Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

4.75 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 104 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Функция F(x) табулирована [11]. При аргументе x^slO ее реко мендуется вычислять по формуле:

f W = J - 1 - . (2.21)

Аргумент.х подсчитывается по следующим формулам: для мед ных проводников % = 0,0105 rfol^f, для алюминиевых х=0,0082 daY f,


где do — в и ,	f — в гц.
Расчеты показывают, что выражением				(2.21) можно		пользовать
ся и при значительно меньших величинах х. Например,							при	х = 3
(что для медного		проводника	i i 0 == 1,2	мм	соответствует			частоте
90 кгц) разница между табличными (более					точными)	и	вычислен
ными по ф-ле (2.21)		значениями F(x) не		превышает 5%.
Добавочное	сопротивление,		обусловленное		эффектом		близости,
зависит от частоты,		размеров и материалов жил, толщины					изоляции,

типа скрутки, взаимного расположения жил, конструкции и распо-, ложения экрана. С учетом реакции экрана сопротивление, обуслов

ленное эффектом	близости, может	быть вычислено по формуле
#«л = Д .	T J T . * '	( 2 2 2 )

где а— половина расстояния между осями жил цепи:

2й =

(2.23)

Коэффициент

£ =

£—її,

%—'\

для парной

скрутки

£ = l , 4 t

для

звездной;

'коэффициенты

р = 1

для парной

скрутки

р=5

для

звездной.

G(x)

и Н(х)

табулированы [11]. При х^Ю

Функции

для их вы

числения используются

приближенные

формулы:

У~2х

; Н{х)

G ( * ) « * - — g

0,75.

(2.24)

Реакция экрана учитывается

сомножителем

(2а)* D2.

6 =

1 - 4 —

(2.25)

(2а)*

где D a

— внутренний

диаметр

экрана.

диаметра

сердечника

кабеля,

При

достаточно

большой

величине

его

можно

принять

равным

диаметру

экрана (практически

погреш

ность весьма мала уже для

четырехчетверочных

кабелей). В

этом

случае

из

выражения

(2.25)

учетом

ф-л

(2.12)

(2.23)

получаем

Й =

1 -

Я ^ -

( 2 ' 2 6 )


Как	показывают		расчеты по		ф-ле		(2.25)	для	одночетверочных
кабелей	величина		б	близка	к	нулю		(например,		в	кабеле
ВТСП-1 X4Xil,2		сопротивление			потерь		на эффект		близости в		диапа
зоне частот до		550	кгц	составляет		не	более 3°/о		от полного		актив

ного сопротивления). В то же время для многопарных кабелей мож

но пренебречь реакцией

экрана

принять

6='1

(уже

для

четырех-

четверочных кабелей б > 0 , 8 ) .

Из

выражения

(2.22)

с учетом

ф-л

(2.19), (2.20),

(2.23),

(2.24)

получаем для медной цепи:

0,087 V T

где h =

pd.

Для

одночетверочных

кабелей

можно

принять

Л « 0 , для

много

парных

кабелей h « 5 при

звездной, / г « 1

при

парной, И « 2

при

двой

ной парной скрутке.

Теоретический

расчет

потерь

экране

металлической

оболочке

кабеля,

а также

в соседних жилах [13]

весьма

затруднителен и

неточен. Поэтому целесообразно воспользоваться имеющимися экспе

риментальными данными [Ы].

табл.

2.2

приведены

данные

сопротивления

потерь

экране

и в соседних жилах

для кабеля

в свинцовой и

алюминиевой

оболочке

при частоте

200 кгц.

Потери

на

других

частотах

рассчитываются

по

формулам:

Яэ =

УШШ

( 2 ' 2 8 )

Яж =

# ж

1^200

000

•

( 2

2 9 )

где

расчетная

частота,

гц.

Т А Б Л И Ц А

2.2

Дополнительные

сопротивления

симметричной

цепи,

обусловленные

потерями

соседних

жилах

и в

металлических

оболочшіх

кабелей при

частоте 200

кгц

R' ,

ом 1км,

R'^, ОМ/КМ ,

R',

он/км,

Число

четверок в

для

распо

для цепи,

распо

цепи,

для цели,

кабеле

и их

рас

ложенной в пови-

ложенной

внутри

ложенной

внутри

положение

по

вах

свинцовой оболоч

алюминиевой

обо

повнвам

ки в

повивах

лочки

в повивах

1-м

2-м

3-м

1-м

2-м

3-м

1 -м 2-м

3-м

8,1

1 +

8,0

7 ,5

—

1 ,5

5 ,5

—

0,6

2,0

—

1+6+12

8ч 0

7,5

1,0

0,4

Для другого материала оболочки или жил пересчет Ra и Rx производится путем умножения табличных значений на коэффициент

