można realizować aplikacje z prędkością 1 Gb/s.

W najnowszym wydaniu normy PN-EN 50173-1:2018 pojawiły się aplikacje 40GBASE-T oraz 25GBASE-T przypisane do kanałów klasy I oraz klasy II. Dla obu aplikacji ze względów technicznych – duże przesłuchy jakie pojawiają się w torze dla wysokich częstotliwości do 2000 MHz – trzeba było skrócić długość kanału ze 100 m aż do 30 m. Główne zastosowanie to centra danych, gdzie mamy do czynienia zarówno z krótkimi dystansami jak i wysoką wydajnością łączy.

Klasa I kanału oparta jest na wtyczkach RJ45. Klasa II kanału oparta jest na złączach kategorii 7_A np. TERA.

Porównanie wymagań dla parametrów transmisyjnych kanałów pokazuje, że klasa I kanału ma limity kompatybilne wstecznie z klasą E_A (do 500 MHz) ekstrapolowane do 2000 MHz. Klasa II ma limity kompatybilne z klasą F_A (do 1000 MHz) ekstrapolowane do 2000 MHz.

Przykład

Limity dla wartości NEXT kanałów o klasach od E_A do II zgodnie z PN-EN 50173-1:2018:

f [MHz]	NEXT [dB]
	1,0	100	250	500	600	1000	1600	2000
EA	65,0	39,9	33,1	27,9	–	–	–	–
F	65,0	62,9	56,9	52,4	51,2	–	–	–
FA	65,0	65,0	59,1	53,6	52,1	47,9	–	–
I	65,0	40,5	33,6	28,4	26,2	19,6	12,9	9,6
II	65,0	65,0	59,1	53,6	52,1	47,9	31,5	27,7

Do wykonywania okablowania klasy E_A kablami kategorii 6_A rekomendowane są kable ekranowane F/UTP lub U/FTP.

Kable U/FTP są droższe, ale korzyści wynikające z ich zastosowania rekompensują wyższe koszty. W kablach F/UTP przesłuchy pomiędzy parami (NEXT; FEXT) ograniczane są za pomocą krótkich skoków skrętu, różnych dla każdej pary.

W kablach U/FTP przesłuchy są kontrolowane przez indywidualne ekrany każdej pary. Skoki skrętu par mogą być dłuższe a różnica pomiędzy nimi relatywnie małe. Korzyścią z takiej konstrukcji jest niższa rezystancja żył w parach kabla dla określonej długości co daje lepsze wsparcie PoE.

Powyższa grafika pokazuje różnice w konstrukcjach kabli ekranowanych F/UTP (po lewej) i U/FTP (po prawej)

Małe różnice w długościach skoków skrętu 4 par w kablach U/FTP skutkują małymi różnicami opóźnienia propagacji, zwykle kilka do kilkunastu ns/100 m. Dla porównania w kablu F/UTP wartości tego parametru są zbliżone do wymaganych normą 45 ns/100 m.

Indywidualne ekrany par dają ponadto dodatkowe korzyści:

• lepsze odprowadzanie ciepła ogranicza wzrost temperatury co oznacza lepsze wsparcie PoE.
• Ograniczają przesłuchy pomiędzy parami – przykład – charakterystyki NEXT dla obu kabli w porównaniu do wymagań dla kategorii 6_A
• Wysoka odporność na przegięcia kabli podczas instalacji
• Indywidualne ekrany par zachowują kształt i „zamknięcie” wokół par czyli odległość pomiędzy żyłami w parach pozostaje stała co ogranicza skutki przegięć. Pary w kablu F/UTP podczas instalowania są bardziej podatne na zmianę pozycji względem siebie oraz względem ekranu wspólnego na ośrodku co pogarsza parametry transmisyjne par.

Kolejne korzyści ze stosowania kabla U/FTP wynikają z zastosowania izolacji żył typu „foam-skin” – warstwa piankowa z zewnętrzną warstwą pełną. Jest to możliwe dzięki stosowaniu dłuższych skoków skrętu par. Izolacja piankowa ma niższą stałą dielektryczną co daje wyższą wartość prędkości propagacji. Niższe straty dielektryczne wpływają na niższą tłumienność czyli straty sygnału w torze transmisyjnym.

Izolacja żył w kablach F/UTP jest wykonywana z polietylenu pełnego aby uniknąć jej deformacji ze względu na konieczność stosowania bardzo krótkich skoków skrętu.

Różnica pomiędzy izolacją foam-skin i pełną przedstawia powyższa grafika.

Skrętka i napięcie 230 V AC

Często od osób, które zaczynają swoją przygodę z montażem tanich systemów Inteligentnego Domu, gdy próbują wykonać instalację z użyciem przekaźników bistabilnych na 230 V otrzymuję pytanie:

Czy skrętkę można wykorzystać do sterowania napięciem 230 V? Tam nie ma żadnego obciążenia tylko sygnał na przekaźniki bistabilne.

Kable telekomunikacyjne do których zalicza się również skrętka komputerowa, przeznaczone są do pracy przy napięciach i prądach występujących w systemach telekomunikacyjnych. Nie mogą być stosowane do zasilania urządzeń elektroenergetycznych.

Jest to zgodne z zapisem z normy serii PN-EN 50288-1. Dla uściślenia tej informacji – typowe napięcie znamionowe w systemach telekomunikacyjnych wynosi od 42 do 56 V DC.

PoE

PoE (Power over Ethernet) jest to technologia, która pozwala zasilić sprzęt sieciowy (kamery, telefony, przełączniki, punkty dostępowe itp.) poprzez skrętkę komputerową przy równoczesnym przesyle danych.

Typowe kable komputerowe zawierają 4 pary. W aplikacjach 10 oraz 100BASE-T Ethernet, dwie pary są wykorzystywane do przesyłania informacji a dwie pozostałe są parami rezerwowymi (w aplikacji Gigabit Ethernet stosowane są wszystkie 4 pary).

Do doprowadzenia zasilania przez kabel potrzebne są dwie żyły ponieważ prąd elektryczny płynie w pętli. PoE traktuje każdą parę jako pojedynczą żyłę i może wykorzystywać dwie pary zapasowe do przenoszenia prądu elektrycznego.

Zasilanie metodą PoE odbywa się przy napięciu rzędu 48 V. To względnie wysokie napięcie umożliwia efektywny przepływ prądu wzdłuż kabla, a jednocześnie jest wystarczająco niskie, aby można było uznać je za bezpieczne. Oprócz zapewniania bezpiecznego zakresu napięć, urządzenia systemu muszą komunikować się według ustalonych procedur. Przed podaniem wysokiego napięcia (w kontekście teleinformatyki) urządzenie zasilające testuje w ustalony sposób połączenie z urządzeniem końcowym.

Sposób działania technologii PoE opisano w standardzie IEEE 802.3af, który został zmodernizowany w 2009 r. do standardu 802.3at. Specyfikacja uwzględnia fizyczne parametry żył kabla komputerowego, które ze względu na niewielką średnicę charakteryzują się dość wysoką rezystancją.

Podstawowe różnice obu metod:

Parametr	IEEE 802.3af	802.3at. (PoE+)
Moc wyjściowa zasilacza	15,4 W	30 W
Minimalna moc dostępna dla urządzenia końcowego	12,95 W	25,5 W
Napięcie wyjściowe zasilacza	44 – 57 V	50 – 57 V
Napięcie dostępne dla urządzenia końcowego	37 – 57 V	42,5 – 57 V
Maksymalny prąd	350 mA	600 mA
Gwarantowany minimalny zasięg	100 m	100 m

Różnice pomiędzy mocą zasilacza a dostępną dla urządzenia końcowego wynikają ze strat energii spowodowanych grzaniem się żył w kablu. 

Normy serii PN-EN 50288 dotyczące poszczególnych kategorii kabli komputerowych podają maksymalne zalecane napięcia i prądy dla kabli stosowanych w aplikacjach PoE.

Maksymalne zalecane napięcie, prąd, gęstość prądu oraz temperatura żyły kabli w przypadku stosowania  w aplikacjach PoE
Parametr	Wymaganie	Jednostka
Maksymalne napięcie usługi komunikacyjnej	100	V
Maksymalna gęstość prądu	3	A/mm2
Maksymalna gęstość mocy przy zwarciu przez okres < 1 sek.	350	W/mm2
Maksymalna gęstość mocy roboczej	100	W/mm2
Maksymalna temperatura żyły w czasie usługi	60	oC

Zasady układania kabli teleinformatycznych

Często pada pytanie, czy kable teleinformatyczne można układać razem z kablami i przewodami zasilającymi (energetycznymi)? 

