Расчет первичных и вторичных параметров кабелей связи

Кафедра КТЭИ

Оптические и электрические кабели связи

Расчётная работа

"Расчет первичных и вторичных параметров кабелей связи"

Специальность – электроизоляционная, конденсаторная и кабельная техника

2009


Задание

1. Рассчитать первичные и вторичные параметры симметричного кабеля звездной скрутки с конструктивными размерами, указанными в табл. 1 (материал ТПЖ – медь).

Таблица 1 Конструктивные размеры симметричного кабеля звездной скрутки

№

вар

Диаметр ТПЖ, ммЧисло четв. в кабелеМатериал и конструкция изоляцииИзоляция, ммШаг скрутки, ммМатериал оболочкиСистема уплотнения
Толщина корделяТолщина слоя
221,27ПЭ-пористый-0,6200AlК‑60

2. Рассчитать первичные и вторичные параметры коаксиальных кабелей. Исходные данные приведены в табл. 2.

Таблица 2 Конструктивные размеры коаксиальных кабелей

№

вар

d/D,

мм

Система уплотн. (диапазон частот, ГГц)Материал жилМатериал изоляцииКонструкция ТПЖ
ВнутреннейВнешнейВнутреннейВнешней
220,74/7,30,01–10Медь (*)Медь(*)Ф‑4 сплошная1*0,74оплетка

1. Расчёт первичных и вторичных параметров симметричного кабеля звездной скрутки

Решение:

1. Диаметр изолированной жилы

мм.

2. Диаметр звездной четверки

мм.

3. Расстояние между центрами жил

мм.

4. Сопротивление жилы постоянному току

 Ом/м;

Коэффициент укрутки

5. Коэффициент вихревых токов

Рабочий диапазон частот составляет 12–108 кГц. Для получения зависимости параметров от частоты выберем в этом диапазоне 6 точек: 12, 30, 50, 70, 90 и 108 кГц. Подробная запись при определении первичных и вторичных параметров проводятся для частоты 12 кГц.

 рад/c.

 1/м

6. Определение параметров , , , :

Таблица 1.3

f1230507090108
x1,4058225712,2228012,8696233063,3953840853,850003674,217467713
F(x)0,020,1110,2860,4560,640,752
G(x)0,0540,2210,3840,4810,5670,618
H(x)0,080,2050,3330,40,450,474
Q(x)0,990,9450,860,7820,7020,657

Параметры , ,  выбираются по величине x приложения 1

7. Активное сопротивление

 Ом/м

Так как кабель семичетверочный, то следует уточнить значения RM:

где RM1 – дополнительное сопротивление, обусловленное жилами соседних четверок;

RM2 – то же, обусловленное наличием металлической оболочки.

Для центральной четверки

 Ом/м

Для четверок в повиве

 Ом/м

Поскольку RМП большеRМЦ, то

 Ом/км

Полное активное сопротивление симметричной пары на частоте 12 кГц определится

 Ом/м

8. Индуктивность симметричной цепи

Для меди m=1

;

Ёмкость

Коэффициент для кабеля скрученного из звездных четверок, расположенных в металлической оболочке равен 0,75.

 Ф/м;

9. Проводимость изоляции

 1/(Ом×м)

10. Волновое сопротивление

Ом

11. Коэффициент затухания

 Нп/м

 дБ/м

12. Коэффициент фазы

 рад/м

13. Скорость распространения

 м/с;

Максимальная дальность

 м;

Таблица 3. Зависимость параметров симметричных кабелей от частоты

F, кГц1230507090108
R, Ом0,0370866990,0450106580,0554560,0641220,0729010,078366
L, Гн/м7,72349E‑077,67474E‑077,58E‑077,5E‑077,41E‑077,36E‑07
G, 1/(Ом/м)8,20637E‑102,7134E‑095,63E‑099,42E‑091,41E‑081,93E‑08
Zв, Ом161,4652542151,7064458150,1815149,5849149,3032149,1028
Alpha, Дб1,37641E‑051,72771E‑052,14E‑052,48E‑052,83E‑053,05E‑05
Beta, рад/м0,0004103340,0009926950,0016460,00230,0029540,003542
V, м/с183655300189786410,11,91E+081,91E+081,91E+081,91E+08

Зависимости параметров симметричных кабелей от частоты

Рис. 1. Зависимость активного сопротивления от частоты


Рис. 2. Зависимость индуктивности от частоты

Рис. 3. Зависимость проводимости от частоты

Рис. 4. Зависимость волнового сопротивления от частоты


Рис. 5. Зависимость коэффициента затухания от частоты

Рис. 6. Зависимость коэффициента фазы от частоты

Рис. 7. Зависимость скорости распространения от частоты


2. Расчёт первичных и вторичных параметров коаксиального кабеля

Решение:

1. Коэффициент вихревых токов.

В указанном диапазоне выбираем 7 точек: f= 100, 300, 500, 700, 900, 1100, 1300, МГц. Подробная запись при определении первичных и вторичных параметров проводится для частоты 10 МГц.

 рад/c

kd, kD – коэффициенты вихревых токов внутреннего и внешнего проводников, соответственно, 1/м;

 1/м.

2. Активное сопротивление

 Ом/м

3. Индуктивность

 Гн/м

 Гн/м

4. Емкость

 Ф/м;

5. Проводимость

1/(Ом×м);

6. Волновое сопротивление

 Ом

7. Коэффициент затухания

;  дБ/м

8. Коэффициент фазы

 рад/м;

9. Скорость распространения

 м/с;

Таблица 4. Зависимость параметров коаксиальных кабелей от частоты

F, Гц10301003001000300010000
R, Ом0,418109070,724186151,3221772,2900784,1810917,24186213,22177
L, Гн/м4,6868E‑074,6408E‑074,61E‑074,6E‑074,59E‑074,58E‑074,58E‑07
G, 1/(Ом/м)1,2194E‑063,841E‑061,52E‑055,49E‑050,0002440,0010970,005792
Zв, Ом98,261182597,777621297,4776797,3237897,2285897,1798297,14968
Alpha, Дб/м0,000251560,000447470,0008650,001660,0038360,0104170,04018
Beta, рад/м0,299541660,894202672,9715328,90052229,6393988,87356296,1533
V, м/с2096536442106904912,11E+082,12E+082,12E+082,12E+082,12E+08

Зависимости параметров коаксиальных кабелей от частоты

Рис. 8. Зависимость активного сопротивления от частоты

Рис. 9. Зависимость индуктивности от частоты

Рис. 10. Зависимость проводимости от частоты


Рис. 11. Зависимость волнового сопротивления от частоты

Рис. 12. Зависимость коэффициента затухания от частоты

Рис. 13. Зависимость коэффициента фазы от частоты


Рис. 14. Зависимость скорости распространения от частоты

Подобные работы:

Актуально: