какое напряжение выдерживает витая пара
Сечение и диаметр витой пары
Диаметр или площадь сечения
Есть один важный момент, про который не все в курсе. В описании кабеля «витая пара» (он же UTP) и на его упаковке обычно написано 4х2х0.51. Это значит, что в кабеле 4 перевитых пары, в паре 2 жилы, диаметр каждой жилы 0.51мм. Диаметр, не сечение!
На силовых кабелях всегда написано сечение, измеряемое в квадратных миллиметрах, например, 3х1.5, 5х4 или 2х0.75. И у нас в голове уже засели типичные максимальные токи, которые могут идти по таким кабелям, например, по кабелю сечением 1.5 — 10 ампер, 2.5 — 16 ампер. И кажется, что раз у витой пары сечение 0.51мм, то уж пару ампер-то она выдержит.
Но нет! Исторически сложилось так, что у витой пары измеряется не площадь сечения, а диаметр, из-за этого, конечно, возникает дикая путаница.
Нам многих сайтах написано с ошибкой, что у витой пары значение 0.5-0.6 относится именно к сечению, а не к диаметру.
Что такое AWG
Раз уж зашёл про это разговор, то на витой паре можно встретить буквы AWG. Это американский стандарт, описывающий диаметр кабеля. Причём, чем больше цифра написана после букв AWG, тем кабель тоньше. Дикари-с. Вот простая табличка:
В этой же табличке можно видеть соотношение между диаметром жилы кабеля и площадью её сечения. При желании те же цифры можно получить по формуле S = pi * R ^ 2 (сечение = 3,14 * радиус в квадрате). Не забудьте, что радиус — это только половина диаметра.
Самый распространённый кабель — это AWG 24, диаметр каждой жилы витой пары 0.51мм, а площадь сечения всего 0.204 мм2.
Получается, что сечение жилы витой пары крайне мало, и ток, который можно передавать по ней, тоже крайне мал. В случае слаботочного питания надо искать не предельный ток, который можно передавать по витой паре, чтобы она не расплавилась, а падение напряжения в ней. То есть, нужно знать длину кабеля, ток нагрузки и удельное сопротивление, далее по закону Ома считать падение напряжения в кабеле, чтобы получить напряжение, которое придёт на питаемое устройство, пройдя по кабелю. Я рассматривал эти расчёты, когда писал про питание светодиодных лент.
Кабели для шины
Если у нас по помещениям раскинута шина CAN или Modbus или KNX, а на шине висят устройства, которые от неё питаются, то надо внимательно отнестись к выбору кабеля для шины. Если мы подключаем десяток датчиков Wirenboard на одну шину длиной до 60-70 метров, то проблем не будет, так как ток потребления небольшой и длина линии небольшая. Если мы переносим шину в какой-то промежуточный щит, в котором стоят модули, то там лучше поставить отдельный блок питания для надёжности. Ну а в общем случае можно использовать не витую пару для передачи питания, а что-то потолще. Например, КПСВЭВ 2х2х0.75 имеет честную площадь сечения каждой жилы именно 0.75мм2, то есть, в 3.7 раза больше, чем витая пара. Соответственно, падение напряжения в 3.7 раза меньше. Но и кабель сильно толще. И запасных жил меньше.
Специальные интерфейсные кабели для RS485 обычно имеют также небольшое сечение, у них диаметр жилы обычно порядка 0.6-0.8мм. Они не предназначены для питания большого количества потребителей на шине.
Специальные кабели для шины KNX обычно имеют диаметр 0.8мм.
У устройств KNX, надо заметить, потребляемый ток крайне мал, это единицы микроампер. Некоторые устройства требуют отдельного питания 24 вольта, например, большие сенсорные панели, к ним питание можно проложить отдельным кабелем типа 2х0.75.
220 вольт по витой паре
Затрону этот вопрос. Уж очень часто его задают. Даже если принять во внимание, что площадь сечения витой пары всего 0.2мм2, то по нему, казалось бы, можно передать 220 вольт на что-то совсем слабое, ватт на 100. Но нет! Вы забываете о том, что никакая витая пара не рассчитана на то, что по ней будут передавать такое напряжение. Это уже характеристика не жил кабеля, а сопротивления изоляции кабеля.
