Расчет электрических параметров и параметром передачи электро-кабелей связи

              Министерство высшего образования  и науки Российской Федерации

Забайкальский государственный университет

Факультет технологических  и транспортных систем

 Кафедра  физики и техники связи 
 
 

                                               Контрольная работа

       На тему: «Расчет электрических параметров и параметром передачи электро-кабелей связи».

       По дисциплине: «История отраслевой  телекоммуникации». 
 

                                                                                          Выполнил: студент гр. ТКб-11

                                                                                                      ________Курмазов А.В.

                                                                                                                                  13.11.11. 

                                                                                                                   Руководитель:

                                                                      _______              ________ Вийтович О.И.

                                                                       ________ 
 
 
 

                                              Чита 2011 г.

Содержание:

1.Назначение кабеля  КМ-4                                                             -3стр.

2.Устройство кабеля  КМ-4                                                               -3стр.

3.Виды КМ-4                                                                                        -4стр.

4. Основные конструктивные  размеры кабеля КМ-4               -6стр.

5. Расчет параметров  передачи                                                      -8стр.

        - а) Расчет первичных параметров передачи                      -9стр.

        - б) Расчет вторичных параметров передачи                      -11стр.

6.Электрические свойства                                                                -13стр.

7.Заключение                                                                                      -17стр.

Список используемых источников                                                -20стр. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Назначение кабеля КМ-4 

Кабели типа КМ-4 предназначены  для многоканальной связи и телевидения  с уплотнением коаксиальных пар  в диапазоне частот До 17 МГц. По любым  двум коаксиальным парам можно организовать передачу программ телевидения в прямом и обратном направлениях и 300 каналов ТЧ или 1920 каналов ТЧ. Разработана также конструкция кабеля, по двум коаксиальным парам которого может быть организовано 3600 каналов ТЧ. По симметричным четверкам осуществляются служебная связь, телеуправление и сигнализация. Две симметричные пары уплотняются системой К-24. Кабели типа КМЭБ-4 предназначены для прокладки в зоне опасных и мешающих электромагнитных влияний и высокой грозодеятельности.  

2.Устройство кабеля КМ-4 

 Кабели КМ-4 (Рисунок  1)—коаксиальные (К), магистральные  (М), состоят из четырех стандартизованных  коаксиальных пар 2,52/9,4 и пяти  служебных симметричных четверок.

 

 Рисунок 1 –  Разрез коаксиального кабеля  КМ-4 (Г, Б, К)  

 Внутренний проводник коаксиальной пары диаметром 2,52 мм изолирован полиэтиленовыми шайбами от внешнего проводника, изготовленного в виде трубки из медной ленты толщиной 0,25—0,30 мм с одним продольным швом. Внутренний диаметр внешнего проводника равен 9,4 мм. Поверх внешнего проводника наложены экран из двух стальных лент и изоляция из бумаги.

 Служебные симметричные  четверки скручены из медных  жил диаметром 0,9 мм с воздушно-бумажной  или воздушно-полиэтиленовой изоляцией  разного цвета. Центральная четверка  изготовлена из эмалированной проволоки. Строительная длина кабеля составляет 600 м.

  

3. Виды КМ-4 

Кабели изготовляются  следующих марок: КМГ-4—кабель коаксиальный (К), магистральный (М) в свинцовой  оболочке, голый (Г); КМБ-4 — то же, бронированный  двумя стальными лентами (Б), с наружным защитным покровом; КМБГ-4 — то же, без наружного защитного покрова, с противокоррозионной защитой; КМБл-4 — то же, с подушкой из пластмассовых лент (Бл); КМБШп-4 — то же, с наружным полиэтиленовым шлангом (Шп); КМК-4 — то же, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками (К) с наружным покровом; КМКл-4 — то же, с подушкой из пластмассовых лент (Кл).

