Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной це. Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной цепи

• Название: Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной цепи
• Дата: 09.05.2022
• Размер: 109.45 Kb.
• Имя файла: Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной це.docx
• Тип: Практическая работа; #518719

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральноегосударственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электрическая связь»


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

по дисциплине

ТЕМА РАБОТЫ

«Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной цепи»

Выполнил:

Обучающиеся группы __АР909__	________________ Дата, подпись	П.Ю Парфенов И.О. Фамилия
Исправить замечания:_____________________ _________________________________________	________________ Дата, подпись	К.Т.Н Должность, Э.В. Логин И.О. Фамилия
Защита: ________________ Зачтено/не зачтено	________________ Дата, подпись	________________ Должность, И.О. Фамилия

Санкт-Петербург

2022

№  вар	Диаметр ТПЖ, мм	Число четв. в кабеле	Материал и конструкция изоляции	Изоляция, мм			Шаг скрутки, мм		Материал оболочки		Система уплотнения
				Толщина корделя	Толщина слоя
5	0,9	4	ПЭ-пористый		0,6	200		полиэтилен		ТЧ

Рекомендуемый порядок выполнения расчетов первичных и волновых параметров симметричной кабельной цепи:

1. 
   Определить диаметр изолированной жилы и расстояние между центрами жил цепи при четверочной (звездной) скрутке по формулам:
   

,=0,9+0,6*2=2,1 мм , (1)

=2,97 мм , (2)

где – диаметр изолированной жилы, мм;

– диаметр токопроводящей жилы, мм;

Δ – радиальная толщина изоляции, мм;

– расстояние между центрами жил цепи при четверочной скрутке, мм.

2. 
   Определить сопротивление кабельной медной двухпроводной цепи постоянному току с учетом коэффициента укрутки по формуле:
   

= =10.22 , (3)

где – удельное сопротивление медных жил;

– коэффициент укрутки, учитывающий удлинение кабельных жил при их скручивании.

3. 
   Определить активное сопротивление кабельной цепи при переменном токе, используя формулу
   

,= , (4)
где , и – значения бесселевых функций, учитывающих сопротивление за счет поверхностного эффекта, эффекта близости жил пары, значения которых берутся из табл.1 в зависимости от значения

=0.0105* =0.4133

где – частота тока, Гц;

– расстояние между центрами жил, см. формулу (2);

– справочный коэффициент, учитывающий эффект близости с соседними жилами в группе, для четверочной скрутки = 5.

– дополнительное сопротивление за счет потерь энергии на вихревые токи в жилах соседних четверок и в металлической оболочке кабеля, рассчитывается по формуле: , = = 0,660255632

(5)

где =7.5 – величина дополнительного сопротивления, берется из табл. 2

Таблица 1

	F(x)	G(x)	H(x)	Q(x)		F(x)	G(x)	H(x)	Q(x)
0.4	0.000	2/64	0.0417	1.000	5.7 5.8	1.289 1.324	0.879 0.896	0.562 0.566	0.489 0.481

Таблица 2

Число четверок в кабеле по повивам			, , вызываемое
			соседними четверками в повивах			алюминиевой оболочкой в повивах			свинцовой оболочкой в повивах
I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III
1	-	-	0	-	-	8.1	-	-	22	-	-
4	-	-	7,5	-	-	5,2	-	-	14	-	-
1	6	-	8	7.5	-	0.6	2	-	1,5	5,5	-
1	6	12	8	7,5	7,5	0	0	0,4	0	0	1

4. 
   Определить индуктивность L двухпроводной кабельной цепи по формуле
   

,= (6)

где – значение бесселевой функции, учитывающей уменьшение внутренней индуктивности цепи, значение которой берется из табл.11.1 в зависимости от аргумента x.

– относительная магнитная проницаемость (для меди μ_r=1);

– см. выше.

5. 
   Определить емкость двухпроводной кабельной цепи по формуле:
   

, = = 0.427 нФ/км (7)

где – результирующая диэлектрическая проницаемость изоляции;

– коэффициент, учитывающий увеличение емкости за счет близко расположенных соседних жил кабеля и его металлической оболочки, берется из табл. 3.
Таблица 3

	Значение		Значение
1,6 1,8 2 2,2	0,588 0,611 0,619 0,630	2,4 2,6 2,8 больше 2,8	0,637 0,644 0,648 0,650

6. 
   Определить проводимость изоляции по переменному току кабельной цепи по формуле
   

(8)

При этом G=G_f+G₀₌12,4– проводимость изоляции симметричной цепи

где = 9734 - круговая частота тока при расчетных условиях;

G₀ =1/R_из = при бумажной изоляции

G₀ =1/R_из = при стирофлексной изоляции

проводимость изоляции по постоянному току характеризует потери энергии в изоляции проводов кабеля.

R_{из t}=R_{из 20} * Т = 2000000000* 1,35=2700000000 Ом/км при бумажной изоляции

R_{из t}=R_{из 20} * Т = 2000000000* 1,0=2000000000 Ом/км при стирофлексной – сопротивление изоляции при температуре, отличной от 20 градусов

R_{из 20} - сопротивление изоляции при температуре 20 градусов (стандартная нормированная величина – 10000 МОм*км для междугороднего кабеля, 2000 МОМ*км для городского кабеля)

Т =1,35;1 поправочный коэффициент (см. табл. 5)

– см. формулу (7);

– результирующий тангенс угла диэлектрических потерь для различных видов изоляции приведен в табл. 4.


Таблица 4

Изоляция		при частотах
		10 кГц	100 кГц	250 кГц	500 кГц
Воздушно-бумажная	1,5-1,6	-	-	-	-
Из бумажной массы	1,6-1,7	-	-	-	-
Кордельно-бумажная	1,3-1,4	55	113	160	280
Кордельно-стирофлексная	1,2-1,3	3	7	12	20
Полиэтиленовая сплошная пористая баллонная	1,9-2,1 1,4-1,5 1,2-1,3	2 3 2	6 8 6	8 12 8	14 20 12
Поливинилхлоридная сплошная	4-6	130-150	120-140	-	-

Таблица 5

Вид изоляции	Т при температуре, С
	5	10	15	20	25	30	35	40
Бумажная	2,46	1,82	1,35	1,00	0,74	0,55	0,41	0,30
Стирофлексная	1,02	1,01	1,00	1,00	1,00	0,99	0,99	0,98

7. 
   Определить модуль волнового сопротивления кабельной цепи по формуле
   

, Ом




(9)
















Z=1.119 Ом

Для частот кГц

, Ом

Ом

(10)
8, Определить коэффициент затухания и фазы по формуле

,(11)

оМ

Ом

Z=13.871 Ом

где километрический коэффициент затухания, Нп/км;

километрический коэффициен фазы, рад/км.

В области высоких частот кГц можно использовать более простые формулы

• 
  для расчета коэффициента затухания, дБ/км
  

, дБ/км (12)

дБ/км

• 
  для расчета коэффициента фазы
  

, рад/км (13)

8. 
   
   
   Определить фазовую скорость распространения сигнала по формуле
   

, км/с (14)


км/с

= км/с
и время распространения сигнала на длине 1 км цепи

Т = , с/км (15)
c/км
= с/км


Вывод :

В ходе расчета было установлено , что происходит совпадение пропорций составленных для фазовой скорости распространения сигнала, а также для времени распространения сигнала. Это свидетельствует о верности проведенного расчета.