Kable teleinformatyczne w budynkach powinny być ułożone w odpowiednich, minimalnych odległościach odstępu od kabli energetycznych. Odległość ta nazywa się „minimalnym wymaganym odstępem separującym A” i jest to wartość, której wyliczenie ściśle określa norma PN-EN-50174-2-2010.

A = S • P

Wartość „A” zależy od rodzaju kabla (ekranowany / nieekranowany / koncentryczny), tłumienności danego kabla oraz współczynnika mocy kabla.

S – minimalna separacja z Tabeli 2,

P – współczynnik mocy kabla z Tabeli 3

Wartość „S” uzyskana z Tabeli 2 zależy od klasyfikacji rozdzielania kabli informatycznych z Tabeli 1.

Tabela 1 Kable informatyczne				Tabela 2
Ekranowane	Nieekranowane	Współosiowe / twinax	Klasyfikacja rozdzielania	Separacja bez przegrody elektromagnetycznej [mm]	Obudowa stosowana dla okablowania informatycznego lub okablowanie zasilania energetycznego
Tłumienie sprzężenia przy 30 MHz do 100 MHz [dB]	TCL przy 30 MHz do 100 MHz [dB]	Tłumienie ekranowania przy 30 MHz do 100 MHz [dB]			Otwarte obudowy metalowe [mm]	Perforowane obudowy metalowe [mm]	Obudowy z litego metalu [mm]
≥ 80	≥ 70 – 10 x lgƒ	≥ 85	d	10	8	5	0
≥ 55	≥ 60 – 10 x lgƒ	≥ 55	c	50	38	25	0
≥ 40	≥ 50 – 10 x lgƒ	≥ 40	b	100	75	50	0
< 40	< 50 – 10 x lgƒ	< 40	a	300	225	150	0

 

Tabela 3
Typ obwodu elektrycznego	Ilość obwodów	Współczynnik mocy kabla P
20 A, 230 V, 1-fazowy	od 1 do 3	0,2
	od 4 do 6	0,4
	od 7 do 9	0,6
	od 10 do 12	0,8
	od 13 do 15	1
	od 16 do 30	2
	od 31 do 45	3
	od 46 do 60	4
	od 61 do 75	5
	>75	6

Wymagania dla parametrów zawartych w Tabeli 1 zawarte są w normie PN-EN 50288-1 oraz pozostałych jej częściach dotyczących poszczególnych kategorii kabli:

Kable nieekranowane

typu U/UTP wg PN-EN 50288-3-1 (kategoria 5_e) oraz PN-EN 50288-6-1 (kategoria 6)

TCL przy 30 MHz do 100 MHz [dB] ≥ 40-10log(f) czyli:

≥ 25 dB dla 30 MHz;

≥ 20 dB dla 100 MHz

Kable ekranowane 

Kategoria kabla	Norma	Tłumienie sprzężenia przy 30 MHz do 100 MHz [dB]
5e	PN-EN 50288-2-1	≥ 55 dB	typ I
6	PN-EN 50288-5-1	≥ 85 dB	typ I
		≥ 70 dB	typ Ib
		≥ 55 dB	typ II
6A	PN-EN 50288-10-1	≥ 85 dB	typ I
		≥ 70 dB	typ Ib
7	PN-EN 50288-4-1	≥ 80 dB
7A	PN-EN 50288-9-1	≥ 85 dB	typ I
		≥ 70 dB	typ Ib

Kable danej kategorii muszą spełniać powyższe wymagania jako minimum, i takie wartości dla bezpieczeństwa należy przyjmować do klasyfikacji rozdzielania.

Zarówno „TCL” jak  „Tłumienie sprzężenia” bardzo rzadko są podawane przez producentów.

Przykładowe dane zawarte w tym materiale zostały przekazane przez Fabrykę Kabli Madex, polskiego producenta kabli. Są oparte o wyniki pomiarów kabli F/UTP cat. 5_e oraz U/UTP cat. 5_e produkcji Madex, wykonanych w ramach kontroli certyfikatów wydanych przez niezależne duńskie laboratorium badawcze 3P Third Party Testing, które specjalizuje się w badaniu okablowania strukturalnego w zakresie jakości transmisji, bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej.

Przykład obliczeń – kabel EKRANOWANY

Dla kabla F/UTP 4 PR 24AWG cat. 5_e 100 Ω – (na podstawie wyniku badania tłumienności w zakresie od 30 do 100 MHz) z tabeli 1 wybieramy klasyfikację rozdzielania „c”, następnie w zależności od obecności / nieobecności metalowej przegrody elektromagnetycznej w układzie dobieramy odpowiednią wartość – np. 50 mm. Kolejna czynność polega na wyborze współczynnika mocy kabla, w zależności od ilości obwodów – np. 0,2.

A = S • P = 50 mm • 0,5 = 10 mm 

Wynika z tego, że dla kabla F/UTP 4 PR 24AWG cat. 5_e 100 Ω, odległość od kabla energetycznego (np. YKY; YDY od kabli i przewodów zasilających) ilości obwodów od 1 do 3, ułożonego bez przegrody elektromagnetycznej powinna wynosić minimum 10 mm.

Dana odległość powinna być zachowana w dowolnym punkcie leżącym między poszczególnymi punktami zamocowań kabli lub między innymi ogranicznikami (fizycznymi lub umownymi), łącznie z przegrodami (lub elementami rozdzielającymi) lub która jest skutkiem grawitacji (źródło: PN-EN-50174-2-2010).

• „A” jest to minimalny odstęp separujący między kablami teleinformatycznymi i energetycznymi (zasilającymi o napięciu 230 lub 400 V AC), razem ze wszystkimi nadmiarami przeznaczonymi na ruchy kabli między ich punktami mocowań.
• Gdy nie występują mocowania lub ograniczniki, to zakłada się, że „A”= 0.

• W powyższej sytuacji odstęp separujący powinien zapewnić element rozdzielający.

Przykład obliczeń – kabel NIEEKRANOWANY

Dla kabla U/UTP 4PR 24 AWG cat. 5_e 100 Ω (kabel nieekranowany, parametr TCL wynosi <50 – 10 x lgƒ) – z tabeli 1 wybieramy klasyfikację rozdzielania „a”, następnie w zależności od obecności / nieobecności metalowej przegrody elektromagnetycznej w układzie dobieramy odpowiednią wartość – np. 300 mm. Kolejna czynność polega na wyborze współczynnika mocy kabla, w zależności od ilości obwodów – np. 0,2.

A = S • P = 300 mm • 0,2 = 60 mm 

Wynika z tego, że dla nieekranowanego kabla U/UTP 4PR 24 AWG cat. 5_e 100 Ω minimalna odległość od kabla energetycznego (np. YDYp lub YKY) ilości obwodów od 1 do 3, ułożonego bez przegrody elektromagnetycznej powinna wynosić 60 mm.

Reasumując, odstępy separujące między kablami zależą od tłumienności kabli ekranowanych \ nieekranowanych \ współosiowych oraz, konstrukcji kabli energetycznych a także od obecności elementów rozdzielających, takich jak mocowania lub ograniczniki (np. przegrody).

Znając dane z tabeli 1, odnośnie kabla informatycznego, możemy przypisać go do konkretnej kategorii i wyznaczyć minimalny odstęp separacyjny między nim, a kablem zasilania energetycznego (zasilającymi o napięciu 230 lub 400 V AC).

Kable ekranowane wymagają zdecydowanie mniejszej separacji od kabli energetycznych (np. YDY), niż kable nieekranowane. Dzięki temu, że ekran zapobiega powstawaniu zakłóceń elektromagnetycznych, negatywnie wpływających na przesyłanie sygnału – kabel ekranowany może pozostać w mniejszej separacji od energetycznego, który generuje dane zakłócenia, niż kabel nieekranowany, który nie posiada „ochrony” przed owymi zakłóceniami.

Prowadzenie kabli i przewodów w rurkach kablowych

Rozwijająca się dynamicznie elektronika wymusza konieczność stosunkowo częstej potrzeby wymiany przewodów i kabli teleinformatycznych. Z tego powodu warto rozważyć prowadzenie instalacji teleinformatycznej w sposób, który w dowolnym momencie umożliwi wymianę kabli i przewodów.

Nie ma większego kłopotu jeśli instalacja prowadzona jest w metalowych korytach kablowych lub natynkowo w plastikowych korytkach z otwieraną pokrywą.

