通信電纜課程設(shè)計(jì)

1、聚烯烴絕緣聚烯烴護(hù)套室內(nèi)通信電纜設(shè)計(jì)任務(wù)書 一·設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 所 設(shè)計(jì)的電纜型號(hào)及規(guī)格：HYA×1000×2×0.5(聚乙烯絕緣的介電常數(shù)為 =2.3，tan=2×10¯4)全色譜單位式結(jié)構(gòu)工作電容52±2nf/km二·結(jié)構(gòu)元件的選擇： 銅導(dǎo)體的性能要求及公差 銅導(dǎo)體采用39522008電工用圓銅桿規(guī)定的圓銅桿制造。制造繞組用的細(xì)銅線，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)銅桿。 其性能指標(biāo)如下表：型號(hào)含氧量ppm含銅量伸長率電阻率/nms質(zhì)量電阻率 /-1TR1099.97%2017.2410.00393銅導(dǎo)體公差為±0.005

2、mm其計(jì)算用物理參數(shù)：密度： 8.89g/c; 線脹系數(shù)：17×10-60c-1選用絕緣材料及性能要求：絕緣采用高密度聚乙烯，絕緣結(jié)構(gòu)為實(shí)心聚烯烴，絕緣贏連續(xù)第擠包在導(dǎo)體上，并具有完整性，絕緣厚度應(yīng)使成品電纜符合規(guī)定的電氣要求，絕緣線芯應(yīng)采用顏色識(shí)別標(biāo)識(shí)，顏色應(yīng)符合GB6995.2規(guī)定。絕緣線芯顏色應(yīng)補(bǔ)遷移。纜芯由若干個(gè)單位絞合而成。 次單位或基本單位的排列應(yīng)順層順序，第1個(gè)次單位或基本單位在最內(nèi)層，順序方向與基本單位絕緣線芯的順序方向一致。 采用100對(duì)單位，100對(duì)單位有4個(gè)25對(duì)基本單位星絞而成組成 基本單位有25個(gè)線對(duì)通過同心式絞合而成。基本單位中所有線對(duì)的絞合節(jié)距應(yīng)不相同。

3、 線芯應(yīng)包覆非吸濕性的絕緣帶，并可在外面用非吸濕性絲帶扎緊，包袋應(yīng)具有足夠的隔熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，以防絕緣線芯粘結(jié)和變形、損傷。 纜芯的結(jié)構(gòu)形式為（2+10）×100基本單位絕緣線芯色譜符合下表線對(duì)序號(hào)12345678910111213絕緣顏色A線白白白白白紅紅紅紅紅黑黑黑B線藍(lán)桔綠棕灰藍(lán)桔綠棕灰藍(lán)桔綠線對(duì)序號(hào)141516171819202122232425絕緣顏色A線黑黑黃黃黃黃黃紫紫紫紫紫B線棕灰藍(lán)桔綠棕灰藍(lán)桔綠棕灰線芯包帶鋁塑復(fù)合帶外部護(hù)層結(jié)構(gòu)及材料的選擇線芯包帶采用0.2mm后的聚乙烯薄膜，鋁塑復(fù)合帶的標(biāo)稱厚度為0.27±0.038mm，鋁帶應(yīng)雙帶復(fù)合塑性聚合物薄膜，

4、薄膜厚度0.058±0.038mm，復(fù)合帶不軋紋，聚乙烯中應(yīng)含有（2.6±0.25）%的碳黑，碳黑分布均勻。三·結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1 據(jù)導(dǎo)電線芯直徑·工作電容以及電纜的有效直徑（D=d12nk）確定標(biāo)稱絕緣厚度及公差：2 設(shè)=0.18mm 1=1.005 2=1.008 3=1.008 4=1.04 D=32.24mm3 =1234=1.005×1.008×1.008×1.04=1.062計(jì)算等效介電常數(shù)d;S1=4D2-2nd1=286.42mm2；S2=4d12-d2×2n=422.39mm2；d=1S1+2S2S1+

