Расчет кабеля Р-4

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: -16[pic]С

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

[pic]

Для расчета первичных параметров полевых кабелей введена формула

эквивалентного диаметра жилы:

[pic]

где [pic]- диаметр проволоки в жиле, n - количество проволок в жиле

d0=0.32[pic]=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

1. Расчет активного сопротивления

Формула для определения активного сопротивления имеет вид:

[pic] (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

[pic]R- потери на вихревые токи при [pic] кГц

Формула для расчета сопротивления цепи по постоянному току имеет вид:

[pic] (1.1.2)

где

[pic] - диаметр проволоки составляющую скрутки

n - количество проволок в жиле

[pic] - коэффициент скрутки проволоки в жилу( для ЛПКС

[pic]=1.04)

[pic] - коэффициент скрутки жил

рассчитаем

R0=[pic][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

[pic] (1.1.3)

d0- диаметр жилы, мм

f- расчетная частота, Гц

|f,кГц |[pic] |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:

[pic] =0.0105*0.84[pic]=2.16

по таблице 4.1 [1]

F(x)=0.0782,G(x)=0.1729,H(x)=0.169

R200=68(1+1.042+[pic])=142.21(Ом)

Рассчитаем сопротивление для заданной температуры Т= -160С по заданной

формуле

[pic] Ом/км (1.1.4

где [pic]- 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

[pic] (1.2.1)

где

[pic]- внутренняя индуктивность, обусловленная маг потоком внутри проводов

цепи

[pic]- внешняя индуктивность, обусловленная магнитным потоком между

проводами цепи.

Общая формула для расчета индуктивностей кабельных линий имеет вид ( с

учетом того, что для меди [pic]):

[pic] (1.2.2)

где

[pic]- магнитная проницаемость материалов проводов

|f,кГц |[pic] |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[pic]+0.997]*1.05=1.26*10-3 (Гн/км)

Норма: [pic] 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:

[pic] (1.3.1)

Для определения рабочей емкости цепей легких полевых кабелей связи

пользуются формулой:

[pic] [Ф/км] (1.3.2)

где [pic]- коэффициент скрутки; [pic]- диэлектрическая проницаемость

изоляции; [pic]- поправочный коэффициент учитывающий близость других

цепей и оболочки кабеля.

Значение коэффициента [pic] определяется в зависимости от типа скрутки по

формуле:

[pic] (1.3.3)

Вычисляем:

[pic] для полиэтилена 2.3;

Dэ=12.6-0.2=12.4(мм)

[pic] =[pic]=0.506

[pic][Ф/км]

Норма: [pic] [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:

[pic] (1.4.1)

где [pic] - проводимость изоляции при постоянном токе – величина, обратная

сопротивлению изоляции ( для П-4 Rиз=5000 МОм); Gf – проводимость изоляции

при переменном токе обусловленная диэлектрическими потерями.

[pic] [Сим/км] (1.4.2)

где [pic]- тангенс учла динамических потерь [pic]=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:

[pic] [Сим/км] (1.4.3)

[pic] (1.4.4)

|f,кГц |[pic],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:[pic](мкСим/км)

Вывод: данный параметр удовлетворяет норме.

2. Расчет вторичных параметров

К вторичным параметрам относятся:

[pic] - коэффициент затухания;

[pic] - коэффициент фазы;

Zв – волновое сопротивление;

t – время распространения;

U – скорость распространения;

2.1 Расчет коэффициента затухания

Коэффициент затухания определяется по формуле:

[pic][Неп/км] (2.1.1)

Для определения коэффициента затухания для заданной температуре необходима

формула:

[pic][Неп/км] (2.1.2)

где [pic]- коэффициент затухания при t=+200C;

[pic] - температурный коэффициент затухания;

t - заданная температура.

Температурный коэффициент имеет сложную зависимость от частоты, а также

от конструкции кабеля. Поэтому при расчетах пользуются экспериментальными

значениями [pic], которые приведены в таблице.

|f,кГц |R,Ом/км |G, Сим/км*10-7 |[pic] ,Неп/км |[pic]*10-|[pic], Неп/км |

| | | | |3 | |

|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 [pic]

[pic] =[pic]( Неп/км)

По заданным имеющимся значениям [pic] рассчитаем [pic] для температуры

–160С

[pic] =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:

[pic][рад/км] (2.2.1)

Значение коэффициента фазы [pic]как видно из формулы, увеличивается прямо

пропорционально частоте исключение составляют сравнительно низкие частоты,

при которых [pic]определяется по другим формулам.

|F,кГц |[pic],рад*10-3 |L *10-3,Гн/км | [pic],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:

[pic]( рад/км)

Вывод: значение полученного параметра соответствует норме.