Эту характеристику надо смотреть в описании каждого конкретного кабеля. Вот витая пара 5-й категории от завода Паритет.
Максимальное напряжение — 145 вольт.
Вот кабель Lapp ETHERLINE® Cat.5e:
Так что ни о какой передаче 220 по витой паре даже не думайте. В случае крайней необходимости можно взять два разных кабеля, в каждом скрутить жилы между собой и подать по ним фазу и ноль. Полагаю, внешняя изоляция напряжение точно выдержит.
Не покупайте дешевую витую пару
Предупреждаю всех клиентов — не стоит покупать дешёвую витую пару! Совсем дешёвая — это меньше 10-12 рублей за метр. На совсем дешёвой написано CCA, это означает, что жилы сделаны не полностью сделанные из меди, а омеднённые. На медной написано CU (купрум!).
Далее смотрим на диаметр. 0.46 нежелателен, желателен 0.51. Вроде, разница небольшая, но сказывается на качестве кабеля.
Что такое некачественный кабель? Это такой, который вы подключаете в выключатель, а жила ломается. Причём, у самого выхода жилы из стены, то есть, этой жилы больше нет. Вот это самая неприятная ситуация. Рекомендуется брать кабели таких производителей как Lapp, Hyperline, Legrand, Cavel. Пусть кабель получится дорогой (рублей 50 за метр), но в ответственных стройках из-за некачественного кабеля могут возникнуть проблемы, стоимость решения которых будет гораздо выше стоимости кабеля.
Если есть возможность купить кабель в бухте не 305 метров (опять американский стандарт — 100 футов), а 500 или 1000 метров, то будет меньше обрезков.
Не надо для передачи сигналов брать кабель 6-й или даже 7-й категории (если только вам не нужна 10-гигабитная сеть), повышенная категория не означает автоматически более высокое качество.
15,855 просмотров всего, 20 просмотров сегодня
Какое напряжение выдерживает витая пара
Изоляция сгорит при 20А (может, даже немножко меньше).
А сама жила перегорает при 24-26А.
Ближе всех оказался Серый Волк 
Какая то профанация а не опрос.
Какое напряжение прикладывается? Какая длинна провода?
Сечение известно, посчитайте сопротивление и далее по закону ома ток. После чего погуглите про максимальную плотность тока для меди или из чего Ваш провод.
Вот это и будет правильный ответ.
Добавлено: Wed May 25, 2016 10:55 am
perezx писал(а):
Опять же, что значит термин «держать»?
По-моему, я в первом посте чётко описал поставленную задачу. Просто провод висит в воздухе, рядом ничего нет. Комнатная температура.
Чтобы держал ток неограниченное время. Чтобы не повредилась изоляция.
Добавлено: Wed May 25, 2016 11:27 am
Пусть сечение провода будет даже 0.2 кв.мм (хотя на самом деле оно меньше).
Плотность тока получается 13 / 0.2 = 65 А/мм^2.
Это без порчи изоляции.
А для самой медной жилы 19 / 0.2 = 95 А/мм^2.
При этом она ещё не краснеет от нагрева.
Берём проводимость меди, считаем. Сопротивление выходит 45 мОм.
Всё сходится.
Таб. 2 Классификация и свойства меди
Для справки: в соответствии с международным стандартом (IACS), величина удельного сопротивления меди используемой для электрических проводников должна составлять 0.017241 Ом*мм2/м при температуре 20° C. Чем выше сопротивление, тем, естественно, хуже проводник.
Традиционно производители кабелей связи используют медь класса A, т.е. самую качественную и чистую медь, но в связи с необходимостью уложится в в заданный заказчиком бюджет, производители могут использовать менее качественную медь класса B, С, и даже омедненную медь.
Какую нагрузку выдержит витая пара?
из-за малого сечения провода, будут высокие потери (например в той теме приведен расчет, при 5В 1А и длине 3 м потери составили 20% (ушло в нагрев проводов))
Да, и длина кабеля конечно существенна, ибо потери при большом токе никто не отменял, они будут немаленькими.
[Сообщение изменено пользователем 15.07.2013 12:52]
Исправляю (вместо радиуса взял диаметр)
Витуха имеет диаметр жилы 0.5мм, т.е. сечение у нее 0.196мм.