7 , где р —	удельное сопротивление	материала экрана или жил,
соответствующего данным табл. 2.3; р' —		то же, для материала, по
тери в котором следует определить.
При многослойном экране можно для проводимых в настоящей
работе расчетов	ограничиться рассмотрением		лишь внутреннего
слоя, так как на	достаточно высоких частотах реакцией остальных
слоев можно пренебречь.
Подставляя значения отдельных составляющих			в формулу (2.18),

определяем выражение для расчета полного активного сопротивления

высокочастотной		симметричной		медной	кабельной цепи	в спектре
частот	от нескольких		десятков	килогерц	до нескольких	(около де
сяти)	мегагерц:
	0,174	12~ + h-		0,087
	dlVl
+ 2 , 2 3 - Ю - 3 (R'x		+	R's) Wf ,	ом/км,		(2.30)

яде .размерности входящих величин: f — в гц, d0 и di — в мм,

вом/км.

При достаточно высоких частотах вторым слагаемым в квадрат ных скобках в ф-ле (2.30) можно пренебречь.

Индуктивность кабельной цепи состоит из межпроводниковой индуктивности, обусловленной внешним мданитным полем, внутрен ней индуктивности, обусловленной полем внутри проводов, и допол нительной индуктивности, обусловленной магнитным полем в экране.

При немагнитном экране на достаточно высоких частотах							можно
пренебречь		составляющими индуктивности, обусловленными					полями
внутри проводников и внутри экрана. В этом случае полная							индук
тивность	равна			межпроводниковой	индуктивности с учетом		реак
ции экрана и может быть определена					в виде
L= 4 - Ю - * in			4а
			—	, гн/км.		(2.31)
где ф —	коэффициент, учитывающий				реакцию	экрана.
Рабочая		емкость симметричной кабельной				цепи определяется кон
струкцией кабеля				и материалом изоляции:
	8э- Ю - 6			ф/км,			(2.32)
			4а
36 In		— 1р
			d0

где 8Э — эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции. Величина еэ для различных типов изоляции приведена в [10]. В част ности, для сплошной полиэтиленовой изоляции она принимается равной 2,1, для пористой — 1,6, для стирофлексно-кордельной —

1,3. Для других типов комбинированной^ изоляции величина е э может быть определена ориентировочно по фор'муле:

	2 "	3 1
8Э =	- '	(2.33)
где	є г и 5;	— относительные диэлектрические проницаемости ди

электриков и площади, занимаемые ими в поперечном сечении ка

беля.

Входящая в

выражения

для

индуктивности и емкости

величина

учитывает

реакцию экрана и соседних жил и вычисляется, исхо

дя

из метода

зеркальных отображений:

Щ -

(2а)«

(2.34)

Г>\ +

(2а)*

Здесь D3 —

диаметр

экрана (в

случае

одночетверочных и

однопар-

ных кабелей

и экранированных

четверок и пар) или диаметр

вооб

ражаемой

цилиндрической

оболочки,

образованной

окружающими

рассматриваемую

четверку

или

пару

проводниками

соседних

цепей

(в

многопарных

кабелях).

Выражая

D0 через диаметр цепи и расстояние

между

изолиро

ванными проводниками цепи и экраном

(реальным

или воображае

мым), из выражений

(2.34),

(2.12), (2.23) получаем

( D 9 - < f r p )

~1*

( A . - 4 - p )

(2.35)

Е2

В случае наложения экрана непосредственно на цепь, можно при

нять D3=dTp.

Тогда

из выражения

(2.35) находим: для

звездной

скрутки г))«0,5, для парной скрутки i|)«0,6. Для многопарных ка

белей можно приближенно принять D3—drp=di	и,	следователь
но, из выражения (2.35), найдем: для звездной	скрутки	\\|з«0,69; для
парной — г()«0,8.

Для одночетверочных кабелей, имеющих, как правило, поясную изоляцию, следует учитывать ее толщину, и расчет производится по полной ф-ле (2.35).

