Расчет кабеля Р-4
Содержание
Конструктивные
характеристики…3
1.
Расчет первичных параметров…4
2.
Расчет вторичных параметров…9
Вывод
по работе…12
Список
литературы…13
Приложение…14
Вопросы подлежащие
разработке:
1. Определение конструктивных данных
цепи кабеля связи
2. Расчет первичных параметров
передачи цепи
3. Расчет вторичных параметров
передачи цепи и их частотной зависимости
Исходные
данные:
1. Вариант: 15
2. Тип кабеля: П-4(ЛПКС)
3. Рабочая температура: -16С
Конструктивные
характеристики легкого полевого кабеля связи П-4
1. Конструкция жилы: 7м*0.32мм
2. Толщина изоляция: 2.1мм
3. Коэффициент скрутки: 1.05
4. Толщина опресовки четверки: 0.15мм
5. Толщина экрана: 0.1мм
Эскиз
ЛПКС П-4
Для расчета первичных параметров
полевых кабелей введена формула эквивалентного диаметра жилы:
где -
диаметр проволоки в жиле, n
- количество проволок в жиле
d0=0.32=0.84(мм)
d1=( d0+2dиз)=(0.84+2*2.1)=5.04(мм)
a=1.41 d1=1.41*5.04=7.104(мм)
dk=7.7мм (по ТТХ)
П-4 – (Планировщик-4) является
перспективным легким полевым кабелем связи ВС РФ. Он предназначен для работы
малоканальной полевой аппаратуры связи типа П-330-1,3,6 и
подключения четырехпроводной оконечной аппаратуры техники связи.
Расчет
Первичных и вторичных параметров передачи цепей кабелей связи
1.
Расчет первичных параметров
R- активное сопротивление цепи
L- индуктивность цепи
С- емкость цепи
G- проводимость цепи
Расчет активного сопротивления
Формула для определения активного
сопротивления имеет вид:
(1.1.1)
R0- сопротивление цепи по постоянному
току,(Ом/км)
F(x)- функция, учитывающая действие поверхностного
эффекта
p- поправочный коэффициент на
вихревое поле
G(x)- функция, учитывающая действие эффекта близости
d0- диаметр жил
a- расстояние между центрами жил
H(x)- функция учитывающая действие эффекта близости
R- потери на вихревые токи при кГц
Формула для расчета сопротивления
цепи по постоянному току имеет вид:
(1.1.2)
где
- диаметр проволоки
составляющую скрутки
n - количество проволок в жиле
-
коэффициент скрутки проволоки в жилу( для ЛПКС =1.04)
-
коэффициент скрутки жил
рассчитаем
R0=[Ом/км]
Для звездной скрутки p=5
Значения коэффициентов F(x),G(x),H(x)- приведены в таблице 4.1 [1] в
зависимости от x
(1.1.3)
d0- диаметр жилы, мм
f- расчетная частота, Гц
f,кГц
|
|
F(x)
|
G(x)
|
H(x)
|
R200
|
R-160
|
10
|
0.882
|
0.00519
|
0.01519
|
0.53
|
68.4
|
58.5
|
60
|
2.16
|
0.0782
|
0.172
|
0.169
|
74.0
|
63.4
|
110
|
2.92
|
0.318
|
0.405
|
0.348
|
91.4
|
78.2
|
180
|
3.74
|
0.678
|
0.584
|
0.466
|
116.7
|
99.8
|
250
|
4.41
|
1.042
|
0.755
|
0.530
|
142.2
|
121.72
|
Пример
расчета:
=0.0105*0.84=2.16
по
таблице 4.1 [1]
F(x)=0.0782,G(x)=0.1729,H(x)=0.169
R200=68(1+1.042+)=142.21(Ом)
Рассчитаем
сопротивление для заданной температуры Т= -160С по заданной формуле
Ом/км (1.1.4
где - температурный
коэффициент сопротивления (для меди – 0.004)
R –16=68.42(1-0.004(-36))=58.5
(Ом/км)
1.2 Расчет индуктивности цепи
Индуктивность цепей линий
связи обусловлены магнитным током внутри проводов цепи и магнитными потоками
между проводами цепи.
В
соответствии с этим общую индуктивность цепи представляют в виде суммы двух
индуктивностей
(1.2.1)
где
- внутренняя индуктивность, обусловленная
маг потоком внутри проводов цепи
- внешняя индуктивность, обусловленная
магнитным потоком между проводами цепи.
Общая
формула для расчета индуктивностей кабельных линий имеет вид ( с учетом того,
что для меди ):
(1.2.2)
где
- магнитная
проницаемость материалов проводов
f,кГц
|
|
Q(x)
|
L *10-3[Гн/км]
|
10
|
0.882
|
0.997
|
1.29
|
60
|
2.16
|
0.961
|
1.26
|
110
|
2.92
|
0.845
|
1.26
|
180
|
3.74
|
0.686
|
1.23
|
250
|
4.41
|
0.556
|
1.21
|
Q(x) –
функция, учитывающая частотную зависимость действия поверхностного эффекта, см.
