Методические указания

к выполнению расчетной работы

по курсу «Направляющие системы связи», ч1

1.Изображение поперечного сечения кабеля

Для изображения поперечного сечения кабеля необходимо воспользоваться:

- для кабелей типа МКС см. [3] с. 55, ЗКП – с. 58 [3], КСПП – с.64 [3];

- для кабелей типа ТТП см [1] с. 20, с. 21 табл. 2.5;

- для кабелей типа КП – описание конструкции кабеля.

1.2 Кабели симметричные для структурированных сетей

Кабель КПВ-ВП (100) 4•2•0,5 (UTP – cat 5E)

Кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией жил, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката, сердечником, скрученным из витых пар, работающий на частотах до 100 МГц, с числом пар 4 и номинальным диаметром медных жил 0,51 мм, категории 5Е.

Кабель предназначен для стационарной прокладки внутри зданий, станций, сооружений, аппаратуры КППВЭ(16) 2•2•0,51 (UTP – cat 3).

Кабель содержит в сердечнике две витые пары из медных жил с пленкопористой поглиетиленовой изоляцией.Общий экран из алюминиевой фольги. Оболочка из поливинилхлоридного пластиката.

Область применения – как у кабеля КПВ-ВП (100).Дополнительно эксплуатируется в условиях повышенных электромагнитных влияний на частотах до 16 МГц.

Кабель КПВЭО-ВП(200) 4•2•0,5(S-FTP- cat 5E) содержит четыре витые пары из медных жил, со сплошной полиэтиленовой изоляцией, скрученные в сердечник. Общий экран из алюминиевой фольги, с медной луженной оплеткой поверх фольги. Оболочка из поливинилхлоридного пластиката.

Область применения – как у кабеля КПВ-ВП (100).Дополнительно эксплуатируется в условиях высоких электромагнитных влияний на частотах до 200 Мгц.

Конструктивные размеры элементов кабеля приведены в таблице 1.

Таблица 1

Марка кабеля	Диаметр изолированных жил,мм	Толщина изоляции, мм		Толщина оболочки, мм	Максимальный диаметр кабеля,мм
		сплошной	пленко- пористый
КПВ-ВП(100)4•2•0,5	0,96	0.225	-	0,6	5,9
КпВЭ- ВП(16)2•2•0,5	1,05	-	0,270	0,6	5,3
КПВЭО-ВП(200)4•2•0,5	1,09	0,290	-	0,6	6,9

Строительная длина кабеля 305 и 500 м.

1.3 Требования к электрическим параметрам кабелей для структурированных сетей.

Таблица 2

Наименование параметра	Частота	Норма	Коэффициент пересчета на длину
1.Электрическое сопротивление токопроводящих жил длиной 1км при tº+20ºС	Пост.ток	96	L/1000
2.Омическая асимметрия жил в паре, %	Пост.ток	2	-
3.Сопротивление изоляции цепи 1 км при tº+20ºС,Мом.	-	150	1000/L
4.Рабочая емкость цепи длиной 1км, нФ	0,8-1 кГц	56	L/1000
5.Модуль волнового сопротивления, Ом	1-100МГц 100-200МГц	100±15 100±22	- -

ε2 = 2,66 изоляции жил,а tgσ = 3•10¯ во всем диапазоне частот

2.Расчет параметров передачи

2.1 Расчет первичных и вторичных параметров цепи симметрического кабеля марки тпп.

Расчет выполняется по формулам,приведенным в[1] или в других изданиях этого справочника.

- Активное сопротивление - ф-ла (4.1),(4.2),(4.9),(4.10)

- Индуктивность цепи - ф-ла (4.12)

- Электрическая емкость - ф-ла (4.13)

- Проводимость изоляции - ф-ла (4.24) и рис. 4.4

- Коэффициент затухания - ф-ла (4.30)

- Коэффициент фазы - ф-ла (4.31)

- Модуль волнового сопротивления - ф-ла (4.33),(4.34)

- Скорость распространения - ф-ла (4.38)

2.1.1 Расчет первичных и вторичных параметров симметрического кабеля звездной скрутки.

Диаметр изолированной жилы с кордельной изоляцией

d₁ = d₀ + 2•dk • ( 1 – Kcм ) + 2• tиз

где d₀ – диаметр проводника, (d₀ =1,2 мм )

d_k – диаметр корделя, мм

К_см - коэффициент смятия корделя; (К_см=0,35 - для бумаги ;

К_см=0 - для полистирола ).

t_из – толщина изолирующего покрова жилы (бумага или пластмасса), мм

Размеры d₀ и d_k приведены в таблице [1…3].

Диаметр группы в многожильных кабелях в зависимости от диаметра изолированной жилы d₁ при различных видах скрутки равен :

для пары d_п=1,65d₁;

для звездной четверки d₃=2,2d₁ - с бумажно-кордельной изоляцией,

d₃=2,4d₁ – с полистирольно-кордельной изоляцией.