5、S2=1.774=d1+d2-d2-a2d2+d1-d2+a2;d2=2d1; d1=d+2; a=d+2=d1;經(jīng)計(jì)算=0.722工作電容=D×106ln2ad36=52×10-9FKM符合條件。同理可求得：當(dāng)=0.19時(shí) =49.52×10-9FKM 當(dāng)=0.17時(shí)=54×10-9FKM所以：絕緣厚度=0.19±0.02mm2選擇和計(jì)算隊(duì)絞節(jié)距線組號(hào)色 譜節(jié)距/mma線b線1白藍(lán)50.902白桔95.603白綠63.004白棕119.65白灰78.006紅藍(lán)53.207紅桔99.708紅綠65.509紅棕124.210紅灰81.9011黑藍(lán)

6、55.7012黑桔104.313黑綠68.3014黑棕129.115黑灰85.0016黃藍(lán)58.5017黃桔109.218黃綠71.2019黃棕134.520黃灰88.2021紫藍(lán)60.7022紫桔114.723紫綠74.5024紫棕140.425紫灰91.803 確定線芯尺寸及包帶外徑；線芯尺寸;D= d12nk=32.24。包袋外徑D0=32.24+2×0.2=32.64mm（包帶采用0.2mm厚的聚酯薄膜）鋁塑復(fù)合帶外徑D1=D0+2×0.27=33.58mm4 確定護(hù)層尺寸和電纜外徑；護(hù)層采用鋁塑復(fù)合帶標(biāo)稱直徑為0.27mm，鋁塑復(fù)合帶不軋紋。護(hù)層采用低密度聚乙烯護(hù)

7、套嗎，厚度為0.3mm電纜外徑為D2=D0+2×0.2+2×0.27=39.58mm。5 電纜截面圖（最小單位25對(duì)基本單位）； 電纜截面圖 四電纜傳輸參數(shù)的計(jì)算 一次參數(shù)計(jì)算；電阻RR=R0+R- ; R0=2ls（歐）R-=R集-+R金?；芈酚行щ娮璧挠?jì)算公式；R=R01+FX+PGXda21-H(X)da2(/KM) 式中 R0回路直流電阻值(/KM) d導(dǎo)電線芯直徑（mm） a回路兩導(dǎo)線中心間距離（mm） P各種四線組的修正系數(shù) Xkd2，k=為渦流系數(shù)F(X) G(X).H(X)均為x的特定函數(shù)；頻率f Hz800340050k100k300k500k800k10

8、24kK0.60121.2384.7946.71211.62915.06118.9920.63X0.120.24760.951.342.323.0123.7984.126F(X)0.000780.00310.007630.01920.14050.3180.60280.724G(X)0.000003240.0007820.013760.05180.25080.4050.5490.605H(X)0.0000360.04180.05190.0790.2120.3480.4450.475R(/km)295.02295.38295.98305.96357.88424.85522.22565.59 電感對(duì)

9、稱電纜回路的總電感：L=4ln2a-dd+Q(X)×10-4(H/KM) 式中 總的絞合系數(shù) a回路兩導(dǎo)線中心間距離（mm） d導(dǎo)電線芯直徑（mm） Q(X) 為x的特定函數(shù) 電感的計(jì)算如下頻率f Hz8000340050k100k300k500k800k1024kK0.6021.2427.7946.71211.01915.06118.9920.63X0.120.24760.951.342.323.0123.7984.126Q(X)0.999990.99990.99720.99020.93020.8450.7190.668L(H/KM)×10-45.425.425.415.

10、415.345.255.125.07電容；多芯電纜，工作電容計(jì)算公式；C = ×10-436ln2ad （F/KM） 式中 -總的絞合系數(shù)； D-組合絕緣介質(zhì)的等效介質(zhì)常數(shù)； a-回路兩導(dǎo)線中心間距離（mm）d-導(dǎo)電線芯直徑（mm）；由于接地金屬套和鄰近導(dǎo)線產(chǎn)生影響而引用的修正系數(shù)，當(dāng)距離相當(dāng)大時(shí)=1，式中=d2+d1-d2-a2d2+d1-d2+a2電容的計(jì)算如下52×10-9F/KM絕緣電導(dǎo) G;G=G0+G-;G0=1R絕可忽略；G-=Ctan-1；絕緣電導(dǎo)的計(jì)算公式；GG-=Ctan-1;(S/KM)式中-角頻率，=2f，f為頻率（hz）C-回路工作電容（F/KM）