 Выпускаются также  кабели КМЭБ-4 (Бл), сердечник и  защитные покровы которых аналогичны  кабелям КМ-4, однако для повышения экранирующего действия в этом кабеле под свинцовой оболочкой расположена алюминиевая оболочка толщиной 1—1,1мм.

Наибольшее применение имеют кабели среднего (2,6/9,5) и малогабаритного (1,2/4,6) типов. В ряде случаев используют комбинированные конструкции кабелей, состоящие из 4, 6, 8 коаксиальных пар среднего типа и 4, 6 малогабаритных пар. Средние коаксиальные пары предназначены для организации многоканальной связи и телевидения на большие расстояния между оконечными пунктами и крупными узлами связи, а по малогабаритным парам организуются   распределительные каналы между промежуточными пунктами и городскими, расположенными по трассе магистрали. В России применяются коаксиальные кабели среднего типа КМ-4, малогабаритные МКТ-4 и комбинированные КМ-8/6 (в числителе указано число коаксиальных пар среднего типа, в знаменателе—число малогабаритных пар). Оболочки изготовляются из свинца и алюминия.  

Известны также  конструкции микрокоаксиальных  кабелей, которые содержат 4, 7, 19 и  более тонких коаксиальных пар (0,7/2,9) и используются для организации 300 аналоговых каналов до 1,3 МГц или 30—120 цифровых каналов в диапазонах 2... 8,5 Мбит/с. Микрокабели предназначены для городской и пригородной связи.

Магистральный коаксиальный кабель КМ-4 типа 2,6/9,5 содержит четыре коаксиальные пары и пять звездных четверок (рис.7). Каждая коаксиальная пара состоит из внутреннего медного проводника диаметром 2,6 мм и внешнего проводника в виде медной трубки диаметром 9,5 мм с одним   продольным швом. Коаксиальная пара имеет изоляцию из полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм. Поверх внешнего проводника расположен дополнительный экран в виде двух мягких стальных лент толщиной 0,15... 0,2 мм, который покрывается одним-двумя; слоями кабельной бумаги. Кабель имеет свинцовую оболочку и обычные броневые покровы и маркируется КМБ, КМГ, КМК. Кабель типа 2,6/9,4 используется в основном по однокабельной системе.  

По кабелю КМ-4 можно  организовать две системы К-1920 с  расстоянием между усилителями 6 км или две системы К-3600 или К-5400 с расстоянием между усилителями 3 км. Возможно также применение цифровых систем  передачи  ИКМ-480 и ИКМ-1920.  

Расстояние между  усилительными пунктами равно 6 км при  передаче в диапазоне до 8,5 МГц  и 3 км при передаче до 18МГц. Усилительные пункты получают электропитание дистанционно от обслуживаемых пунктов, расположенных через 120... 240 км на кабельной магистрали. Аппаратура дает усиление до 48,4 дБ. Максимальная дальность связи 12 500 км. Основные электрические характеристики коаксиальной пары 2,6/9,4; номинальное волновое сопротивление - 75 Ом;  переходное   затухание =122 дБ при частоте 300 кГц; коэффициент затухания а на частоте 1 МГц равен 2,48 дБ/км; испытательное   напряжение u=3,7 кВ постоянного тока. 

 

Рис.7. Коаксиальный кабель типа КМ-4:

а—поперечный разрез: 1—свинцовая оболочка; 2—поясная изоляция; 3—бронепроволока; 4—наружный покров (джут); 5—подушка; 6—две бронеленты;

б—коаксиальная  пара 2,6/9,5; 1—внутренний проводник; 2—шайба; 3—внешний проводник; 4 — экран; 5 — бумажные ленты  

4. Основные конструктивные размеры кабеля КМ-4

Поясная изоляция: tпи = 0.7мм.

Диаметр сердечника по поясной изоляции: 28.6мм.

Толщина алюминиевой  оболочки: tоб = 1.45мм.

Подклеивающий слой и п/э покрытие: 2.5мм.

Подушка под броню: tпод = 1.5мм.

