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+2d_из)=(0.84+2*2.1)=5.04(мм)

a=1.41 d₁=1.41*5.04=7.104(мм)

d_k=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

1.1. 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

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

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

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 Q_k 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;

D_э=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 R_из=5000 МОм); G_f – 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 G_f, мала, и ей пренебрегают. Отсюда проводимость изоляции кабельной цепи равна:

[Сим/км] (1.4.3)

(1.4.4)

Пример расчета:

G_f=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;

Z_в – 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.

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.

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)

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

ПЕРВИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧИ КАБЕЛЯ П-4