11、tan-1-組合絕緣介質(zhì)的等效介質(zhì)損耗正切值。Tan-1=KSKtanK+GSGtanGKSK+GSG 式中K-空氣的相對(duì)介電常數(shù)，等于1；g-介質(zhì)的相對(duì)介質(zhì)常數(shù)；SK-空氣所占的截面積；SG-介質(zhì)所占的截面積；tank-空氣的介質(zhì)損耗角正切值正切值，等于0；tanG-介質(zhì)的損耗角正切值。經(jīng)計(jì)算tan=1.54頻率f(HZ)800340050K100K300K500K800K1024KG(H/KM)4.02×10-81.70×10-72.50×10-65.02×10-61.507×10-52.514×10-54.02×10-

12、55.15×10-5二次參數(shù)計(jì)算；波阻抗ZC;波阻抗ZC與一次參數(shù)及頻率的關(guān)系可按下列式計(jì)算；ZC=ZCe-i=R+JWLG+JWC=4R2+W2L2G2+W2C2e-i1-22因此ZC=4R2+W2L2G2+W2C2 c=1-22 1=tan-1WLR; 2=tan-1WCR;1， 在直流時(shí)（f=0） ZC=ZC=RG;c=0；2， 在音頻時(shí)（f800hz）因頻率較低，電纜回路中感抗較小相對(duì)于回路有效電路電阻可以忽略，同時(shí)因絕緣電導(dǎo)G 與wc比較也可以不考慮，即RWL和GWC,這是ZCRJWC=RWCe-i45; ZRWC C-45o 3， 在高頻時(shí)（f>30khz）因頻率高

13、,回路的一次參數(shù)間存在下列關(guān)系;LR,CG.則ZC=ZCLC;C0o;衰減常數(shù)和相移常數(shù)的計(jì)算衰減常數(shù) =12R2+2L2G2+2C2 +RG-LC2;相移常數(shù) =12R2+2L2G2+2C2 -RG-LC2在直流時(shí)(f=0);=RG ,=0;2.在音頻時(shí)（f800khz）在此頻率范圍內(nèi)，Rl,GC, 可略去l和G，則=WCR2;=WCR2;3.在高頻時(shí)（ff>30khz）在高頻時(shí)，LR,CG所以=R2C2+G2LC;=LC;二次參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下頻率f/hz800340050k100k300k500k800k1024kZC(/KM)1.0625×103519788788100

14、1009999C(o)-45-43.77000000(N/KM)0.1950.221.461.501.762.12.612.82(rad/KM)0.1950.221.663.339.916.3925.8739.94一 絕緣生產(chǎn)工藝要點(diǎn)；導(dǎo)電線芯的絕緣是為了防止電纜內(nèi)各單位導(dǎo)電線芯之間的接觸，保證電磁波的順利傳輸，同時(shí)還可以使線芯的相互位置固定，減少回路之間的串音。絕緣材料要求有穩(wěn)定而優(yōu)良的電氣性能，良好的柔軟性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)也要求易于加工。絕緣應(yīng)連續(xù)地?cái)D包在導(dǎo)體上，并且有完整性，絕艷厚度使成品電纜符合規(guī)定的電氣性能要求。絕緣完整性采用直流火化實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為1.5-6kv。每12k

15、m絕艷線芯上允許有一個(gè)小孔或類似的缺陷。當(dāng)針孔或缺陷超過規(guī)定時(shí)，允許修復(fù)，修復(fù)后的絕緣線芯應(yīng)滿足條件規(guī)定。絕艷線芯應(yīng)采用顏色識(shí)別標(biāo)志。絕艷線芯顏色應(yīng)補(bǔ)遷移。二 對(duì)絞生產(chǎn)工藝要點(diǎn)；對(duì)絞組；分別稱作a 線和b線的兩根不同顏色的絕緣線芯均勻的絞合成線對(duì).成品電纜中任意對(duì)的的絞合節(jié)距在3m長度上測(cè)得的算術(shù)平均值應(yīng)不大于155mm。對(duì)絞節(jié)距的選擇原則如下；1， 最大節(jié)距應(yīng)不大于155mm，最小節(jié)距應(yīng)不小于30mm。2， 相鄰節(jié)距差要大，而且節(jié)距差要均勻。節(jié)距差的計(jì)算公式；=1h1-1h2，1h2-1h3，1h24-1h25。三 成纜工藝要點(diǎn) 電纜端別規(guī)定；a除20 對(duì)及以下的電纜外，電纜應(yīng)分端別。面向電

