|
Контрольная: Расчет кабеля Р-4
Контрольная: 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 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
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) | 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 |  ,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=+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 |  ,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 –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 |  ,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 |
|
|
|