Пи*0.25^2
Точка плавления перемычки такого сечения примерно 12А
[Сообщение изменено пользователем 16.07.2013 00:24]
Выше я исправил свои расчеты про сечение жилы 🙂
Просадка тока считается через удельное электрическое сопротивление. Опять же из практики. При длинне трассы около 50м, питании 24В переменки и токе 1А камера летом работала на ура. Как только наступили морозы, включился подогрев и ток вырос до 3А, тут же всё вырубилось. В итоге питание пришлось пускать проводом аж 6мм.кв.
Пример, провод диаметром 0.5мм, ток 300мА, напряжение ИП 12в, длина 6м.
S=0.785*0.25=0.19625 [мм.кв]
R=0.18*(6/0.19625)=5.5Ом.
Просадка U=0.3*5.5=1.65В при токе 300мА
Просадка U=3*5.5=16.5В при токе 3А.
Uнагр=12-1.65=10.35В при 300мА.
При 3А линия садится в ноль.
Остальное считайте сами.
Ну и для конкретного случая в 3А, 6м.
Uпад=1В, R=1/3=0.33Ом, S=1.08/0.33=3.27мм.кв
Uпад=1.5В, R=1.5/3=0,5Ом, S=1.08/0.5=2.16мм.кв
Uпад=2В, R=2/3=0,67Ом, S=1.08/0.67=1.61мм.кв
[Сообщение изменено пользователем 16.07.2013 01:04]
Здравствуйте, скажите, почему вы взяли значение удельного сопротивления меди как 0,18
когда по запросу гугл выдает сайт http://exir.ru/const/udsopr.htm
на котором оно равно 0,0175 Ом*мм2/м?
Расстояние от трансформатора до диодной ленты 1,3 (витой пары), согласно Вашей формуле:
если p=0,18, то падение будет 1,478 В, если p=0,0175 то падение будет 0,143В
а если на + и минус скрутить по 2 жилы витой пары, то:
если p=0,18, то падение будет 0,369 В, если p=0,0175 то падение будет 0,036В
как видно, падение напряжения при 1,24А и 12В не существенно, те напряжения будет достаточно для питания диодной ленты, а теперь главный вопрос, который я так и не усвоил из всего Вашего общения в этой теме: какая формула/ как расчитать мощность/силу тока при которой начнет плавиться изоляция в витой паре если использовать для питания 2/4 жилы витой пары
Просто будет обидно если я сожгу витую пару диодной лентой, потому что при этом я теряю и датчик движения тоже (точнее кабель для него).
Как работает витая пара и как происходит передача данных
Содержание
Содержание
Современный компьютер обязан быть подключенным к интернету. Если раньше это было прихотью владельца, то сейчас некоторые игры и программы без него не работают. Тем не менее, владельцы чаще обращают внимание на скорость оперативной памяти или частоту монитора, а качество сетевого оборудования остается на втором плане. Тем не менее, простой провод от роутера к компьютеру имеет много характеристик, и они могут влиять на стабильность соединения. Что такое витая пара, почему она витая, и откуда в ней берется интернет — разбираемся в нашем материале.
Информация передается по проводам: длинным, коротким, медным и даже стеклянным. В мире так много проводов, что, если связать их в один, то можно провести интернет на Луну и обратно. Однако, даже если это осуществимо, такой интернет гарантированно не будет работать. Потому что, кроме самого провода, есть еще тонна условий, при которых работает витая пара. Это категория проводника, тип, материал провода, качество экранирования, помехоустойчивость и многое другое. Все это определяет качество работы сети и распространяется как на многокилометровые линии связи, так и на домашних коротышек.
А для тех, кто предпочитает использовать беспроводные сети, можно посмотреть, какую точку доступа подобрать и как это сделать правильно:
Как витая пара передает сигнал
Для кого-то будет открытием, что по кабелю передаются не биты и байты, хотя технику мы называем цифровой. На самом деле, в проводе нет никакой информации, а только напряжение. Один компьютер задает вопрос, другой отвечает, и все это происходит с помощью передачи вольтажа через витые пары.
