Расчет кабеля Р-4

Содержание Конструктивные характеристики…3 Расчет первичных параметров…4 Расчет вторичных параметров…9 Вывод по работе…12 Список литературы…13

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

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

f,кГц

F(x)

G(x)

H(x)

R20 0

R-16 0

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

R20 0 =68(1+1.042+)=142.21(Ом)

Рассчитаем сопротивление для заданной температуры Т= -160 С 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=+200 C;

- 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 –160 С

=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

Номинальная длина, м

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