W przypadku gdy decydujesz się na prowadzenie instalacji teleinformatycznej ukrytej w ścianie, warto rozważyć umieszczenie kabli i przewodów w rurach kablowych sztywnych lub giętkich

Jeśli kable i przewody teleinformatyczne mają zachować swoje parametry techniczne (przede wszystkim szybkość transmisji danych i brak zakłóceń), wciągając je w rurki należy przestrzegać kilku zasad zawartych również w Polskiej Normie PN-EN-50174-2-2010:

• parametry takie jak minimalny promień gięcia kabla oraz maksymalna wysokość ułożenia kabli w systemach tras kablowych są określone w instrukcjach producentów (zagadnienia opisane w dalszej części artykułu).
• Rury kablowe powinny spełniać następujące kryteria:
  • nie posiadać więcej niż dwóch zagięć do 90°, między punktami naciągowymi np. wylot pomieszczenia telekomunikacyjnego lub puszka przelotowa.
  • Zagięcia powinny być dostępne i powinny dać się wykorzystać jako punkty naciągowe.
• Wewnętrzny promień zagięcia rury powinien być maksymalnie 6-krotnie mniejszy niż wewnętrzna średnica rury.
            Promień zagięcia rury interpretuje się w ten sam sposób, co promień zagięcia kabla.

Przykład

Używając rury o wewnętrznej średnicy np. 45 mm. Wewnętrzny promień zagięcia tej rury kablowej powinien być maksymalnie 6-krotnie mniejszy od średnicy rury, czyli wynosić maksimum 7,5 mm (np. 6 mm będzie to zbyt dużo). Na tej podstawie powinno się dobierać odpowiednie kable do danej rury kablowej, porównując promień zagięcia kabla (informacja powszechnie dostępna w karcie katalogowej) do maksymalnego promienia zagięcia rury (który można obliczyć, znając średnicę wewnętrzną rury).

• Zagięcia w rurze nie powinny mieć jakichkolwiek zapętleń lub innych nieciągłości, mogących mieć szkodliwy wpływ na powłokę kabla, podczas jego przeciągania.
• Systemy tras kablowych, które są prowadzone nad podłogą, nie mogą być zakańczane niżej niż 50 mm nad gotową powierzchnią podłogi.

Prowadzenie kabli i przewodów w metalowych korytkach

Teoria i praktyka, wiem łatwo jest narysować lub napisać jak należy prowadzić kable lub przewody w korytku, ale wykonać w praktyce teoretyczne zalecenia jest zdecydowanie trudniej. Poza teoretycznymi zaleceniami opisałem przykładowe rozwiązania, które umożliwiają utrzymanie porządku w oprzewodowaniu / okablowaniu budynku w metalowych korytach.

Teoria

Zalecane / niezalecane rozmieszczenie wyrobów kablowych w sekcji metalowej

Poprawne rozmieszczenie kabli i przewodów w korycie metalowym umożliwia zmniejszenie zakłóceń elektromagnetycznych w danym systemie kablowym i jest najbardziej wydajny.

Praktyka

Przewody i kable można odpowiednio rozmieścić w korytach kablowych, jednak wiąże się to z zastosowaniem dodatkowych elementów (rosną koszty) i zaangażowaniem (dokładnością) osoby wykonującej prace. Największą przeszkodą porządnego wykonania prac jest zasada CCC. Niskie wynagrodzenie dla wykonawcy oznacza, że zadane prace będzie wykonywał jak najszybciej (czas to pieniądz). Dodatkowe elementy, które można dokupić to również dodatkowe koszty produktów i czas potrzebny na ich zamontowanie.

Sugestia – nikt nie lubi wydawać niepotrzebnie pieniędzy. Rzeczy oczywiste dla nas, dla innych osób często są „czarną magią”. Przedstawiając wycenę warto omówić z inwestorem te drobne zagadnienia, które mają duży wpływ na cenę, a w efekcie końcowym na jakość przesyłanych sygnałów (zadowolenie inwestora).

• Gdy zapytamy inwestora czy chce zapłacić więcej – odpowiedź będzie NIE. 
• Gdy zapytamy czy mamy zrobić taniej, ale będzie za to wolniej działał internet – odpowiedź również będzie NIE!

Warto zastanowić się jak zadać inwestorowi pytanie 😉 

Przykłady rozwiązań

Większość producentów koryt kablowych (metalowych i plastikowych) ma w swojej ofercie przegrody które można dokupić osobno i zamontować. Montaż najczęściej odbywa się za pomocą śrub lub odpowiednich zatrzasków. Kilka przykładów poniżej. Ilość dostępnych na rynku rozwiązań jest ogromna chcąc omówić najczęściej spotykane rozwiązania musiałbym opisać to w osobnym artykule.

Co jeszcze jest ważne aby podczas montażu nie popsuć skrętki komputerowej?

• W trakcie montażu okablowania w gniazdach sieciowych czy też panelach krosowych należy brać pod uwagę maksymalny dopuszczalny rozplot poszczególnych par kabla. Pary powinny być oryginalnie skręcone na jak najdłuższym odcinku i ich rozplot powinien następować dopiero przy samym złączu. Zewnętrzna powłoka kabla również powinna być zdejmowana tylko na takim odcinku, jaki jest konieczny do przeprowadzenia montażu. Chodzi o to aby nie popsuć geometrii skręconych par co może pogorszyć przesłuchy między parami – pogorszyć jakość przesyłanych danych np. działanie internetu.
• Ekran kabla musi być podłączony do uziemienia. Brak połączenia ekranu z uziemieniem sprawi, że kabel będzie się zachowywał gorzej niż kabel typu U/UTP w sieci tej samej klasy.

Jak uziemić ekran?

Wszystkie elementy stosowane w okablowaniu strukturalnym ekranowanym (panele krosowe ekranowane  i gniazda RJ45 ekranowane) posiadają specjalne złącza do podłączenia ekranu z przewodów F/UTP. Kabel F/UTP lub S/FTP posiada żyłę uziemiającą, która zawiera połączenie galwaniczne z ekranem. Żyłę tę podłącza się w panelu do odpowiedniego złącza LSA lub obejmy połączonej z obudową panela, natomiast w gnieździe do specjalnej obejmy. W tych złączach należy umieścić ekrany przewodów U/FTP lub S/FTP.

Według normy PN-EN 50174-2 uziemienie ekranu na obydwu końcach kabla zapewnia dodatkową wydajność ekranowania pól elektromagnetycznych wysokich częstotliwości. Z tego względu sugeruje się uziemienie ekranu z obydwu stron.

Dlaczego konieczne jest uziemienie?

Uziemianie systemów ekranowanych jest związane wyłącznie z jakością ich działania. Prawidłowo podłączone uziemienie pozwala pozbyć się z ekranu prądu szumowego wywołanego przez zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) chroniąc w ten sposób przewody przed zewnętrznymi sygnałami. Uziemienie powoduje również ograniczenie emisji sygnałów – podnosząc odporność ekranowanych przewodów na przesłuchy.

Montowanie uziemienia (okablowanie strukturalne)

Zgodnie z normą ANSi-J-STD-607-A okablowanie ekranowane musi być połączone linką przewodzącą z Telekomunikacyjną Uziemiającą Szyną Zbiorczą (TGB) w serwerowni. Jeśli nie ma szczególnych wytycznych od projektanta dotyczących rezystancji uziemienia, TGB powinna być połączona przewodem o odpowiedniej średnicy z główną szyną wyrównania potencjałów w obiekcie.

Na temat uziemienia więcej w artykule: Jak zrobić uziemienie?

Poziomy kabel F/UTP lub S/FTP jest łączony z gniazdami (przykładowo – 10G 6_A TM F/UTP MAX  lub TERA Quick-Ground), które automatycznie zapewniają uziemienie z panelem w pomieszczeniu telekomunikacyjnym – nie trzeba uziemiać każdego gniazda z osobna. Gniazdo jest samoczynnie uziemiane na panelu, następnie panel jest uziemiany na stelażu lub poprzez przewód 6 AWG (należy zastosować przewód o przekroju 16 mm²) przymocowany do uchwytu uziemiającego (głównej lub lokalnej szyny wyrównania potencjałów).