формулу (1.1.3) и таблицу 4.1 [1]
Пример расчета:
L=[4ln+0.997]*1.05=1.26*10-3 (Гн/км)
Норма: мГн/км – общие нормы
по альбому схем ВСМЭС часть1
Вывод: полученные значения индуктивности удовлетворяют
норме.
1.3 Расчет емкости цепей линий связи
Емкость цепи – равна отношению заряда Qk напряженности между проводами U:
(1.3.1)
Для определения рабочей емкости цепей легких полевых
кабелей связи пользуются формулой:
[Ф/км] (1.3.2)
где - коэффициент скрутки;
- диэлектрическая проницаемость изоляции;
- поправочный коэффициент учитывающий
близость других цепей и оболочки кабеля.
Значение коэффициента определяется
в зависимости от типа скрутки по формуле:
(1.3.3)
Вычисляем:
для
полиэтилена 2.3;
Dэ=12.6-0.2=12.4(мм)
==0.506
[Ф/км]
Норма:
[нФ/км]
Вывод:
полученный результат удовлетворяет норме
1.4 Расчет проводимости изоляции цепей линии связи
Проводимость изоляции –
зависит от сопротивления изоляции по постоянному току и от диэлектрических
потерь в изолирующем материале при переменном токе. В соответствии с этом
проводимость равна:
(1.4.1)
где
- проводимость изоляции при постоянном
токе – величина, обратная сопротивлению изоляции ( для П-4 Rиз=5000 МОм); Gf – проводимость
изоляции при переменном токе обусловленная диэлектрическими потерями.
[Сим/км] (1.4.2)
где
- тангенс учла динамических потерь =2*10-4
Сопротивление
изоляции жил кабельных линий связи составляет значительную величину.
Следовательно G0 по
сравнению с Gf, мала, и ей пренебрегают. Отсюда проводимость
изоляции кабельной цепи равна:
[Сим/км] (1.4.3)
(1.4.4)
f,кГц
|
,рад*10-3
|
Gf,
Сим/км*10-7
|
G, Сим/км*10-7
|
10
|
62.8
|
6.28
|
6.28
|
60
|
376.8
|
37.68
|
37.68
|
110
|
690.8
|
69.08
|
69.08
|
180
|
1130.4
|
113.04
|
113.04
|
250
|
1570.2
|
157.00
|
157.00
|
Пример
расчета:
Gf=62.8*103*0.05*10-6*2*10-4
(Сим/км)
Норма:(мкСим/км)
Вывод:
данный параметр удовлетворяет норме.
2. Расчет вторичных параметров
К
вторичным параметрам относятся:
- коэффициент
затухания;
- коэффициент фазы;
Zв –
волновое сопротивление;
t – время распространения;
U – скорость распространения;
2.1 Расчет коэффициента затухания
Коэффициент
затухания определяется по формуле:
[Неп/км]
(2.1.1)
Для определения коэффициента затухания для заданной
температуре необходима формула:
[Неп/км] (2.1.2)
где
- коэффициент затухания при t=+200C;
- температурный коэффициент затухания;
t - заданная температура.
Температурный коэффициент имеет сложную зависимость от
частоты, а также от конструкции кабеля. Поэтому при расчетах пользуются
экспериментальными значениями , которые приведены в
таблице.
f,кГц
|
R,Ом/км
|
G, Сим/км*10-7
|
,Неп/км
|
*10-3
|
, Неп/км
|
10
|
68.4
|
6.28
|
0.21
|
2.7
|
0.18
|
60
|
74.0
|
37.68
|
0.25
|
2.5
|
0.22
|
110
|
91.4
|
69.08
|
0.28
|
1.9
|
0.26
|
180
|
116.7
|
113.04
|
0.36
|
1.8
|
0.33
|
250
|
142.2
|
157.00
|
0.44
|
1.6
|
0.41
|
Пример
расчета:
Рассчитаем
=( Неп/км)
По заданным имеющимся значениям
рассчитаем для
температуры –160С
=0.21(1+2.7*10-3*(-36))=0.189
(Неп/км)
Вывод: полученные значения соответствуют теоретическим.
2.2 Расчет коэффициента фазы
Коэффициент фазы рассчитывается по формуле:
[рад/км] (2.2.1)
Значение коэффициента фазы как
видно из формулы, увеличивается прямо пропорционально частоте исключение
составляют сравнительно низкие частоты, при которых определяется
по другим формулам.