В случае достаточно тонкой изоляции расчет емкости				необходимо
производить по более точным			формулам. Например, в [16] рекомен
дуются	выражения для случая		однородного диэлектрика	с учетом
эксцентричного расположения цепи в экране:
для	парной	скрутки
	4а		4а*гі	1 2
	4а	-	4а*гі
	In —	-	4а
	*о	(г2э-э*У	4а
				(2.36)
-194				33

для звездной	скрутки
JP —		4a*ri
4а		4a*ri
I n — —		('2—)' J
а«	id-*)	('2—)' J
а«	id-*)
		(2,37)
2 —•
где г э — радиус	экрана; э — эксцентриситет цепи в экране (рас

стояние между центром сечения цилиндрического экрана и средней точкой сечения цепи).

При достаточно высокой частоте (на основании ортогональности векторных линий электрического и магнитного полей в случае рез ко выраженного поверхностного эффекта) индуктивность кабельной

цепи	равна	только		внешней	индуктивности и может быть вычисле
на посредством			ф-л	(2.36) и	(2.37) из соотношения
	9-101 0 є
L =	—-	,	гн/км.		(2.38)

Ввиду сложности и неудобства использования выражений (2.36), (2.37) и (2.38) при проведении расчетов оптимальных конструкций кабелей связи рекомендуется использовать ф-лы (2.31) и (2.32) с уточнением величин (|і и е, по результатам экспериментальных дан ных для однотипных либо близких к рассматриваемой в каждом конкретном случае конструкций.

Проводимость изоляции

G = 2 n / C p t g 6 9 ,		(2.39)
где tg63	— тангенс угла диэлектрических потерь	комбинированной
изоляции:
	£ S ; t g ,
tg б э -	- 4 г	(2.40)

где tg6i — тангенс угла диэлектрических потерь диэлектриков, из


которых состоит комбинированная				изоляция.
У современных		кабелей связи		с	высококачественной				изоляцией.
величина G весьма мала. Ввиду этого затуханием в диэлектрике ио
можно пренебречь.										250 кгц
Например, для кабеля типа МКС - 4Х4ХІ . 2							при	частоте
коэффициент	затухания		а = 2,65	дб/клі,		а рассчитанная			по		ф-ле
(2.17) а0 = 0,0065 дб/км,			т. е. около		0,3%.					симмет
Как показывают		расчеты, для		современных конструкций
ричных кабелей связи до частот				порядка		нескольких		мегагерц			(ори
ентировочно	до ilO Мгц)		можно	ограничиться			первым слагаемым в
формуле, т. е. принимать			а = ан,	(2.16). Для			коаксиальных			кабелей
соответствующие предельные частоты					значительно выше.

В результате из ф-л (2.16), 2.17), (2.30)—(2.32) с учетом выше изложенного получаем выражения для расчета коэффициента зату хания симметричных высокочастотных кабельных цепей в диапазоне частот ориентировочно 0,14-10 Мгц:

для цепей с медными жилами

а = 9,35-	6
	Ю ~d,	х У У /	1 +	2 S"	+
In	25-^-гр

(2.41)

для цепей с алюминиевыми		жилами
9 , 3 5 - l Q - 6 x V^f	{ 100	1 +	+
			+

In 25-7-Ф		2.25 І if

(2.42)

На нижних частотах указанного диапазона в (2.41) и (2.42) не обходимо учитывать также второе слагаемое из (2.30)

Л Г

120

Z ^ v ^ ~ v ^ l n \ 2 l t v -

( 2 - 4 3 )

Аналогичным образом могут быть получены аналитические вы

ражения

для параметров

передачи

симметричных

кабельных

цепей.

С целью оценки точности расчета по предлагаемым формулам на

рис. 2.3

качестве примера представлены

результаты

расчета по

ос

ф-ле (2.41) частотной

характе

ристики

коэффициента

затухания

нел/км

кабеля типа МКС - 4Х4ХІ . 2 и

справочные данные. Как видно из

графика,

расхождение между .кри

0,3

выми

невелико.

Расчет

параметров

передачи

/у

•

низкочастотных

кабелей

значи

/У/у

тельно

проще,

чем

высокочастот

0,2

///У

ных.

этом

случае следует

учи

тывать их специфические особенно

/у// У

сти:

ограниченный

спектр

частот,

большое

число цепей,

сравнитель

0,1

но

небольшие

диаметры

жил.

100

дальнейшем

ограничимся

рас

смотрением

только

'неп'упинизи'ро-

Рис. 2.3.

Частотные

характе

©анных

кабелей.