	1 – Ekranowany kabel F/UTP lub S/FTP jest podłączany do gniazdka.
	2 – Gniazda po zatrzaśnięciu na panelu stykają się z listwą uziemiającą.
	3 – Panel jest uziemiany na stelażu lub poprzez przewód 6 AWG (16 mm2) przymocowany do uchwytu uziemiającego.
	4 – Przewód uziemiający 6 AWG (16 mm2) łączy stelaż z TGB.

• Nie należy przekraczać dopuszczalnej siły ciągnięcia kabla przy odwijaniu kabla z bębna lub wyciąganiu z pudełka.
• Przestrzegać zalecanych dopuszczalnych minimalnych temperatur instalowania.

Rada praktyka

Aby uniknąć ryzyka uszkodzenia kabla podczas instalowania zaleca się, by temperatura kabla i temperatura otoczenia w jakim ma być instalowany, były przez co najmniej 24 godziny wyższe od zalecanych dopuszczalnych minimalnych temperatur instalowania.

Powyższe informacje powinny być zawarte w kartach technicznych kabla.

Minimalny promień gięcia

Opisując parametry transmisyjne kabli i przewodów teleinformatycznych wspominałem o impedancji falowej która jest ściśle powiązana z geometria kabla. Jeśli kabel zostanie zbyt mocno zgięty (przekroczony zostanie minimalny promień gięcia) uszkodzeniu ulega wewnętrzna budowa kabla lub przewodu. Elektrycznie żyły nadal mają swoją ciągłość lecz w miejscu zgięcia pojawiają się zakłócenia.

Przy zginaniu kabla promień gięcia nie powinien nigdy przekroczyć minimalnej wartości. Dopuszczalny minimalny promień gięcia określany jest jako krotność średnicy zewnętrznej kabla i odnosi się do promienia zgięcia wewnętrznej powierzchni kabla, a nie do jego osi.

Jest to informacja, umieszczona w dokumencie technicznym przewodu oraz w normie (dla kabli teleinformatycznych są to zeszyty PN-EN 50288).

Oto przykładowe wartości:

Rodzaj kabla lub przewodu	Minimalny promień gięcia
Kable teleinformatyczne	4xD
Kable współosiowe z żyłami jednodrutowymi	6xD
Kable pancerzone taśmami stalowymi	10xD
Kable wielożyłowe z żyłami wielodrutowymi	15xD

Minimalny promień gięcia w praktyce

W Fabryce Kabli Madex przeprowadzono serię pomiarów kabli teleinformatycznych przy różnym promieniu zgięcia a wyniki przedstawiono w formie wykresów parametrów transmisyjnych: impedancji i RL, których wymagania są określone tak, aby sygnał użyteczny nie był zakłócany.

Parametry transmisyjne dla różnych promieni gięcia kabla U/UTP kat. 6
	Na osi X (oś pozioma) w obydwu wykresach podana jest częstotliwość przy jakiej wykonywany jest pomiar danego parametru, podawana w MHz od 1 do 250 ponieważ taki zakres częstotliwości dotyczy kategorii 6, a kabel takiej kategorii był mierzony.
	Na osi Y (pionowa): podana jest wartość impedancji falowej w Ω, linie poziome pokazują zakres wymagany normą czyli dla kategorii 6: impedancja falowa torów transmisyjnych w zakresie częstotliwości: od 1 do 100 MHz 100 ±15 Ω, od 100 do 250 MHz 100 ±22 Ω.	Na osi Y (pionowa): podana jest wartość parametru tłumienność odbiciowa RL (inaczej straty odbiciowe), jednostką jest decybel dB. Krzywa na górze wykresu pokazuje wymagany limit czyli wartości maksymalne dopuszczalne dla danej częstotliwości.
	Krzywe kolorowe poniżej pokazują wynik pomiaru tego parametru dla każdej z 4 par kabla. Każda z 4 par kabla ma powyższe parametry na innym poziomie, ponieważ pary są skręcone z różnymi skokami skrętu ze względu na wymagania dotyczące przesłuchów NEXT oraz FEXT.
Prawidłowy promień gięcia
Graniczny promień gięcia
Promień gięcia poniżej minimalnego
Kabel pojedynczo zgięty
Kabel podwójnie zgięty

Z przeprowadzonych badań wynika dokładnie, iż przekraczając minimalny dopuszczalny promień gięcia parametry transmisyjne są niezgodne z wymaganiami i sygnał, z dużym prawdopodobieństwem będzie zakłócany.

Ściąga promienie gięcia kabli Madex >>

UWAGA!

Im kabel jest wyższej kategorii – jest przeznaczony do szybszego internetu – tym kabel jest bardziej wymagający co do dobrego zainstalowania – największe zakłócenia podczas pracy są w wyższych częstotliwościach.

• Jeśli istnieje konieczność krzyżowania kabli informatycznych z instalacją elektryczną zaleca się by kąt przecięcia był bliski 90^o
• Wszystkie kable należy układać z jednego, nie łączonego odcinka, o maksymalnej długości wynikającej z wymagań systemów i parametrów transmisyjnych kabla.
• Przy spinaniu pojedynczych kabli lub wiązek kabli nie należy ściągać spinki (np. opaski kablowej lub dławnicy) do stopnia powodującego deformacje kabli; kable po ich spięciu powinny się swobodnie przesuwać w zapince. Odnośnie dławnicy należy przestrzegać minimalnej siły z jaką należy dokręcić dławnicę (określana przez producenta podawana w Nm). W sprzedaży są dostępne specjalne klucze i klucze dynamometryczne dedykowane do dławnic kablowych.

Kable i przewody elektryczne jako produkt budowlany

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych CPR. Określa, że każdy kabel lub przewód zabudowany na stałe w budynku musi spełniać odpowiednie dość rygorystyczne wymagania. Dotyczy to zarówno samych wyrobów jak i dokumentacji, która do nich jest wystawiana.

Rozporządzenie CPR określa, że „dystrybutor lub sprzedawca – oznacza osobę fizyczną lub prawną w łańcuchu dostaw, inną niż producent lub importer, która udostępnia wyrób budowlany na rynku”.

Dystrybutorzy (również Ty jeśli odsprzedajesz kable lub przewody innym) mają obowiązek zweryfikować wyrób, (jakość i dokumentację) ze zgodnością z Rozporządzeniem. Obowiązkiem dystrybutora jest również poinformowanie odpowiednich służb jeśli wyrób nie spełnia wymagań, nie posiada dokumentacji lub jest ona błędna.

W przypadku gdy importer lub dystrybutor wprowadza wyrób do obrotu pod własną nazwą, znakiem towarowym lub zmienia wyrób w sposób, który wpływa na właściwości użytkowe (np. przerabia) przejmuje obowiązki producenta, czyli ma obowiązek przebadać wyrób i wystawić deklaracje właściwości użytkowych.

UWAGA Czy to nie dotyczy Ciebie?

Sprawdź >>

Zagadnienie dotyczące kabli i przewodów jako wyrobów budowlanych, zostanie obszernie opisane w innym artykule: Instalacja elektryczna – kable i przewody – PORADNIK.

Jakie kable lub przewody stosować do alarmu lub domofonu?

Przy doborze kabli brane są pod uwagę ich parametry transmisyjne, które powinny być dopasowane do własności urządzeń, jakie kable mają połączyć. Do transmisji sygnałów analogowych i cyfrowych o małej częstotliwości (do 10 kHz) lub małej przepływności binarnej (do 20 kb/s) na niewielkie odległości stosowanych w systemach domofonowych zaleca się stosowanie kabli telekomunikacyjnych z żyłami miedzianymi o średnicy 0,5 mm:

• wewnątrz budynków – przewodów typu YTDY lub kabli typu YTKSY
• na zewnątrz – kabli odpornych na działanie warunków atmosferycznych np. XzTKMXpw czy kabli sygnalizacyjnych XzKAXw lub XzKSLXw.

W przypadku instalacji wewnętrznych dla systemów wideodomofonowych producenci zalecają stosowanie kabla U/UTP kategorii 5_e. Tego typu przewody są najczęściej stosowane dla systemów, które wspierają standard PoE (Power of Ethernet) pozwalający zasilić sprzęt sieciowy poprzez skrętkę komputerową przy równoczesnym przesyle danych. Kabel U/UTP kategorii 5_e projektowany do transmisji sygnałów cyfrowych w wysokich częstotliwościach (do 100 MHz) jest w porównaniu do kabli telekomunikacyjnych YTDY czy YTKSY bardziej odporny na zakłócenia elektromagnetyczne.

Transmisja po skrętce stosowana jest również w systemach monitoringu.