2.3 Расчет скорости распространения

Скорость распространения определяется по формуле:

[pic][км/с] (2.3.1)

Пример расчета

[pic]( км/с)

2.4 Расчет времени распространения

Время распространения величина обратная скорости распространения:

[pic][мкс] (2.4.1)

Пример расчета

[pic]( мкс)

2.5 Расчет волнового сопротивления

Волновое сопротивление определяется по формуле

[pic][Ом] (2.5.1)

Пример расчета

[pic]( Ом)

|f,кГц |L |U, км/с |t, мкс |Zв, Ом |

| |*10-3,Гн/к| | | |

| |м | | | |

|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 |Условное |Назначение изделия |Номинальная |Количество в |

|п/п |обозначени| |длина, м |комплекте |

| |е | | | |

|1 |П-4 |Строительная длина |1000 |15 |

|2 |ОК-4 |кабеля |5,0 |2 |

|3 |КШ-2 |Оконечный кабель для |1,5 |4 |

|4 |МЗ-4 |подключения оконечных |- |4 |

|5 |КТП-4 |устр-в Контрольный шнур |5,0 |5 |

|6 |КЗ-4 |для подключения к измер. |1,5 |2 |

|7 |КМ-4 |приборам Муфта защиты для|- |4 |

|8 |АП-2 |защиты линии связи от |- |2 |

|9 |КВ-4 |перенапряжений Кабель |11,5 |3 |

| | |подключения к КТП Колодка| | |

| | |короткозамкнутая для | | |

| | |создания шлейфов | | |

| | |Контрольная муфта для | | |

| | |оборудования на линии КТП| | |

| | | | | |

| | |Аппаратная полумуфта | | |

| | |для | | |

| | |установки на кабель. | | |

| | |вводах | | |

| | |Короткомерная вставка | | |

|10 |ВП-4/296 |Вставка переходная с |3,0 |2 |

|11 |ВП-4/269 |кабеля П-4 на кабель |3,0 |2 |

|12 |Барабан |П-296М |- |15 |

|13 |Чехол |Вставка переходная с |- |15 |

|14 |ПЗ |кабеля |- |4 |

|15 |Заземлител|П-4 на кабель |- |4 |

|16 |ь |П-269-1x4+1x2 Тип 'А' |- |1 |

|17 |Молот |Защита кабеля на барабане|- |1 |

|18 |Замок |от механических |- |- |

|19 |ЗИП-Г |повреждений Провод |- |- |

| |ЗИП-Р |заземляющий для | | |

| | |подкючения заземления к | | |

| | |МЗ-4 | | |

| | |Для оборудования | | |

| | |заземления при | | |

| | |использовании МЗ-4 | | |

| | |-''- | | |

| | |-''- | | |

| | |Групповой ЗИП на 10 | | |

| | |компл. | | |

| | |Ремонтный ЗИП на 10 | | |

| | |компл. | | |

ПЕРВИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧИ КАБЕЛЯ П-4

|N |F,кГц |R,Ом/км |L,мГн/км |С,нФ/км |G,мСим/км |

|1 |0.8 |68.50 |1.120 |51.5 |0.00 |

|2 |4.0 |71.32 |1.083 |51.5 |0.00 |

|3 |12.0 |79.36 |0.990 |51.5 |0.00 |

|4 |24.0 |80.95 |0.910 |51.5 |0.00 |

|5 |32.0 |82.42 113.95|0.874 |51.5 |0.00 |

|6 |72.0 |146.52 |0.790 |51.5 |0.02 |

|7 |128.0 |187.21 |0.760 |51.5 |0.50 |

|8 |240.0 |191.83 |0.750 |51.5 |1.10 |

|9 |252.0 |322.61 |0.748 |51.5 |1.20 |

|10 |512.0 |334.97 |0.740 |51.5 |2.10 |

|11 |552.0 |433.54 |0.730 |51.5 |2.20 |

|12 |1024.0 |494.24 |0.690 |51.5 |3.60 |

|13 |1500.0 |546.69 |0.680 |51.5 |5.30 |

|14 |2048.0 | |0.676 |51.5 |7.20 |

-----------------------

d1

d0

dk

а

f,кГц

[pic]

Нп/км