ристики

коэффициента

затуха

Как

известно

[10],

затухание

ния кабеля типа МКС-4Х4Х1,21

(

расчетная,

и волновое сопротивление симмет-

фактическая)

РИЧНОЙ

ЦЄПИ

области

НИЗКИХ

3°*

частот могут быть определены из выражений:

		(2.44)
У а С		(2.45)
У а С
Формулы (2.44)	и (2.45) обладают погрешностью менее	1% при
#/61.350 и менее	3% лри #/oxL3s20 Ці2].
Для низкочастотных кабелей расчетная частота принимается, как
правило, равной 800 гц. Учитывая, что на низких частотах		активное

сопротивление можно принять равным сопротивлению постоянному

току, из ф-л (2.44),		(2.45), используя выражения	(2.19), (2.31) и
(2.32), получаем:
0,295 - Ю - 3	X	LiiZ.	(2.46)
а =		LiiZ.	(2.46)
		1>
	г In	d.
2400	г In	"о
2400		"о	(2.47)
			(2.47)

При расчете электрических параметров коаксиальных цепей учи тывается, что они используются, начиная с достаточно высоких час тот.

Для расчета электрических параметров коаксиальных пар с мед ными проводниками в зависимости от конструктивных размеров мож но воспользоваться выражениями [11]:

8 . з 5 У 7 ^ Л + - ^ \ ю - 3

а = a D = •		12dln D					(2.48)
		12dln D
60	D						(2.49)
							(2.49)
В выражении		(2.48) не учитывается,		как	малая,	составляющая
затухания,	обусловленная		потерями	в диэлектрике			— аа	(см.
стр. 30): при частоте 110 Мгц			величина	а с для нормальной коакси
альной пары (2,6/9,4) составляет около				0,5%	от а,	для	малогаба
ритной коаксиальной пары (1,2/4,6) — 0,3% от а.
Определение		взаимозависимости между стоимостью кабелей						свг ,-

зи и коэффициентом затухания может быть произведено путем сов местного решения систем ур-ний (2.14) и (2.41) или (2.42) — для высокочастотных симметричных кабелей, (2.14) и (2.46) — для низ кочастотных симметричных кабелей, (2.15) и (2.48) — для коакси альных кабелей.

Определение взаимозависимости	между стоимостью, затуханием
и волновым сопоставлением кабелей	вводится к решению систем иэ

трех уравнений, полученных добавлением к указанным выше систе мам уравнений ф-л (2.43), (2.47), (2.49) соответственно.

Аналогичным образом может быть выражена взаимосвязь между стоимостью кабелей и другими параметрами.

Однако для анализа зависимости стоимости кабеля от электри ческих характеристик удобней оперировать не с системами уравне ний, а с одним уравнением. Можно достичь объединения уравнений указанных систем в одно обобщенное уравнение. Причем с точки зрения упрощения математических выкладок целесообразно выразить через другие параметры диаметр неизолированной жилы симметрич ной цепи и внутреннего проводника коаксиальной пары, принимая в

качестве		второго конструктивного						параметра		цепей	величины
di/do и		D/d.
Таким образом, из выражений (2.41), (2.46), (2.48) получаем для
медных		высокочастотных			симметричных цепей
			0,73-10~3		У " е э /		1 +		h
			0,73-10~3		У " е э /		1 +
								2	5 т
		а	1п	d1	- 9 , 3 5		Ю - 6		(R'm+R'3)VB3f
		а	1п	«о	- 9 , 3 5		Ю - 6		(R'm+R'3)VB3f
				«о							(2.50)
											(2.50)
для	медных		низкочастотных цепей
do	2	0 3 - Ю - 3 '									(2.51)
do	=3-	а		V							(2.51)
		а				dn


для медных			коаксиальных			цепей
	8.35 У7еэ / 1 + -					10~
			12 a In- D								(2.52)
			12 a In- D
	Подставляя ф-лы (2.50), (2.51), (2.52)								соответственно		в (2.14) и
(2.15), яолучаем				искомые		выражения,		связывающие стоимость кабе
ля	с его конструктивными					и электрическими характеристиками:
	для	высокочастотного			симметричного кабеля
							г		h	і	2
				0 , 7 3 - Ю - 3 Vesf			'1 +		d1
									d1
									d0.		X
											X
			а	In		- 9 , 3 5 -		Ю - 6		(я'ж+Яэ)УгэГ
			X

X	\|?ж	Рж + YH РИ (jjj^J	А .

—

•9,35- Ю - 6

(R'x+R'3)Ye3f

0 , 7 3 - К Г 3

f&3f

1 +

V УС Pit і

(2.53)

для

низкочастотного симметричного

кабеля

2 0 3 - Ю - 3

у.