YTDY	YTKSY	XzTKMXpw	XzKAXw	XzKSLXw	U/UTP

Powłoki kabli i przewodów

Czy zastanawiałeś się, jaką rolę pełni zewnętrzna warstwa izolacji nazywana powłoką? Powłoka czyli zewnętrzna warstwa kabli i przewodów może być wykonana z materiałów o różnych właściwościach. W zależności od warunków pracy kabla lub przewodu należy odpowiednio dobierać powłokę. Najczęściej powłoki wykonane są z:

PVC

Polwinit czyli tworzywo sztuczne na bazie plastyfikowanego polichlorku winylu jest jednym z najbardziej popularnych tworzyw wykorzystywanych do produkcji kabli. Swoją popularność zawdzięcza łatwości przetwórstwa, cenie oraz faktem dużej dostępności na rynku. Telekomunikacyjne kable z powłoką PVC są stosowane wewnątrz budynków. Pomimo ważnych zalet ich zachowanie podczas pożaru może być niebezpieczne dla ludzi oraz sprzętów elektrycznych znajdujących się w budynku.

Produkty rozkładu termicznego tworzywa PVC są korozyjne i drażniące (HCl) mogą doprowadzić do uszkodzenia sprzętu w budynku a gęsty dym utrudnia ewakuację. Dlatego kable z powłokami PVC nie nadają się do budynków gdzie kładzie się duży nacisk na bezpieczeństwo (budynki użyteczności publicznej np. biurowce, szkoły, przedszkola, szpitale itd).

LS0H

W odpowiedzi na nacisk na bezpieczeństwo stosuje się uniepalnione tworzywa bezhalogenowe LS0H (low smoke, zero halogen), czyli nie zawierające w swoim składzie pierwiastków halogenowych (chloru, fluoru, bromu i jodu). Inne nazwy tej grupy tworzyw do LSZH, HFFR, LSFH itd. Tworzywa te pomimo gorszych niż PVC właściwości przetwórczych i wyższej ceny znajdują coraz szersze zastosowanie.

Tworzywa w swej strukturze zawierają środki opóźniające spalanie (wodorotlenki glinu i magnezu), te nieorganiczne związki o makroskopowych drobinach dodawane są w ilościach nawet do 60 %. Powoduje to, że tworzywa bezhalogenowe wykazują gorsze własności mechaniczne od PVC.

Przykładowe właściwości mechaniczne powłok z tworzyw bezhalogenowych i uniepalnionego PVC

Parametr	PVC-FR	LS0H	Metoda badawcza
Indeks tlenowy	31	40	ISO 4589
Twardość	93 ShA	51 ShA	ISO 868
Wytrzymałość na rozciąganie	15 MPa	10 MPa	IEC 60811-501
Wydłużanie przy zerwaniu	200 %	150 %	IEC 60811-501

Film ukazujący zachowanie się w trakcie pożaru PVC i LS0H

Dodatkową motywacją dla producentów kabli do zainteresowania się tworzywami bezhalogenowymi stało się Rozporządzenie CPR regulujące klasyfikację wyrobów wykorzystywanych w budownictwie, w tym też kabli, w zakresie reakcji na ogień. PVC ze względu na kwasowość produktów rozkładu i wysoką gęstość dymów wydzielanych w warunkach pożaru zostało wykluczone ze stosowania w niektórych obiektach budowlanych.

Na temat CPR napiszę więcej w artykule Instalacja elektryczna – kable i przewody – PORADNIK w dziale Kable i przewody elektryczne jako produkt budowlany.

PE

Polietylen ze względu na swoją palność i rozprzestrzenianie ognia jest rekomendowany do kabli zewnętrznych. Jego bezdyskusyjnymi zaletami jest dobra odporność na chemikalia oraz dobre właściwości mechaniczne. Do powłok polietylenowych dodaje się sadzy, jest to wydajny i tani inhibitor reakcji rodnikowej rozpadu łańcucha polimerowego, który jest wynikiem działania promieniowania ultrafioletowego.

Ze względu na budowę chemiczną polimery rozróżniamy:

• LDPE – low density polyethylene – polietylen o niskiej gęstości, który charakteryzuje się elastycznością i miękkością
• HDPE – high density polyethylene – polietylen o wysokiej gęstości charakteryzuje się dużą udarnością, czyli jest odporny na pękanie pod wpływem obciążenia dynamicznego.
• XPE – materiał o zdecydowanie lepszych właściwościach niż HDPE – dzięki sieciowaniu, materiał jest wytrzymały do 150 °C, wykazuje również większą odporność na czynniki chemiczne. Występuje również większa odporność na zarysowania, pękanie oraz poprawie uległy właściwości mechaniczne (np. odporność na rozciąganie). XPE to nic innego, jak sieciowany HDPE – między łańcuchami polietylenu tworzą się „mostki” łączące strukturę HDPE, co skutkuje powstaniem poprzecznie usieciowanego HDPE. Materiał popularny w kablach koncentrycznych.
• PU – poliuretany – materiały uniwersalne o bardzo szerokim zastosowaniu, bardzo łatwe w obróbce.

Właściwości:

• • • • wytrzymałość na rozciąganie i rozdzieranie
      • doskonałe tłumienie drgań
      • odporność na wiele agresywnych środowisk, w tym rozpuszczalniki, kwasy i ropopochodne
      • wybitna odporność na ścieranie, wielokrotnie większa niż guma czy stopy trudnościeralne
      • odporność na warunki atmosferyczne
      • samogasnące
      • elektroizolujące
      • niebrudzące

Dzięki podkreślonym powyżej właściwościom, poliuretany znalazły zastosowanie w postaci powłoki kablowej. Są to przewody zasilające, wyróżniające się szczególną odpornością na ścieranie i rozrywanie.

• TPE  – to m.in. kauczuk termoplastyczny (zmieniającego plastyczność pod wpływem temperatury, np. pod wpływem wysokiej temperatury materiał staje się bardziej rozciągliwy). Charakteryzuje je odporność na niskie temperatury, promieniowanie słoneczne, wodę morską, ścieranie, utlenianie oraz ozon z atmosfery. Ponadto zapewniają izolację elektryczną do 600 V. TPE nie są natomiast odporne na węglowodory i w kontakcie z nimi pęcznieją.

Pancerze

Pancerze stosowane są celu ochrony kabla przed uszkodzeniami mechanicznymi zarówno podczas pracy jak i instalowania. Dzięki zastosowaniu takiej konstrukcji można wkopywać kabel bezpośrednio w ziemię bez konieczności inwestowania w kanalizację kablową.

Uszkodzenia przed którymi chroni pancerz:

• uderzenia, przecięcia sprzętem budowlanym,
• przejazd pojazdem przy zakopaniu kabla na małą głębokość,
• przegryzienia przez zwierzęta.

Dodatkowo pancerze z taśm stalowych mogą chronić przed indukcyjnym oddziaływaniem linii elektroenergetycznych, elektrotrakcyjnych i wyładowań elektrycznych.

Pancerze wykonywane są najczęściej z drutów lub taśm, zazwyczaj stalowych. Stal zabezpieczona jest materiałem antykorozyjnym (cynkiem lub lakierem).

Poniżej oznaczenia zawarte w nazwie kabla podzielone ze względu na materiał użyty do pancerza

Oznaczenie	Opis
Fo	Druty stalowe okrągłe ocynkowane
Fp	Druty stalowe profilowe ocynkowane
Ft (FtZn)	Taśmy stalowe ocynkowane
Ftl	Taśmy stalowe ocynkowane lakierowane

Pancerz najczęściej tworzą dwie warstwy taśmy nawinięte śrubowo w tym samym kierunku z zakładką ujemną (prześwitem). Szerokość przerwy (prześwitu) między zwojami tej samej warstwy nie powinna przekraczać 50 % szerokości taśmy. Górna taśma powinna pokrywać przerwy (prześwit) między zwojami dolnej taśmy.

Wymiary taśm stosowanych do wykonania pancerzy w oparciu o wymagania normy PN-E-90163 (norma wycofana, ale nadal przywoływana w przypadku kabli pancerzonych):

Średnica pod pancerzem / mm	Grubość taśm / mm
	Kable energetyczne	Kable sygnalizacyjne	Kable telekomunikacyjne
< 12	0,3*	0,3*	0,3**
12 – 15	0,3*	0,3*	0,3**
15 – 18	0,3*	0,3*	0,3**
18 – 21	0,3*	0,3*	0,3**
21 – 30	0,3*	0,5	0,5
30 – 40	0,3*	0,5	0,5
40 – 60	0,5	0,5	0,5
> 60	0,8	0,8	0,8
* – dla taśm lakierowanych minimum 0,2 mm
** – dla taśm lakierowanych 0,24 – 0,34 mm

Przykładem kabli pancerzonych jest telekomunikacyjny kabel miejscowy XzTKMXpwFtx

Jaki kabel do ziemi?