Сопротивление двухпроводной цепи при постоянном токе равно

R₀ = χ∙ρ (8000/ (π∙d₀² )); Ом/км

R₀ = 1,04 ∙ 0,175 ∙ (8000/ (π∙d₀² ));

Где χ – коэффициент скрутки жил (1,01…1,04);

ρ – удельное сопротивление, Ом٠мм²/м

Активное сопротивление кабельной цепи переменному току определяется по формуле]

R = R₀ [1 + F(x) + (( P_ck ∙ G(x) ∙ (d₀/a)² )/( 1 – H(x) ∙ (d₀/a)² ) ) ] + R_m Oм/км

Где Р_ск – тип скрутки; парная = 1; непарная = 5 .

a – расстояния между проводниками;

для парной скрутки = d₁,

для непарной = 1,4d₁;

f(x) – учитывает поверхностной эффект

где F(x), H(x) – табулированные функции, которые определяются по

таблице 5.1[3] в зависимости от величины аргумента х (методом

интерполяции).

Величина х для медных проводников определяется по формуле, которая рассчитывается на четырех частотах :

Х = 0,0105٠d₀٠

Где f – частота, Гц; d₀ – диаметр провода,мм.

Дополнительное сопротивление, обусловленное потерями на вихревые токи в соседних проводах и свинцовой оболочке, определятся по формуле

R_m= R¹_m٠ , Ом/км;

Где R_m¹ – суммарное сопротивление потерь в смежных четверках (R_мсч) в свинцовой оболочке (Rмсо) при частоте f = 20000 Гц определяется по таблице 5.7[3].

Индуктивность двухпроводной цепи определяется по формуле

L = χ٠ ln((2a-d₀)/d₀) + Q(x) ٠10^-4 ,Гн/км

где Q(х) – функция, определяемая по таблице 5.1[3].

Емкость цепи кабеля определяется по формуле

C = χ٠ ε_екв٠10 ^-6/36٠ln(2а/d₀٠Ψ) ; Ф/км

где ε_екв – эквивалентная диэлектрическая проницаемость комбинированной изоляции; Ψ – поправочный коэффициент, характеризующий близость проводов к зезамленной оболочке и другим проводам, определяющийся в зависимости от соотношения d₁ /d₂ и типа скрутки из приведенной таблицы 3.

Таблица 3

d1/d0	Ψn	Ψ3
1,6	0,608	0,588
1,8	0,627	0,611
2,0	0,644	0,619
2,2	0,655	0,630
2,4	0,665	0,647

Значения эквивалентной диэлектрической проницаемости для различных видов изоляции приведены в таблице 5.8[3].

Проводимость изоляции обусловлена диэлектрическими потерями и определяется для кабелей связи по формуле

G = ω٠C٠tgδ , См/км

где ω = 2π٠f , рад/с

tgδ – тангенс эквивалентного угла диэлектрических потерь в изоляции. Значение tgδ для симметрических кабелей с различными видами изоляции приведены в таблице 5.8[3]. Значение С не зависит от частоты, а определяется геометрическим размерами проводников, расстоянием между ними, а также материалом самих проводников и изоляции между ними.

Таблица 1.Первичные параметры передачи

Значения f	Значения L	Значения R	Значения С	Значения G
f1
f2
f3
f4

Коэффициент затухания α и коэффициент фазы β в общем виде определяются из формулы расчета коэффициента распространения

γ= α + j٠β = , 1/км;

(выполнить 4-ре вычисления на техже частотах)

где α – указывает как затухает сигнал в линии, длинной 1 км,

β – показывает изменения вектора I или U или Р в цепи,

длинной 1 км. (α – Нп/км; β – рад/км; α Нп/км ∙ 8,7 = α дБ/км)

Волновое сопротивление определяется по формуле

Ζ_в= ,Ом

Ζ_в=│Ζ_в│٠℮^-jφ_в , Ом

Где Z_B – называется R, которое встречает електромагнитная волна

распространяясь вдоль однородной линии без отражения :

1) Z_B -

φ_в – коэффициент фазы, который показывает сдвиг фаз между

вектором U и вектором I в любой точке цепи, причем

вектор I опережает вектор U,то есть цепь носит емкостной

характер.

j – cправочник по математике комплексные числа (j² = 1)

Фазовая скорость распространения будет стремится с ростом частоты к скорости света в данной среде

V_ф= ω/β , км/с

Время распространения фазы сигнала по линии, длинной 1 км равно

t = β/ω , с/км. – это величина, обратная скорости света.

Пример расчета первичных и вторичных параметров цепи симметрического кабеля звездной скрутки приведен в [2] на с. 430-431.Следует обратить внимание на необходимость расчета Rm и его учета в величине R.

F, кГц	γ	α	β	ZB	φф	t
F1
F2
F3
F4