Расчет кабеля Р-4
Скачать реферат: Расчет кабеля Р-4 |
|||
|
|
Вопросы подлежащие разработке:
Определение конструктивных данных цепи кабеля связи
Расчет первичных параметров передачи цепи
Расчет вторичных параметров передачи цепи и их частотной зависимости
Исходные данные:
Вариант: 15
Тип кабеля: П-4(ЛПКС)
Рабочая температура: -16
С
Конструктивные характеристики легкого полевого кабеля связи П-4
Конструкция жилы: 7м*0.32мм
Толщина изоляция: 2.1мм
Коэффициент скрутки: 1.05
Толщина опресовки четверки: 0.15мм
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.
1. Расчет Первичных и вторичных параметров передачи цепей кабелей связи
Расчет первичных параметров
R- активное сопротивление цепи
L- индуктивность цепи
С- емкость цепи
G- проводимость цепи
1.1. 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
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 |
|
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 |
,рад*10-3Пример 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 |
|
|
|
|
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 |
|
L *10-3,Гн/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
Рассчитали первичные и вторичные параметры легкого полевого кабеля П-4. Полученные результаты соответствуют теоретическим. Данный полевой кабель можно эксплуатировать в указанных условиях
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.
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