Для передачи информации компьютер делит ее на биты. Затем они шифруются в двоичную систему и передаются по кабелю. В это время информация выглядит как простые электрические импульсы разной длительности (частоты) и с разным вольтажом. При этом, передаются два сигнала: один с положительным напряжением, другой — с отрицательным. Принимая сигнал, дешифратор складывает напряжения и в сумме получает ноль. Таким образом, зная вольтаж, длительность импульса и разницу напряжений, сетевая карта понимает, какой код ей посылает собеседница.
С точки зрения простого человека без физико-математической корочки в кармане такое объяснение будет понятным и достаточным, чтобы представить, что творится в витой паре во время передачи сигнала. В информатике этот процесс называется манчестерским кодом и это находится на первом уровне OSI. Так называют 7 уровней движения информации от бита к понятному для человека изображению на экране. Движение электрических или световых сигналов это первый, «физический» уровень. Там и работает витая пара.
От советской лапши к современному UTP
Для передачи высокочастотного сигнала не всегда использовался провод с несколькими витыми парами. Не будем заглядывать в историю совсем далеко, а остановимся на времени, когда телефония уверенно поселилась в каждой квартире 80-х. Вполне реально, что у кого-то и до сих пор работает телефонный аппарат по старой DSL-линии. Он подключен таким проводом:
Это телефонный провод ТРП для прокладки сети в помещениях. В народе его называют лапшой из-за сходства с плоскими макаронами. Обычно используется для «доводки» сигнала к нужному месту. Сейчас таким проводом сигнальные линии не ведут, а используют современные UTP патч-корды.
Еще один способ передать высокочастотные данные на средние расстояния — коаксиальные провода. Сигнальный провод защищен от наводок экранированием:
Коаксиальный кабель используют и сейчас, например, в радио и спутниковой связи, а также в антеннах для приема цифрового или аналогового телевидения. Впрочем, его могут применять везде, где необходимо соединить между собой два чувствительных к помехам устройства.
Помимо «домашних» и всем известных проводов, в современных сетях есть и другие. Это многожильные провода-трассы с 25 парами, экранированные и усиленные, а также оптоволоконные проводники с разным количеством стеклянных жил, в том числе и витые пары.
Для чего так много разновидностей витой пары
С помощью витой пары соединяют не только роутер и компьютер. Есть более глобальные применения. Так, один проводник предназначен только для помещений, а другой способен работать на улице под прямыми лучами солнца. Первый растянется и испортится на больших расстояниях, а другой спокойно выдержит вытягивание на десятки метров. Где-то достаточно протянуть простой провод без экрана, а в другом месте будет много посторонних сигналов, поэтому и провод нужен соответствующий. Для этого предназначены разные типы витой пары.
UTP — самый простой и нежный кабель. Не защищен от внешних помех, а также не любит растягивание. Зато он мягкий и хорошо сгибается. Подходит для дома и офиса.
FTP — то же самое, но с дополнительным экранированием. То есть, все пары закутаны в фольгу. Имеет те же физические плюсы и минусы первого варианта, только более устойчив к помехам. Такие провода — минимум для использования в производственных помещениях с посторонними помехами.
STP — все то, что есть в предыдущих, плюс защитная металлическая оплетка.
SFTP — каждая пара завернута в собственную фольгу, а общий провод защищен металлической оплеткой.
U/FTP — каждая пара в фольге, остальное все как у UTP.
F/FTP — для каждой пары фольга, плюс общая для всего провода.
SF/FTP — каждая пара экранирована, плюс весь провод защищен металлической оплеткой, а для жесткости добавляют стальную проволоку. Это провод для построения длинных трасс.
Для домашнего интернета вполне хватает простого UTP. Максимум — FTP, если это многоквартирный дом и нужно защитить сигнал от микроволновок и роутеров с точками доступа 5 ГГц. Остальные используются для прокладки внешних линий между зданиями или на большое расстояние, где сигнал обязательно защищают от внешних помех и стремятся максимально сохранить качество.
