光电复合缆能够传送电力和光信号,主要基于以下的原理和结构特点:
1. 结构设计
分层结构
光纤单元:光电复合缆内部包含光纤,光纤是一种利用光的全反射原理来传输光信号的介质。光纤一般位于缆芯的中心位置或特定的保护区域,以确保其物理稳定性,免受外部压力和干扰。例如,在一些紧套光纤的光电复合缆中,光纤被包裹在具有缓冲和保护功能的涂覆层和护套材料中,能够防止光纤被微弯或折断,从而保障光信号的稳定传输。
电力导体单元:同时,缆中还设有电力导体,通常是金属材质(如铜、铝等)制成的导线。这些电力导体围绕着光纤单元或者与光纤单元并行排列在缆芯中。例如,在一些多芯电力电缆与光纤复合的结构中,电力导体的绝缘层可以防止电流泄漏,并使电力能够沿着导体稳定地传输。
隔离与防护层:为了避免电力和光信号相互干扰,在光纤单元和电力导体单元之间会设置隔离层。这一层材料可以是具有良好绝缘和电磁屏蔽性能的物质,如聚乙烯、聚氯乙烯等塑料材料或金属箔带。此外,整个缆芯外面还会包裹一层总的护套,用于进一步保护内部的光纤和电力导体免受外界的机械损伤、化学腐蚀、水分侵入等影响。
2. 传输原理
光信号传输原理
全反射原理:在光纤中,光信号的传输是基于光的全反射原理。当光从一种介质(如光纤的纤芯,一般由高纯度的二氧化硅制成)进入另一种介质(如光纤的包层,材料的折射率低于纤芯)时,如果入射角大于临界角,光就会在纤芯和包层的界面上发生全反射,从而使光信号在纤芯中沿着光纤的轴向方向不断反射前进,实现长距离的传输。由于光信号在光纤中的传输是基于光学原理,与电磁干扰基本无关,所以光纤能够提供稳定、高速的通信通道。
电力传输原理
电流传导机制:对于电力传输部分,当导体两端存在电势差时,金属导体中的自由电子就会在电场的作用下定向移动,从而形成电流。在光电复合缆中,电力导体的作用就如同普通电缆中的导体,将电能从电源端输送到负载端。例如,在一个以铜为导体的光电复合缆中,铜原子的外层电子在电场作用下会沿着导体移动,其导电性能良好,能够有效地传输电力。
通过合理的结构设计和利用各自独立的传输原理,光电复合缆实现了在同一根缆线中同时高效、稳定地传输电力和光信号。
CityBox城市沙盒 2023-06-27