F,кГц
|
,рад*10-3
|
L *10-3,Гн/км
|
,рад/км
|
10
|
62.8
|
1.29
|
0.05
|
60
|
376.8
|
1.26
|
2.90
|
110
|
690.8
|
1.26
|
5.49
|
180
|
1130.4
|
1.23
|
8.87
|
250
|
1570.2
|
1.21
|
12.21
|
Пример расчета:
( рад/км)
Вывод: значение полученного параметра соответствует
норме.
2.3 Расчет скорости распространения
Скорость распространения определяется по
формуле:
[км/с] (2.3.1)
Пример расчета
( км/с)
2.4 Расчет времени распространения
Время распространения величина обратная
скорости распространения:
[мкс] (2.4.1)
Пример расчета
( мкс)
2.5 Расчет волнового сопротивления
Волновое сопротивление определяется по формуле
[Ом] (2.5.1)
Пример расчета
( Ом)
f,кГц
|
L *10-3,Гн/км
|
U, км/с
|
t, мкс
|
Zв, Ом
|
10
|
1.29
|
124514.5
|
8.03
|
160.6
|
60
|
1.26
|
125992.1
|
7.93
|
158.7
|
110
|
1.26
|
126438.1
|
7.91
|
158.2
|
180
|
1.23
|
127369.1
|
7.85
|
157.0
|
250
|
1.21
|
128564.8
|
7.77
|
155.5
|
Вывод по работе
1)
Рассчитали первичные и вторичные
параметры легкого полевого кабеля П-4. Полученные результаты соответствуют
теоретическим. Данный полевой кабель можно эксплуатировать в указанных условиях
2)
При расчете первичных и вторичных
параметров кабеля наглядно убедились в зависимости электрических параметров от
конструкции кабеля. По этому при проектировании кабелей связи необходимо
соблюдать определенные соотношения между параметрами кабеля и его размерами.
3)
При расчете первичных и вторичных
параметров кабеля убедились в зависимости электрических параметров от частоты и
эксплуатационной температуры. По этому при проектировании кабельных линий связи
необходимо учитывать влияние температуры и рабочей частоты на параметры кабеля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] Кабельно-линейные сооружения связи.; Под ред.
В.В.Кольцова ;Москва;1982.
[2]
Конспект лекций
[3]
Военные системы многоканальной электросвязи. Учебное пособие в таблицах и
иллюстрациях. Часть 1.Выпуск1.-ЛВВИУС,1989
Приложение
К
А Б Е Л Ь П - 4
К
О М П Л Е К Т П О С Т А В К И
N
п/п
|
Условное
обозначение
|
Назначение
изделия
|
Количество в комплекте
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
П-4
ОК-4
КШ-2
МЗ-4
КТП-4
КЗ-4
КМ-4
АП-2
КВ-4
|
Строительная
длина кабеля
Оконечный
кабель для подключения оконечных устр-в Контрольный шнур для подключения к
измер. приборам Муфта защиты для защиты линии связи от перенапряжений Кабель
подключения к КТП Колодка короткозамкнутая для создания шлейфов
Контрольная муфта для оборудования на линии КТП
Аппаратная полумуфта для
установки на кабель. вводах
Короткомерная вставка
|
1000
5,0
1,5
-
5,0
1,5
-
-
11,5
|
15
2
4
4
5
2
4
2
3
|
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
|
ВП-4/296
ВП-4/269
Барабан Чехол
ПЗ
Заземлитель
Молот
Замок
ЗИП-Г
ЗИП-Р
|
Вставка переходная с кабеля П-4 на кабель П-296М
Вставка
переходная с кабеля
П-4
на кабель П-269-1x4+1x2 Тип 'А'
Защита
кабеля на барабане от механических повреждений Провод заземляющий для подкючения
заземления к МЗ-4
Для
оборудования заземления при использовании МЗ-4
-''-
-''-
Групповой
ЗИП на 10 компл.
Ремонтный ЗИП на 10 компл.
|
3,0
3,0
-
-
-
-
-
-
-
-
|
2
2
15
15
4
4
1
1
-
-
|
ПЕРВИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧИ КАБЕЛЯ
П-4
N
|
F,кГц
|
R,Ом/км
|
L,мГн/км
|
С,нФ/км
|
G,мСим/км
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
|
0.8
4.0
12.0
24.0
32.0
72.0
128.0
240.0
252.0
512.0
552.0
1024.0
1500.0
2048.0
|
68.50
71.32
79.36
80.95
82.42 113.95
146.52 187.21 191.83 322.61 334.97 433.54 494.24 546.69
|
1.120
1.083
0.990
0.910
0.874
0.790
0.760
0.750
0.748
0.740
0.730
0.690
0.680
0.676
|
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
51.5
|
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.50
1.10
1.20
2.10
2.20
3.60
5.30
7.20
|