Броня из двух стальных лент по 0.5мм.: tбр = 1мм.

Наружный покров: tпок = 2мм.

Для коаксиальной пары:

Диаметр жил симметричных медных четверок: 0.9мм.

Диаметр внутреннего  медного проводника: 2.58мм.

Внутренний диаметр  внешнего проводника: dв = 9.4мм.

Толщина лент внешнего проводника: 0.26мм.

Толщина внешнего проводника: t = 0.3мм.

Толщина ленты экрана: 0.15мм.

Толщина экрана: tэ = 0.3мм.

Толщина изоляции из двух слоев бумаги: tиз = 0.3мм.

Определим диаметр  коаксиальной пары по формуле[2]:

Dкп = dв + 2*t + 2*tэ  + 2*tиз,

Dкп = 9.4 + 2*0.3 + 2*0.3 + 2*0.3 = 11.2мм.

Найдем диаметр  кабельного сердечника[2]:

Dкс = 2.41*Dкп

Dкс = 26.992мм.

Рассчитаем диаметр  кабеля по оболочке и защитным покровам[2]:

Dк = Dкс + 2*tпи + 2*tоб + 2*(tпод + tбр + tпок)

Dк = 26.992 + 2* 0.7+ 2* 1.45 + 2*(1.5 + 1 + 2) = 40.292мм.

Чертеж кабеля КМАБп-4, выполненный в масштабе по результатам  конструктивного расчета кабеля, представлен на рис.1

Рис. 2. Кабель КМАБп-4 в разрезе

5. Расчет параметров передачи

Параметры передачи характеризуют процесс распространения электромагнитной энергии вдоль цепи и подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные параметры:

R – активное сопротивление цепи, Ом/км;

L – индуктивность цепи, Гн/км;

C – емкость цепи, Ф/км;

G – проводимость  цепи; 

_______________________________________________________

Вторичные параметры:

γ = α + j*β – коэффициент распространения, 1/км;

α – коэффициент затухания, дБ/км

β – коэффициент  фазы, рад/км;

Zв – волновое сопротивление, Ом;

v – скорость распространения электромагнитных волн, км/с.

Расчет параметров передачи производится на следующих  частотах:

f1 = 812 кГц = 0.812*10^6 Гц

f2 = 4 МГц = 6*10^6 Гц

f3 = 8 МГц = 8*10^6 Гц

f4 = 12 МГц = 12*10^6 Гц

f5 = 17596 кГц = 17.6*10^6 Гц

где f2-f4 – заданные частоты для расчета параметров передачи; f1,f5 – граничные частоты линейного спектра системы передачи К-3600

а) Расчет первичных параметров передачи

1)Активное сопротивление коаксиальной цепи складывается из сопротивлений центрального и внешнего проводников и вычисляется по формуле[2]:

Здесь Ra – активное сопротивление внутреннего проводника, Ом/км;

Rb – активное сопротивление внешнего проводника, Ом/км;

f – частота, Гц;

ra = 1.29 мм – радиус внутреннего провода;

rb = 4.7 мм – радиус внешнего провода.

Пример численного расчета активного сопротивления приведем для частоты

 

                _______________________________________________ 

              _____________________________________________

2)Индуктивность коаксиальной цепи определяется суммой внутренних индуктивностей проводников La и Lb и внешней межпроводниковой индуктивности Lмп и вычисляется по формуле[2]:

Здесь f – частота, Гц.

ra = 1.29 мм – радиус внутреннего провода;

rb = 4.7 мм – радиус внешнего провода.

Пример численного расчета индуктивности приведем для частоты f1 = 0.812*10^6 Гц 

                              ____________________________________________ 

                             ____________________________________________ 

 3)Емкость коаксиальной цепи определяется по формуле[2]:

Здесь ra = 1.29 мм – радиус внутреннего провода;

rb = 4.7 мм – радиус внешнего провода;

εэ = 1.1 – эквивалентная  диэлектрическая проницаемость комбинированной изоляции[].