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