16、纜端頭，如組成纜芯的單位或基本單位的色譜順序?yàn)轫槙r(shí)針方向，則此端為A端，另一端為B端。b電纜A端端頭應(yīng)用紅色標(biāo)志，電纜B=端端頭應(yīng)用綠色標(biāo)志。 撕斷繩a 根據(jù)雙方的協(xié)議，可以在電纜內(nèi)放置撕斷繩。b 撕斷繩應(yīng)不吸濕，不吸油，連續(xù)的貫穿整根電纜。為了保證開啟護(hù)套時(shí)撕斷繩裂傷不斷裂，撕斷繩應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。四 護(hù)套生產(chǎn)工藝要點(diǎn)鋁塑復(fù)合帶；a鋁塑復(fù)合帶的鋁帶標(biāo)稱厚度應(yīng)為0.20mm，鋁帶應(yīng)雙面復(fù)合塑性聚合物薄膜。鋁塑復(fù)合帶可以軋紋也可以不軋紋。b鋁塑復(fù)合帶總包重疊部分寬度應(yīng)不小于6mm。小直徑（電纜直徑9.5mm以及下）電纜的縱包重疊部分寬度應(yīng)不小于履帶中心線圈周長的20%。c鋁塑復(fù)合帶連續(xù)性；鋁塑復(fù)

17、合帶可以接連。接續(xù)是，應(yīng)先去除塑性聚合物，并凈化金屬表面，使鋁帶接頭的機(jī)械，電氣性能良好，其抗張強(qiáng)度應(yīng)不小于相鄰段同樣長度無接續(xù)鋁塑復(fù)合帶抗張強(qiáng)度的80%，接續(xù)后應(yīng)恢復(fù)接續(xù)出的塑性復(fù)合物層。聚乙烯套a 聚乙烯套應(yīng)采用低密度或中密度聚乙烯。聚乙烯應(yīng)含有（2.6±0.25）%的炭黑，炭黑分布應(yīng)均勻。b。聚乙烯套應(yīng)粘附在鋁塑復(fù)合帶上，兩者之間的剝離強(qiáng)度應(yīng)不小于0.8N/MM.含非填充式電纜及有內(nèi)護(hù)套的填充式電纜的鋁塑復(fù)合帶重疊部分。c。聚乙烯護(hù)套應(yīng)表面光滑平整，不應(yīng)有空洞，裂縫，凹陷等缺陷。d。聚乙烯套的機(jī)械物理性能應(yīng)符合下表規(guī)定。六.原材料用量計(jì)算機(jī)每公里質(zhì)量的計(jì)算（一）銅導(dǎo)體用量絞入系

18、數(shù)=1.062；每公里單根銅導(dǎo)體的長度l=1000×1.062=1062m；600對(duì)銅導(dǎo)體總長度L=600×2×1062=1.27×106m；銅的總體積V=40.4×102×1.27×106=0.159m3銅的總重量M1=.V=8.89×0.159×106×10-3=1.41×103kg（二）絕緣用聚乙烯用量絕緣采用的高密度聚乙烯；單根銅導(dǎo)體的聚乙烯絕緣長度與銅導(dǎo)體長度相同1062m；單根聚乙烯絕緣的橫截面積S= 4d12-d2=0.328×10-3m3；聚乙烯絕緣的總體積V=0.0.328×10-6×1062×2×900=0.627m3;聚乙烯絕緣的總重量為M2=.V=0.941×0.627×106×10-3=0.59×103kg（三）鋁塑復(fù)合帶用量鋁塑復(fù)合帶寬度B=3.14×(D+t)×sin/(1-k);式中 B 鋁塑復(fù)合帶的寬度