Категории витой пары
Категории витой пары определяются основными характеристиками провода: максимальная частота сигнала и толщина проводника. Чем выше допустимая частота в проводе, тем лучше его качественные показатели и способность удерживать скорость на протяжении десятков метров. В основном используются «5e» и «6» категории, хотя всего их 10:
Между прочим, та самая «лапша» — это витая пара Cat. 1, и она до сих пор встречается в частных жилых секторах под ADSL. Остальные категории вышли из обихода (2, 3, 4) или еще не нашли широкого применения в домашних сетях (6a, 7, 7a). Тем не менее, это вопрос времени, так как соединения со скоростью более 1 Гбит/с уже существуют и предлагаются провайдерами.
Другие характеристики
С категорией витой пары определиться несложно, потому что в компьютерных магазинах пользователю вряд ли предложат что-то, кроме проводов Cat. 5e или Cat. 6. Гораздо важнее выбрать провод по другим параметрам.
Во-первых, учитываем материал, из которого сделаны жилы витой пары. Самый дешевый и доступный вариант — это алюминий. Проводит электричество в 1,7 раза хуже меди, любит окисляться при контакте с кислородом и не любит изгибы. Как основа для качественной сигнальной трассы сразу отметается, даже если это домашняя сеть со скоростью до 100 Мбит/с. Единственный плюс такого провода — дешевое производство.
Чуть лучше — омедненный алюминий. Все то же самое, только алюминий покрыт нанослоем меди для защиты от окисления. Проходим мимо.
Единственно верный путь — чистая медь. Это лучшая электропроводность, устойчивость к окислению, стойкость к изгибам и гарантия стабильности в месте соединения провода и клеммы. Разумеется, это самый дорогой провод из витых пар.
Однако наличие проводников из чистой меди составляет только половину дела. Медный провод производить дорого, поэтому и здесь есть нюансы. Следующий важный параметр, который указывает на качество проводника — это толщина медной жилы. Тут тоже есть свои стандарты:
Чем больше диаметр, тем меньше сопротивление линии, а значит, выше скорость передачи информации на большие расстояния. В обычных сетях используют 23-24 AWG, и этого достаточно. Тем более, что фанатично искать провод с «толстыми» парами не стоит хотя бы из-за стандартов ISO. Они говорят, что 22-24 AWG — это разумные пределы для того, чтобы провод без проблем помещался в контактах коннекторов и розеток (до 0,64 мм). Впрочем, если говорить о домашних сетях, то AWG 24 — это разумный предел для любых систем и скоростей.
Витая пара бывает одножильная и многожильная. Провод с цельными жилами подходит для разводки сети по стенам, в кабель-каналах или для организации длинных трасс. Физические и электрические свойства цельного медного провода лучше, чем у многожилки. В основном это прочность и помехоустойчивость. Многожильный провод применяется для сборки заводских патч-кордов. Его свойств достаточно для передачи информации между устройствами на небольшом (до 5 м) расстоянии. Он хорошо принимает форму и устойчив к изломам.
Несмотря на стандарты в Cat. 5e, производители могут выпускать провода с двумя парами вместо четырех. Количество пар играет роль в сетях со скоростью выше 100 Мбит/с. Учитываем этот момент и берем полноценный кабель со всеми парами, чтобы потом спокойно переключиться на высокоскоростной тариф, подключить видеонаблюдение и смотреть фильмы в 4К без проблем с пропускной способностью.
Хорошему проводу — хорошая изоляция. Качественная витая пара должна защищаться толстой, но мягкой оболочкой. Тогда провод будет легче свернуть, направить в кабель-канале, а еще он не перетрется и будет уверенно держаться в клипсе сетевого разъема. Хорошая изоляция — это также защита от потери сигнала на больших расстояниях, где полимерное покрытие проводника работает как электромагнитный диэлектрик.
Коннекторы RJ-45
Registered Jack — стандартизированный разъем. Как и витая пара, коннектор имеет разные категории и уровни качества.
Для каждого типа витой пары применяется свой разъем. Для проводов Cat. 5 и 5e используют первый вариант (см. изображение выше). Он знаком каждому пользователю и способен переварить толщину проводников до 24 AWG. Более ничем не примечателен.
Для построения экранированных сетей используется джек Cat. 6. Он может зажимать провода до 23 AWG, а также имеет металлический корпус, который соединяется с фольгой в проводе и создает единый помехоустойчивый контур между устройствами.
Соответственно, для проводов высших категорий есть другие коннекторы. Но это серверный уровень и домашний пользователь вряд ли столкнется даже с коннекторами типа 6a.