' еТТ

"~ "

X { ~

І'уж р ж +

YH Ри ( ( " ^ — 1

TytPitt

І ;

(2-54)

do 2,03-10~3

% f

для

коаксиального

кабеля

12 a In

—

X \

-7" І їжі Ржі + YH РИ | ( ~J

I — 1

12a —

in —

8,35

Vfea(l-

•10"

(2.55)

2.4. Определение зависимости между

стоимостными и эксплуатационнотехническими характеристиками аппаратуры уплотнения и усиления для кабельных линий связи

Укрупненный расчет стоимости аппаратуры связи пред ставляет значительные трудности, ввиду разнообразия типов и схем входящих в нее элементов и функциональных узлов, обусловленного назначением, областью применения, техническими характеристиками и методами эксплуатации оборудования. Трудности особенно возраста ют при сравнении аппаратуры, основанной па различных техничес ких принципах. Однако при сравнительной оценке аппаратуры, ра ботающей на одних и тех же технических принципах, можно исследо вать все рассматриваемые варианты при одинаковых условиях, что вытекает из требования их сопоставимости. Это обстоятельство явля ется основанием для применения методов укрупненных расчетов, так как при указанных условиях для различных систем уплотнения (проектируемых и существующих) требуются сравнимые статьи за трат.

Система высокочастотной связи состоит из оконечных станций с оборудованием частотного преобразования и кабельной линии с об служиваемым и необслуживаемым усилительным оборудованием.

Оборудование оконечных станций включает аппаратуру многока нальных систем передачи, а также вводную, испытательную, измери тельную аппаратуру, оборудование контроля и коммутации каналов и групп, служебной связи, дистанционного питания, телеуправления, вспомогательную аппаратуру. Стоимость многоканальных систем пе редачи, как правило, значительно превышает затраты на остальное станционное оборудование, причем последние практически не зависят от основных характеристик аппаратуры и кабеля и в большинстве случаев могут быть исключены из рассмотрения при технико-эко номическом сравнении различных вариантов организации кабельных линий связи.

По назначению и выполняемым функциям оборудование собствен но систем передачи можно подразделить на индивидуальное, груп

повое и генераторное оборудование. При этом для		многоканальных
систем с числом каналов	более 24 это оборудование	разрабатывает
ся с учетом унификации	элементов.

В общем случае определение стоимости аппаратуры может про изводиться согласно выражению (2.2) указанными выше укрупнен ными методами (см. § 2.1), причем в качестве основной статьи рас чета обычно рекомендуется применять статью затрат на покупные

изделия и полуфабрикаты, удельный вес которых в общей			стоимости
аппаратуры весьма		велик.
В качестве	примера в табл. 2.3 приведена структура себестоимо
сти аппаратуры	вч	уплотнения.
С точки зрения		технико-экономической эффективности	системы

связи в целом при рассмотрении аппаратуры уплотнения кабельных линий связи наиболее важными представляются следующие ее па раметры: -мощность системы (количество организуемых одной систе

мой	уплотнения каналов), ширина и расположение линейного	спект
ра	частот.
Поэтому при рассмотрении вопросов технико-экономической		опти
мизации кабельных магистралей необходимо в первую очередь		опре-

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 104 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ

#
19.10.20234.96 Mб8Хунджуа, Г. Ю. Таблицы, применяемые на тахеометрических съемках и в инженерном деле.pdf
#
22.10.202314.95 Mб10Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок.pdf
#
25.10.202314.27 Mб53Хьюитт Дж. Кольцевые двухфазовые течения.pdf
#
23.10.20235.43 Mб12Цай И.П. Методы разделения переменных и квадратичных ошибок и их приложения к краевым задачам математической физики.pdf
#
22.10.202317.45 Mб7Цаленко, М. Ш. Основы теории категорий.pdf
#
23.10.20234.75 Mб16Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи.pdf
#
30.10.202319.35 Mб15Цапенко М.П. По равнинам Десны и Сейма.pdf
#
23.10.202342.32 Mб6Цапенко, М. П. София. Тырново. Пловдив.pdf
#
22.10.202314.86 Mб32Царева, В. Н. Товароведение пушно-мехового сырья и готовой продукции учебник.pdf
#
29.10.20233.59 Mб10Царицын В.В. Бурение шарошечными долотами.pdf
#
29.10.20232.28 Mб52Цветков В.М. Медник-паяльщик.pdf