Kable do stosowania na zewnątrz wykonywane są w wariantach z żelem lub bez żelu. Do ziemi należy stosować kable wypełnione żelem hydrofobowym. Zastosowanie żelu hydrofobowego zapobiega wzdłużnemu przedostawaniu się wilgoci wzdłuż ośrodka kabla.

Woda może dostać się do wnętrza kabla:

• na wskutek uszkodzenia powłoki,
• źle zabezpieczoną końcówką kabla (podczas transportu, przechowywania, instalowania lub użytkowania),
• pod wpływem różnic temperatury wilgoć występująca w powietrzu może się skraplać wewnątrz kabla.

Woda występująca pomiędzy wiązkami kabla telekomunikacyjnego wpływa na parametry. 

Porównaj poniższe wykresy, które przedstawiają ten sam kabel komputerowy z wodą w ośrodku lub bez wody.

Kabel z wodą w ośrodku

Kabel żelowany bez wody

Jak wynika z wykresów woda w łączu to źródło zakłóceń dla sygnału użytecznego.

Woda wpływa negatywnie na jednorodność toru transmisyjnego. Sygnał na połączeniu z końcówką albo innym urządzeniem może być niedopasowany impedancyjnie co powoduje jego odbicie i w konsekwencji stratę. 

Jeśli chcemy zainstalować kabel w ziemi bądź w środowisku narażonym na wilgoć należy zastosować kabel żelowany oraz na czas montażu zabezpieczyć końcówki wyrobu kapturkami termokurczliwymi aby zapobiec utracie jakości.

Czym usunąć żel hydrofobowy?

Każdy, kto choć raz obrabiał żelowany kabel teleinformatyczny wie o co chodzi 🙂 Bez odpowiedniej wprawy i zapasu chusteczek, narzędzia których używamy podczas pracy są… lepkie od żelu. Również ręce są dobrze pokryte warstwą żelu. Powstaje uzasadnione pytanie czym skutecznie i łatwo usunąć żel hydrofobowy?

• Dobrym środkiem do usunięcia żelu hydrofobowego jest d’Gel, dostępny w płynie, jak i nawilżanych ściereczkach. Jest dobry do usuwania żelu hydrofobowego bezpośrednio z żył, jak również można użyć go, chcąc usunąć żel z ubrania (nie pozostawia lepkich pozostałości). Można go szukać w internecie np. www.poltradetech.com

• Płyn do neutralizacji „żelu kablowego”, produkt można zamówić wchodząc na www.poltel.com.pl

• Ponadto, do usuwania żelu hydrofobowego, np. z dłoni, bardzo dobra jest Pasta BHP.

Polskie czy niemieckie nazewnictwo?

Czasami ktoś oferuje nam kabel importowany z Niemiec, jak ocenić czy to jest kabel odpowiedni dla naszych potrzeb? Dobrze jest znać powiązanie pomiędzy symboliką takich samych kabli wg polskich i niemieckich norm.

Porównanie nazewnictwa polskiego i niemieckiego dla kabla XzTKMXpw 50x4x0,6

Znaczenie	Symbol polski	Odpowiednik niemiecki
Powłoka polietylenowa z zaporą przeciwwilgociową (w postaci taśmy aluminiowej laminowanej tworzywem)	Xz	(L)2Y
Telekomunikacyjny kabel miejscowy	TKM	–
Izolacja z polietylenu typu foam-skin	Xp	O2YS
Wypełnienie żelem hydrofobowym	w	F
Kabel do zastosowań zewnętrznych	–	A

Kabel XzTKMXpw wg symboliki niemieckiej ma oznaczenie: A-02YSF(L)2Y

A-2Y(L)2Y czy XzTKMXpw?

Porównanie kabla A-2Y(L)2Y 100x2x0,6 STIII BD wg DIN VDE 0816 cz. 1 do kabla XzTKMXpw 50x4x0,6

Kabel A-2Y(L)2Y 100x2x0,6 STIII BD ma wiązki czwórkowe (oznaczenie STIII) czyli fizycznie jest to kabel 50x4x0,6.

Parametry elektryczne (rezystancja pętli żył, pojemność skuteczna) obu kabli są na tym samym poziomie, kabel XzTKMXpw ma ośrodek wypełniony żelem – konstrukcja zalecana w Polsce do stosowania przy instalacji w kanalizacji kablowej lub bezpośrednio w ziemi.

Różnice w budowie:

	A-2Y(L)2Y	XzTKMXpw
Rodzaj materiału na izolację żył	PE pełny	PE typu foam skin
Sposób identyfikacji żył w czwórkach	kolor żył – biała, czerwony, zielony, szary, żółty + czarny nadruk w postaci pierścieni zgodnie z DIN VDE 0816 cz. 1	różne kolory żył zgodnie z PN-T-90335:1992 /Az1:1998
Wypełnienie ośrodka	Brak	Żel hydrofobowy
Zewnętrzne oznaczenie kabli	Poza oznaczeniem rodzaju kabla i oznakowaniem długości wymagany jest symbol słuchawki telefonicznej, dla kabli o średnicy > 20 mm w dwóch liniach	Brak symbolu słuchawki
Średnica zewnętrzna	A-2Y(L)2Y 100x2x0,6 27,2 mm	XzTKMXpw 50x4x0,6 22,8 mm

YTKSYekw 10x2x0,8 czy J-Y(St)Y 10x2x0,8 Lg?

Kabel do instalacji wewnętrznych telekomunikacyjnych typu YTKSYekw jest odpowiednikiem kabla niemieckiego o symbolu J-Y(St)Y … Lg

Znaczenie	Symbol polski	Odpowiednik niemiecki
Powłoka lub izolacja żył z PVC	Y	Y
Telekomunikacyjny kabel stacyjny	TKS	–
Ekran wspólny z taśmy Al./PET	ekw	(St)
Warstwowa budowa ośrodka	–	Lg
Kabel do instalacji wewnętrznych	–	J

Kable stacyjne wykonywane według norm polskich mają warstwową budowę ośrodka, nie jest to zaznaczone w symbolu kabla. Kable typu J-Y(St)y mogą mieć budowę ośrodka warstwową Lg lub pęczkową Bd, oznaczenia te występują po profilu kabla. 

Przykład pełnych oznaczeń kabla polskiego YTKSYekw 10x2x0,8 jest niemiecki odpowiednik J-Y(St)Y 10x2x0,8 Lg

Yn-YTKSXpekp czy YuYO2YPIMF?

Porównanie nazewnictwa polskiego i niemieckiego dla kabla Yn-YTKSXpekp 12x(1x2x0,4c)

Yn-YTKSXpekp 12x(1x2x0,4c) – Telekomunikacyjny, szerokopasmowy kabel stacyjny o polwinitowej powłoce zewnętrznej o wysokim stopniu niepalności, skręcone pary w oplocie z polwinitu, żyły izolowane PE.

Znaczenie	Symbol polski	Odpowiednik niemiecki
Powłoka z polwinitu oponowego nierozprzestrzeniającego płomienia o wskaźniku tlenowym nie mniejszym niż 29	Yn	Yu
Polwinitowy oplot poszczególnych par	Y	Y
Telekomunikacyjny kabel stacyjny	TKS	–
Izolacja z polietylenu (PE) piankowego	Xp	O2Y
Każda para w ekranie	ekp	PIMF

Kabel Yn-YTKSXpekp wg nazewnictwa niemieckiego: YuYO2YPIMF

Kolejność w łączeniu kabli stacyjnych

Czasami zdarza się łączyć kable z większą ilością żył. Kolejność łączenia zawsze powinna być podana w karcie technicznej producenta.

Wyróżnianie wiązek:

Numer kolejny wiązki	Barwa izolacji żył		Numer kolejny wiązki	Barwa izolacji żył
	żyła a	żyła b		żyła a	żyła b
1	biała	niebieska	28	czerwono-niebieska	zielona
2		pomarańczowa	29		brązowa
3		zielona	30		szara
4		brązowa	31	czarno-niebieska	niebieska
5		szara	32		pomarańczowa
6	czerwona	niebieska	33		zielona
7		pomarańczowa	34		brązowa
8		zielona	35		szara
9		brązowa	36	żółto-niebieska	niebieska
10		szara	37		pomarańczowa
11	czarna	niebieska	38		zielona
12		pomarańczowa	39		brązowa
13		zielona	40		szara
14		brązowa	41	biało-pomarańczowa	niebieska
15		szara	42		pomarańczowa
16	żółta	niebieska	43		zielona
17		pomarańczowa	44		brązowa
18		zielona	45		szara
19		brązowa	46	czerwono-pomarańczowa	niebieska
20		szara	47		pomarańczowa
21	biało-niebieska	niebieska	48		zielona
22		pomarańczowa	49		brązowa
23		zielona	50		szara
24		brązowa	51	czarno-pomarańczowa	niebieska
25		szara	52		pomarańczowa
26	czerwono-niebieska	niebieska	53		zielona
27		pomarańczowa

Maksymalna ilość par w kablu stacyjnym wg PN wynosi 53 pary. 

Kable i przewody współosiowe 

Kable współosiowe potocznie zwane koncentrykami, stosuje się do różnego rodzaju anten. W zależności do jakiej anteny ma być zastosowany kabel powinien posiadać różne właściwości.

Co oznacza RG 6?

Oznaczenie RG wywodzi się ze specyfikacji wojskowej U.S. w odniesieniu do kabli stosowanych w systemach komunikacji radiowej.

Przewody  sprzedawane obecnie pod oznaczeniem RG-6 są różnej konstrukcji (w zakresie parametrów ekranowania, materiału żyły wewnętrznej, materiału izolacji i powłoki).

Wspólną cechą jest średnica żyły wewnętrznej 18 AWG (czyli znamionowo 1,02 mm²) oraz impedancja charakterystyczna = 75 Ω.

Różnice są w szczegółach, które mają przełożenie na jakość sygnału co wiąże się z zadowoleniem użytkownika. Źle dobrany przewód w wielu przypadkach oznacza znacznie większe zakłócenia.

Przeanalizuj poniższe zestawienia.

Porównanie wybranych parametrów przewodów RG 58 z RG 59

Rodzaj przewodu		RG 58	RG 59
Żyła wewnętrzna	materiał	Cu	Cu
	liczba x średnica drutów (mm)	19 x 0,18 (20 AWG)	1 x 0,59 (≈23 AWG)
	średnica (mm)	0,9	0,59
Izolacja	materiał	PE pełny	PE pełny
	średnica (mm)	3,0	3,7
Żyła zewnętrzna materiał i konstrukcja		oplot z drutów CuSn	oplot z drutów Cu
Powłoka: materiał / kolor		PVC / czarny lub biały	PVC / czarny lub biały LSOH szary
Maksymalna średnica zewnętrzna przewodu (mm)		5,0	6,2

Porównanie wybranych parametrów przewodów: RG 58; RG 59; RG 6

Rodzaj przewodu	RG 58	RG 59	RG 6
Impedancja falowa [Ω]	50 ± 2	75 ± 2	75 ± 2
Pojemność skuteczna [pF/m] przy f =1 kHz	100 ± 3	65 ± 3	57 ± 3
Rezystancja żyły wewnętrznej [Ω/km]	≤ 32,5	≤ 63,5	≤ 21,0
Tłumienność falowa [dB/100 m] przy częstotliwości: 1 MHz	≤ 1,1	≤ 1,3	≤ 0,8
50 MHz	≤ 10,5	≤ 7,9	≤ 4,6
100 MHz	≤ 15,4	≤ 11,2	≤ 6,2
200 MHz	≤ 22,6	≤ 16,2	≤ 9,3
500 MHz	≤ 37,8	≤ 27,5	≤ 16,2
1000 MHz	≤ 58,3	≤ 39,4	≤ 20,5

Podsumowując:

• RG 59 przeznaczony jest do analogowej transmisji w telewizji przemysłowej
• RG 59 oraz RG 6 są typami kabla koncentrycznego stosowanego m. in. w  systemach CCTV.
• RG 58 przeznaczony jest do sieci komputerowych oraz CB radia

Przykładowo, możliwe zasięgi transmisji sygnału:

• przewód RG 59 pozwala na transmisję sygnału na odległość 230 metrów,
• przewód RG 6 – transmisja możliwa na odległość 300 metrów.

W celu dobrego ekranowania szumów o niskich częstotliwościach w systemach CCTV powinny być stosowane kable o ekranie miedzianym i gęstości pokrycia minimum 95 %.

W przypadku kabla do systemu satelitarnego ekran miedziany może mieć pokrycie 80 %, a w przypadku ekranu podwójnego gęstość oplotu może być mniejsza (30 – 40 %).

Na końcach kabli współosiowych zazwyczaj występują złączki, które są zaprojektowane w taki sposób, aby utrzymywać współosiowy kształt w całym połączeniu i mają taką samą impedancję falową jak dołączony kabel.

Do łączenia kabli koncentrycznych stosuje się złącza typu BNC, TNC, N, F, SMA, RP-SMA oraz inne złącza koncentryczne.

Złącze BNC	Złącze TNC	Złącze N
Złącze F	Złącze SMA	Złącze RP-SMA

Jaki ekran w kablach współosiowych?

Należy zadać pytanie: w jakich częstotliwościach ekran z drutów CuSn i Al spełniają swoją rolę w największym stopniu?

Ekrany w kablach współosiowych mogą być zbudowane z drutu miedziano-cynowego (CuSn) lub z aluminium (Al). Dane oploty mają określoną gęstość, czyli większą lub mniejszą ilość pasemek CuSn lub Al, co wiąże się z ilością drutów, tym samym jest to nazywane gęstością oplotu. Miarą gęstości krycia oplotu jest tzw. współczynnik „K”, nazywany współczynnikiem krycia.

Jak widać na poniższych zdjęciach, po usunięciu powłoki z kabla koncentrycznego, oplot o gęstości 30 % różni się wizualnie od kabla, w którym zastosowana gęstość oplotu wynosi 65 % (liczba pasemek w pierwszym kablu jest mniejsza).

O tym, czy do danego zastosowania, potrzeba użyć kabla współosiowego o mniejszej (np. K = 30 %) lub większej (K ≥ 95 %) gęstości oplotu decyduje miejsce, w którym dany kabel zostanie ulokowany.

Jeśli będzie to obszar obfity w źródła pola elektromagnetycznego, mogącego wywołać zakłócenia w przesyłaniu sygnału, to kabel koncentryczny musi zawierać odpowiednią ochronę przed niechcianymi zakłóceniami, czym właśnie jest zwiększona gęstość oplotu. Są to przykładowo miejsca takie jak budynki przemysłowe czy szpitale.

Istnieje odpowiednie rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 6 listopada 2012 r. w tej sprawie:

„6. W instalacji telekomunikacyjnej, o której mowa w § 192e pkt 4 (antenowa instalacja zbiorowa służąca do odbioru cyfrowych programów telewizyjnych i radiofonicznych rozpowszechnianych w sposób rozsiewczy naziemny), należy stosować:

1) Kable współosiowe kategorii RG-6 lub wyższej, wykonane w klasie A, zawierające podwójny ekran – folię aluminiową i oplot o gęstości co najmniej 77 % oraz miedzianą żyłę wewnętrzną o średnicy nie mniejszej niż jeden milimetr, przy czym tłumienie każdego z torów utworzonych z kabli współosiowych nie powinno przekraczać wartości 12 dB przy częstotliwości 860 MHz.”

Jeśli natomiast kabel ma być użyty w środowisku nienarażonym na wpływ zakłóceń elektromagnetycznych, dany koncentryk może podlegać mniejszej „ochronie”, w postaci zmniejszonej gęstości oplotu (zazwyczaj K = 30 %).

Ponadto należy wspomnieć o klasach ekranowania wytyczonych przez normę PN-EN 50117-x-x, im wyższa klasa ekranowania, tym wyższa gęstość oplotu:

Klasy ekranowania wg obowiązujących wydań PN-EN 50117-x-x:

 A++; A+; A; B oraz C

Definiowane przez pomiar impedancji sprzężeniowej oraz tłumienności ekranu zgodnie z PN-EN 50289-1-6

Klasa	Impedancja sprzężeniowa dla częstotliwości 5 MHz – 30 MHz [mΩ/m]	Tłumienność ekranu [dB] dla częstotliwości /współczynnik skuteczności ekranowania/
		300 MHz – 1000 MHz	1000 MHz – 2000 MHz	2000 MHz – 3000 MHz
C	≤ 50	≥ 75	–	–
B	≤ 15	≥ 75	≥ 65	≥ 55
A	≤ 5	≥ 85	≥ 75	≥ 65
A+	≤ 2,5	≥ 95	≥ 85	≥ 75
A++	≤ 0,9	≥ 105

Poza tym, należy wspomnieć, że oploty z CuSn jak i z Al spełniają swoją rolę równie dobrze, co zostało udowodnione poprzez pomiar tłumienności ekranowania kabla koncentrycznego z oplotem aluminiowym YWDXpek 75-1,05/4,8 Al K≥95%

oraz z oplotem z drutów miedzianych cynowanych YWDXpek 75-1,05/4,8 CuSn K≥95% (Rys. 2) przeprowadzonym w Fabryce Kabli MADEX. Oplot z Al jest bardziej atrakcyjny cenowo, ale częstsze stosowanie oplotu z CuSn w konstrukcjach kabli jest wynikiem przyzwyczajenia klientów.

Czy dobór kabla lub przewodu zależy od środowiska?

Nie mniej ważnym od parametrów transmisyjnych kryterium doboru kabli są spodziewane warunki eksploatacyjne, czyli narażenia zewnętrzne jakim może być poddany zainstalowany kabel podczas wieloletniej eksploatacji. Przykładem może być słona mgła występująca w przybrzeżnej strefie Bałtyku, lub żrące związki które mogą występować w wielu zakładach przemysłowych. Nie należy lekceważyć również wpływu temperatury. Wpływ środowiska to również różnego rodzaju zakłócenia np. elektromagnetyczne.  

Środowisko wodno – ściekowe

Okablowanie w środowisku takim jak instalacje wodociągowe czy oczyszczalnie ścieków musi być przystosowane do pracy z układami, które stosuje się w danym środowisku, takimi jak różne przetworniki pomiarowe, układy sygnalizacji powinno spełniać wysokie wymagania z zakresu:

1. Odporności na promieniowanie UV.
2. Odporności na środowisko wodne – powinno być brane pod uwagę ciągłe przebywanie kabla pod wodą.
3. Odporności chemicznej (na przykład na substancje utleniające powszechnie występujące w środowisku przetwarzania ścieków – chlor, ozon itd.).
4. Właściwego ekranowania.
5. Podwyższonych parametrów odporności napięciowej (0,6/1 kV).
6. Specyfiki wymagań dotyczących innych parametrów elektrycznych kabla (np. obniżona pojemność właściwa).

W środowisku wodnym, w którym obecne są przekształtniki – stosowane do regulacji pomp i wszelkiego rodzaju napędów, należy stosować specjalistyczne kable, ze względu na wysoką częstotliwość impulsowania 4,5-15 kHz, powodującą znaczne zakłócenia elektromagnetyczne, co może wywierać negatywny wpływ na pracę pozostałych urządzeń w otaczającym środowisku.

W układzie:

przekształtnik — kabel — silnik

kabel jest największą przyczyną zakłóceń, dlatego bardzo ważne jest zastosowanie odpowiedniego ekranowania danego przewodu.

Kable stosowane w obwodach bezpieczeństwa

Obwody bezpieczeństwa, to miejsca, w których zawarte są instalacje zasilające urządzenia niezbędne do ugaszenia pożaru oraz telekomunikacyjne i sygnałowe, odpowiedzialne za przesyłanie sygnału o zagrożeniu pożarowym.

Instalacje „ratujące” społeczeństwu życie wymagają okablowania o specjalnej izolacji:

Izolacji bezhalogenowej i uniepalnionej (np. LS0H – low smoke zero halogen), ponieważ jeden z halogenków – chlor występujący w strukturze najczęściej stosowanego polichlorku winylu, reaguje z wodorem, również zawartym w tej strukturze, tworząc chlorowodór HCl – korozyjny i toksyczny gaz mogący przyczynić się do zniszczenia urządzeń i elementów będących w pobliżu.

Tworzywo bezhalogenowe (oznaczane w nomenklaturze kablowej symbolem „H”), jak sama nazwa wskazuje, nie zawiera halogenków, mogących wchodzić w reakcje z wodorem, dzięki czemu problem powstawania toksycznego gazu zostaje rozwiązany. Aby zmniejszyć palność tworzywa, dodaje się mieszankę uniepalniaczy (im większy procent, tym lepiej, oczywiście do momentu kiedy nie ma to znacznego wpływu na właściwości mechaniczne materiału).

Parametrem mówiącym o odpowiedniej palności tworzywa jest tzw. indeks tlenowy – im indeks tlenowy większy, tym tworzywo bardziej uniepalnione.

Fabryka Kabli MADEX produkuje telekomunikacyjne kable stacyjne stosowane w instalacjach przeciwpożarowych:

• z polwinitu oponowego nierozprzestrzeniającego płomienia o indeksie tlenowym nie mniejszym niż 29 (YnTKSY, YnTKSYekw),
• z tworzywa bezhalogenowego o indeksie tlenowym nie mniejszym niż 35 (HTKSH PH90, HTKSHekw PH90).

Ostatnie z wymienionych są przeznaczone do systemów sygnalizacji alarmu pożaru i automatyki pożarniczej. Zapewniają podtrzymanie funkcji wyrobu w przypadku pożaru przez 90 minut , nie rozprzestrzeniają płomienia, podczas palenia emitują gazy nietoksyczne i niekorozyjne a gęstość emitowanych dymów jest bardzo niska. Powinny być stosowane w budynkach, gdzie szczególnie ważne jest zapewnienie ewakuacji ludzi (szpitale, centra handlowe, lotniska).

Ponadto na rynku występują również kable zapewniające trwałość izolacji podczas pożaru przez 180 min (oznaczone jako FE 180, test wg DIN VDE 0472 cz. 814, IEC 60331) oraz podtrzymujący funkcje elektryczne przez 90 min (oznaczone jako E90, test wg DIN 4102 cz. 12).

Strefy zagrożone wybuchem

Instalacje „izkrobezpieczne”, instalowane w miejscach o wysokim prawdopodobieństwie gromadzenia się gazów lub oparów łatwopalnych również wymagają specjalnego okablowania, charakteryzującego się specyficzną, niebieską powłoką (RAL 5015).

RAL 5015

Środowisko biologicznie czynne

Kable występujące w środowisku, w którym obecne są grzyby, bakterie, różnego rodzaju drobnoustroje są narażone na ich negatywne oddziaływanie, powinny zawierać w swojej strukturze powłokę gwarantującą dłuższą wytrzymałość w takich warunkach. Powłoka kabli występujących np. w oczyszczalniach ścieków powinna być zrobiona z polimeru termoplastycznego (nie z PCV).

Certyfikat

W praktyce często pada pytanie:

Czy jeśli certyfikat jest na system to czy można do niego dołożyć kolejny element? 

W danym certyfikacie zawarte są elementy, które można stosować w systemie, dokładać do niego można jedynie elementy zawarte w zakresie danego certyfikatu.

Podsumowanie

W artykule nie wyczerpałem tematu, a jedynie pobieżnie omówiłem wybrane zagadnienia, które pomogą zrozumieć obostrzenia związane z doborem i montażem okablowania teleinformatycznego.

Nie wspomniałem nic na temat siły z jaką należy naciągać kable i przewody, a której przekroczenie może spowodować uszkodzenie a nawet zerwanie kabla. Nie wspomniałem o kablach z linką samonośną, które służą do prowadzenia infrastruktury teleinformatycznej w powietrzu na słupach, lub jako przewieszka pomiędzy budynkami. Przygotowując artykuł starałem się poruszyć zagadnienia o które pytają instalatorzy, a które w większości owiane są miejskimi legendami i tylko niewielka grupa zawodowców potrafi wytłumaczyć wymogi jak np. konieczność przestrzegania minimalnego promienia gięcia lub konieczność stosowania żelowanego kabla do ziemi.

Pobierz karę katalogową i zobacz jakie informacje na temat kabli teleinformatycznych podaje producent.

 Zobacz jakie informacje udostępnia producent F-UTPw 6 >>

Zagłębiając się w temat polecam uwadze kable koncentryczne i skrętki typu Duplex np. U/UTP Duplex. Użycie tych produktów pozwala zaoszczędzić czas podczas montażu.

A Ty co sądzisz w tym temacie? Zamieść swój komentarz.

Udostępniaj LEGALNIE! Czyli jak? Zobacz >>