Пригодность разъема для разного типа проводов диктуется не только размерами клипсы, что удерживает провод в разъеме, но и типами ножей, которые пробивают оболочку каждого провода в паре и соединяются с медью. А еще качеством позолоты контактов.
Почему пар несколько и за что они отвечают
Для приема и передачи данных в проводе используется два способа расположения витых пар в коннекторах. Это прямой и перекрестный обжим. Для современных сетевых устройств нет разницы в распиновке, потому что устройства умеют делать это автоматически на уровне разъема. Поэтому в основном используется прямой обжим и соответствующая ему распиновка пар:
В соединениях до 100 Мбит/с данные передаются только двумя парами: одна занимается отправкой сигнала (называют TX), другая приемом (RX). То есть, Transfer и Receive. Причем в каждой паре оба провода работают в одном направлении. Только по одному бежит положительное напряжение, а в другом — отрицательное. Это мы разобрали в начале статьи. Остальные пары задействуются под нужды PoE (подключение IP-камер), телевидения или телефонии. Для работы высокоскоростных линий задействуют все четыре пары.
Провода обозначают стандартными цветами, где каждая пара имеет свой основной цвет. Это сделано для удобства, так как прозванивать восемь одноликих проводов при каждом обжиме —занятие утомительное. Физической разницы между парами нет, главное, чтобы провод был обжат одинаково с обоих концов.
Почему пара «витая» и что такое экранирование
По проводу передаются электрические импульсы с высокой частотой. В самом начале эти импульсы сильные и отчетливые, а к концу провода их амплитуда снижается. Это называется затуханием сигнала или «вносимыми потерями». Отношение силы выходного сигнала в начале провода к силе входного сигнала в конце измеряют в децибелах. Чем выше разница, тем хуже качество сигнала. Обычно сигнал портится на больших расстояниях, если спецификации витой пары не соответствуют заявленным или нарушаются правила построения сетей. Немалую роль в качестве сигнала играет материал проводников, их правильный обжим в коннекторе, а также защита от собственных и внешних наводок.
Как сократить потери сигнала на длинных трассах:
То есть, если нужно передать сигнал на очень большое расстояние, то без репитера это не получится. Принцип работы такой же, как и у повторителя для WiFi: берется редуцированный сигнал, преобразуется в исходный по мощности и отправляется следующей станции или адресату. Для этого есть специальные устройства — экстендеры Ethernet. Или роутер (он же свитч). То есть, если сигнал тухнет через каждые 100 метров, то можно переподключать линию на свитчах и передавать сигнал дальше. Но это в теории.
На практике сигнал в витой паре перемешивается с различными помехами. Это сигналы сотовой сети, радиосигнал роутера, высокочастотные волны от микроволновой печи и даже низкочастотный шум от двигателя автомобиля. Помимо этих явлений есть и внутренние, когда одна пара вносит паразитные сигналы в другую пару и возникают перекрестные помехи.
От внешних воздействий на сигнал провод защищают алюминиевой фольгой. В зависимости от типа и категории провода, такая фольга может защищать каждую пару отдельно или весь провод целиком. Для защиты от сильных помех также используют металлическую оплетку.
Для снижения наводок между пар придумали другой способ — витые провода:
Из начальной физики мы знаем, что движение электричества в проводе создает электромагнитное поле. Это поле может влиять и взаимодействовать на поле и сигнал других проводов. От таких наводок нельзя избавиться, но ими можно управлять. Для этого все пары в проводе смещены относительно друг друга и имеют одинаковый шаг витка. Таким образом, влияние помех распределяется равномерно и становится предсказуемым для передатчиков.
Вместо тысячи слов
Если поднимать всю теорию о витой паре, возвращаемых сигналах, помехах и различных электромагнитных явлениях, можно написать диссертацию, магистерскую работу, а может и диплом для технического ВУЗа. Тем не менее, общее понимание работы витой пары мы рассмотрели. Этого должно быть достаточно, чтобы любой пользователь (особенно гуманитарий) мог прочитать статью и выбрать хороший провод для своей сети. И построить ее так, чтобы потом не пришлось все переделывать.
Пошаговая инструкция по выбору хорошего провода для дома: