通信電纜課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　通信電纜課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：</b></p><p>　　1、所設(shè)計(jì)的電纜型號(hào)及規(guī)格：HYFAT23 3300x2x0.32（聚乙烯絕緣的相對(duì)介電常數(shù)ε=2.3 , tan δ =2x10,絕緣發(fā)泡度 20%；石油膏填充率不大于90%，石油膏相對(duì)介電常數(shù)ε=2.2 , ta

2、n δ =1.6x10）</p><p>　　2、全色譜單位式結(jié)構(gòu)</p><p>　　3、工作電容 522 nF/km</p><p><b>　　二、結(jié)構(gòu)元件的選擇</b></p><p>　　1、銅導(dǎo)體的性能要求及公差</p><p>　?。?）GB/T 13849.1—93規(guī)定導(dǎo)體應(yīng)采用符

3、合 GB 3953 規(guī)定的ΤＲ型軟圓銅線, 導(dǎo)體的接續(xù)應(yīng)采用銀合金焊料和無(wú)酸性熔劑釬焊，或者電焊，或者冷焊，接續(xù)處的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于相鄰無(wú)接續(xù)處抗拉強(qiáng)度的85%。 </p><p>　　選用牌號(hào)為T(mén)U2、熱態(tài)、直徑為6.0mm的銅線坯標(biāo)記為：TU2RΦ6.0GB/T3952-1998 ，</p><p>　　直徑及其允許偏差 -0.25 ~ +0.5 mm</p><

4、p>　　體積電阻率ρ不大于0.01724 Ω·mm/m</p><p>　　電阻溫度系數(shù)α=0.00393 C</p><p>　　相對(duì)磁導(dǎo)率 μ= 1</p><p>　　TU2牌號(hào)銅線坯的化學(xué)成分 　　 </p><p>　?。?）公差0.320.004mm</p><p>　　選用絕緣材

5、料及性能要求</p><p>　?。?）GB/T 13849.1—93 規(guī)定填充式電纜一般不宜采用低密度聚乙烯。所以絕緣材料選用高密度聚乙烯（密度0.941及以上），我選用密度為0.950的高密度聚乙烯。</p><p>　?。?）采用泡沫聚烯烴或帶皮泡沫聚烯烴絕緣時(shí)，由發(fā)泡工藝產(chǎn)生的氣泡應(yīng)沿圓周均勻分布，氣泡間互不連通．絕緣應(yīng)連續(xù)地?cái)D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

6、的電氣要求.　 絕緣完整性采用直流火花試驗(yàn)檢驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為 1.5—6kV。每 12kｍ 絕緣線芯上允許有1個(gè)針孔或類似的缺陷。當(dāng)針孔或缺陷超過(guò)規(guī)定時(shí)，允許修復(fù)，修復(fù)后的絕緣線芯應(yīng)滿足本條的規(guī)定。</p><p>　　線芯結(jié)構(gòu)及色譜的確定</p><p>　　（1）根據(jù)GB/T13849.1第9、10條規(guī)定，HYFAT23 3300x2x0.32這個(gè)型號(hào)的電纜應(yīng)該選擇 (1+6+11+

7、15)x100 結(jié)構(gòu)，100對(duì)為超單位，100對(duì)有4個(gè)基本單位組成，每個(gè)基本單位又25個(gè)線對(duì)同心式絞合而成。</p><p>　　（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求按全色譜排列。全色譜線對(duì)編號(hào)與色譜如下表1</p><p>　　表1 全色譜線對(duì)編號(hào)與色譜</p><p>　　4、纜芯包帶、鋁塑復(fù)合帶、外部護(hù)層結(jié)構(gòu)及材料的選擇</p><p>　?。?）

8、纜芯包帶選用聚酯薄膜帶繞包，纜芯包帶層應(yīng)具有很好的隔熱性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證纜芯在形成屏蔽層、擠制塑料護(hù)套以及使用過(guò)程中，不至受到損傷、變形或粘接。</p><p>　　GB/T 13849.1—93 13條知鋁塑復(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。復(fù)合層厚度為0.05mm 鋁塑復(fù)合帶縱包重疊部分寬度應(yīng)不小于6ｍｍ，小直徑（纜芯直徑9

9、.5ｍｍ及以下）電纜的縱包重疊部分寬度應(yīng)不小于鋁帶中心圓周長(zhǎng)的20%.</p><p>　　護(hù)層采用DH黑色低密度聚乙烯護(hù)套料</p><p>　　（4）鎧裝層采用雙鋼帶鎧裝，采用冷軋鋼帶(厚度為0.2mm,寬度為20mm，允許偏差為0.50mm)</p><p><b>　　三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1

10、、根據(jù)導(dǎo)電線芯直徑、工作電容以及電纜有效直徑（D=d）確定標(biāo)稱絕緣厚度及公差</p><p>　　由圖可知的d= a =d+ 2, d=2d ， d=0.32mm </p><p>　　取石油膏填充率為90%</p><p>　　先取 =0.2mm 則d=a=d+2 =0.72mm ， d=2d=1.44mm</p><p>

11、　　a） 等效介電常數(shù)的求?。?lt;/p><p><b>　　= = 2.04</b></p><p><b>　　= = 2.08</b></p><p>　　S=(d- d)x2x3300=2156 mm</p><p>　　D=d 其中n=3300，K取1.55</p&

12、gt;<p>　　S= D- dx2n =2n x d x(K-1)=1477.95mm</p><p>　　則整個(gè)纜芯的等效介電常數(shù)= = 2.056</p><p>　　b） 絞合系數(shù)的選?。?lt;/p><p>　　D=d =1.28mm (n=1) 所以取 =1.005</p><p>　　D=d =

13、4.48mm (n=25) 所以取 =1.006</p><p>　　D=d =12.77mm （n=100） 所以取 =1.007</p><p>　　D=d =72.83mm (n=3300) 所以取 =1.05</p><p>　　所以絞合系數(shù) ==1.069</p><p>　　c

14、) 修正系數(shù)= =0.734</p><p><b>　　綜上可得：</b></p><p>　　C = F/km = 51.07 nF/km </p><p>　　之后的=0.4mm ，0.15mm， 0.18mm， 0.19mm，0.193mm 由c語(yǔ)言編程計(jì)算</p><p>　　1) c語(yǔ)言程序如下:&

15、lt;/p><p>　　#include<stdlib.h></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include<math.h></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p

16、><p>　　float v,d1,d2,s1,s2,ed,y,c1,c;</p><p>　　scanf("%f",&v);</p><p>　　d1=0.32+2*v;</p><p><b>　　d2=2*d1;</b></p><p>　　printf("

17、d1=%f, d2=%f",d1,d2);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　s1=1650*3.14159*(d1*d1-0.32*0.32);</p><p>　　s2=1650*3.14159*d1*d1*0.55;</p><p>　　printf(&q

18、uot;s1=%f, s2=%f",s1,s2);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　ed=(2.04*s1+2.08*s2)/(s1+s2);</p><p>　　printf("ed=%f",ed);</p><p>　　printf(&

19、quot;\n");</p><p>　　y=((d2+d1-0.32)*(d2+d1-0.32)-d1*d1)/((d2+d1-0.32)*(d2+d1-0.32)+d1*d1);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　printf("y=%f",y);</p><

20、p>　　printf("\n");</p><p>　　c1=log(2.0*d1*y/0.32);</p><p>　　c=(1.069*ed*1000)/(36*c1);</p><p>　　printf("c=%f",c);</p><p><b>　　}</b><

21、;/p><p>　　其中v代表絕緣厚度 單位mm，</p><p><b>　　y代表修正系數(shù)，</b></p><p>　　S1代表絕緣面積 單位mm，</p><p>　　S2代表石油膏面積 單位mm，</p><p>　　ed代表等效介電常數(shù)，</p><p>　　

22、c即為電容C 單位為nF/km，</p><p>　　由于D變化不大，所以程序中絞合系數(shù) 取=1.069 不變。</p><p><b>　　2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：</b></p><p><b>　　=0.4mm時(shí)</b></p><p>　　d1=1.120000, d2=2.

23、240000</p><p>　　s1=5971.534180, s2=3576.285556</p><p>　　ed=2.054983</p><p>　　y=0.760976 </p><p>　　c=36.479655</p><p>　　b) =0.15mm 時(shí)</p><

24、;p>　　d1=0.620000, d2=1.240000</p><p>　　s1=1461.781860, s2=1095.921697</p><p>　　ed=2.057139</p><p>　　y=0.721045</p><p>　　c=59.451177</p><

25、p>　　c） =0.18mm時(shí)</p><p>　　d1=0.680000, d2=1.360000</p><p>　　s1=1866.104492, s2=1318.299156</p><p>　　ed=2.056559</p><p>　　y=0.729654</p><p

26、>　　c=53.960023</p><p>　　d）=0.193mm 時(shí)</p><p>　　d1=0.706000, d2=1.412000</p><p>　　s1=2052.901855, s2=1421.037630</p><p>　　ed=2.056362</p><

27、p>　　y=0.732831</p><p>　　c=52.030049</p><p>　　e） =0.206 mm 時(shí)</p><p>　　d1=0.732000, d2=1.464000</p><p>　　s1=2246.706787, s2=1527.630405</p>&l

28、t;p>　　ed=2.056190</p><p>　　y=0.735735</p><p>　　c=50.305953</p><p><b>　　公差</b></p><p>　　由上面最后三組數(shù)據(jù)可知， 公差為0.013mm</p><p>　　即=0.193 0.013mm<

29、;/p><p>　　2、選擇和計(jì)算對(duì)絞節(jié)距</p><p>　　選擇B型對(duì)絞機(jī)，選擇和計(jì)算對(duì)絞節(jié)距進(jìn)行節(jié)距篩選如表2所示</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　3、確定纜芯尺寸及包帶外徑</p><p><b>　　(1) 纜芯尺寸</b></p&g

30、t;<p>　　D = d = 71.41mm</p><p>　　纜芯包帶選用聚酯薄膜帶繞包 ,查電纜手冊(cè)得包帶厚度0.2mm，所以包帶外徑為71.81mm</p><p>　　4、確定護(hù)層尺寸及電纜外徑</p><p>　　(1) 鋁塑復(fù)合帶的鋁帶標(biāo)稱厚度應(yīng)為0.20ｍｍ，復(fù)合層厚度為0.05mm</p><p>　　(2)

31、 由GB/T 13849.3—93填充式泡沫（帶皮泡沫）聚烯烴絕緣電纜聚乙烯套最厚小度GB/T 13849.3—93 規(guī)定最小厚度為2.4mm 。 我設(shè)計(jì)取內(nèi)護(hù)層厚度為1mm，外護(hù)套厚度為2mm，具有外護(hù)層的電纜不規(guī)定電纜最大外徑。</p><p>　?。?）鎧裝層采用雙鋼帶鎧裝，采用冷軋鋼帶(厚度為0.2mm,寬度為20mm） 兩層厚度為0.4mm</p><p>　　所以終于電纜外徑為

32、79.21mm</p><p>　　畫(huà)出電纜截面圖（纜芯畫(huà)到基本單位或單位為止）</p><p>　　如下所示：圖1、2、3、4</p><p><b>　　圖1 對(duì)絞線組</b></p><p>　　圖2 25對(duì)線組同心式絞合構(gòu)成一基本單位U</p><p>　　圖3 4個(gè)基本單位絞合成10

33、0超單位SD</p><p>　　圖4 由（1+6+11+15)x100結(jié)構(gòu)構(gòu)成纜芯</p><p>　　注：a）其中基本單位按全色譜排列 如表1所示</p><p>　　b）圖4中第一層扎藍(lán)白帶，第二層扎桔白帶，第三層扎綠白帶，第四層（最外層）扎棕白帶。在每層中超單位外的扎帶也按全色譜排列。</p><p>　　四、電纜傳輸參數(shù)的計(jì)算&l

34、t;/p><p>　　1、計(jì)算一次傳輸參數(shù)R、L、C、G</p><p>　　2、計(jì)算二次傳輸參數(shù)Z、，</p><p>　　公式為 (1) R=R[1+F(x)+]+R (/km)</p><p>　　其中對(duì)絞 P=1 ；</p><p>　　(2) L= (H/km)</p><

35、p>　　(3) C= (F/km)</p><p>　　(4) G= (S/km)</p><p>　　(5)Zc=|Zc| ，</p><p>　　其中 |Zc| = =（tg— tg）；</p><p><b>　　(6)</b></p><p&

36、gt;<b>　　(7)</b></p><p>　　計(jì)算過(guò)程用MATLAB 實(shí)現(xiàn)，計(jì)算程序如下：</p><p>　　當(dāng)f=800Hz時(shí)，</p><p>　　>> format long,fx;format long,gx; format long,hx; format long,qx;</p><p>

37、<b>　　>> f=800</b></p><p><b>　　>> fx=0;</b></p><p>　　>> gx=0.0002;</p><p>　　>> hx=0.0417;</p><p>　　>> qx=0.1;</p

38、><p>　　>> R=458.31*(1.1+fx+(gx*0.2054)/(1-hx*0.2054));</p><p>　　>> L=1.069*(4*log(1.092/0.32)+qx)*10^(-4);</p><p>　　>> C=1.069*2.056/(36*log(3.23))*10^(-6);</p>

39、<p>　　>> G=2*3.1415629*C1.68*10^(-4);</p><p>　　>> G=2*3.1415629*f*C*1.68*10^(-4);</p><p>　　>> Zc=sqrt(sqrt((R^2+(2*3.1416*f*L)^2)/(G^2+(2*3.1416*f*C)^2)));</p>&l

40、t;p>　　>>a=sqrt(0.5*(sqrt((R^2+(2*3.1416*f*L)^2)*(G^2+(2*3.1416*f*C)^2))+R*G-(2*3.14156*f)^2*L*C));</p><p>　　>>b=sqrt(0.5*(sqrt((R^2+(2*3.1416*f*L)^2)*(G^2+(2*3.1416*f*C)^2))-R*G+(2*3.14156*f)^

41、2*L*C));</p><p>　　>>Y11=atan(2*3.1416*f*L/R);</p><p>　　>>Y22=atan(2*3.1416*f*C/G);</p><p>　　>>Y1=Y11*180/3.14159;Y2=Y22*180/3.14159;Yc=0.5*(Y1-Y2)</p><p

42、>　　其中Yc為， a 為衰減常數(shù)， b為相移常數(shù)</p><p><b>　　輸出結(jié)果為：</b></p><p>　　>>R =5.041599900278064e+002</p><p>　　>> L=6.317555506345370e-004</p><p>　　>>

43、 C =5.207053978815870e-008</p><p>　　>> G =4.397107706381463e-008</p><p>　　>> Zc =1.387896298891078e+003</p><p>　　>> Yc =-44.814782723562139</p><p>　　&

44、gt;> a =0.256076469553357 </p><p>　　>> b=0.257651169789227</p><p><b>　　f=3400Hz時(shí)</b></p><p>　　f=3400; fx=0.00015; gx=0.000975; hx=0.0419; qx=

45、0.9999;</p><p>　　>>R =5.043023267216080e+002</p><p>　　>> L =6.317448606345370e-004</p><p>　　>> C=5.207053978815870e-008</p><p>　　>> G =1.8687707

46、75212122e-007</p><p>　　>>Zc =6.734374636289712e+002</p><p>　　>>Yc =-44.228746844839272</p><p>　　>>a =0.522617028480418</p><p>　　>>b =0.536699587

47、033608</p><p><b>　　f=50kHz時(shí)</b></p><p>　　f=50000; fx=0.003; gx=0.0010; hx=0.049; qx=0.997</p><p>　　>>R =5.056110239566360e+002</p><p>

48、　　>> L=6.314348506345370e-004</p><p>　　>> C=5.207053978815870e-008</p><p>　　>> G=2.748192316488414e-006</p><p>　　>> Zc =1.822139952853034e+002</p><

49、;p>　　>> Yc=-34.284177471565449</p><p>　　>> a=1.679471712849850</p><p>　　>> b =2.462561804872443</p><p><b>　　f=100kHz時(shí)</b></p><p>　　f=10

50、^5; fx=0.0092; gx=0.02; hx=0.06; qx=0.980;</p><p>　　>> R =5.102636818567547e+002</p><p>　　>> L=6.296175506345371e-004</p><p>　　>> C =5.207053978815

51、870e-008</p><p>　　>> G=5.496384632976829e-006</p><p>　　>> Zc=1.404796843711559e+002</p><p>　　>> Yc=-26.102213567547764</p><p>　　>> a =2.02288251

52、3360425</p><p>　　>> b=4.126959168521404</p><p><b>　　f=300kHz時(shí)</b></p><p>　　f=3*10^5; fx=0.07; gx=0.15; hx=0.16; qx=0.965;</p><p>　

53、　>> R =5.508230572403468e+002</p><p>　　>> L =6.280140506345370e-004</p><p>　　>> C =5.207053978815870e-008</p><p>　　>> G =1.648915389893049e-005</p>&l

54、t;p>　　>> Zc =1.153367483418404e+002</p><p>　　>> Yc=-12.471667931242145</p><p>　　>> a =2.446875644307924</p><p>　　>> b =11.052798167654535</p><p

55、><b>　　f=500kHz時(shí)</b></p><p>　　f=5*10^5; fx=0.13; gx=0.25; hx=0.22; qx=0.93;</p><p>　　>> R =5.883693129072530e+002</p><p>　　>> L=6.242725

56、506345369e-004</p><p>　　>> C =5.207053978815870e-008</p><p>　　>> G=2.748192316488414e-005</p><p>　　>> Zc =1.118788132871861e+002</p><p>　　>> Yc

57、=-8.344882302232904</p><p>　　>> a =2.659953499503628</p><p>　　>> b =18.107344758323070</p><p><b>　　f=800kHz時(shí)</b></p><p>　　f=8*10^5; fx=0.35;

58、 gx=0.42; hx=0.36; qx=0.83;</p><p>　　>> R =7.072439883246802e+002,</p><p>　　>> L =6.135825506345370e-004</p><p>　　>> C=5.207053978815870e-008</p>

59、<p>　　>> G=4.397107706381463e-005</p><p>　　>> Zc =1.099523745539593e+002</p><p>　　>> Yc =-6.452832660396588</p><p>　　>> a =3.240661856757793</p>

60、<p>　　>> b =28.595418260616281</p><p>　　f=1024kHz時(shí)</p><p>　　f=1.024*10^6; fx=0.48; gx=0.49; hx=0.41;</p><p>　　>> R =7.744986288093508e+002</p>&l

61、t;p>　　>> L=6.082375506345371e-004</p><p>　　>> C=5.207053978815870e-008</p><p>　　>> G=5.628297864168273e-005</p><p>　　>> Zc =1.091219276380957e+002</p&g

62、t;<p>　　>> Yc =-5.592549354465319</p><p>　　>> a =3.571172469757897</p><p>　　>> b =36.383370451956246</p><p>　　描點(diǎn)作出各參數(shù)頻率關(guān)系曲線</p><p>　　通過(guò)MATLAB描點(diǎn)

63、作圖得：</p><p>　　R、L、C、G曲線如圖5所示</p><p><b>　　圖 5</b></p><p>　　Z、，曲線如圖6所示</p><p>　　圖 6 </p><p><b>　　生產(chǎn)工藝要點(diǎn)</b></p><p&

64、gt;<b>　　絕緣生產(chǎn)工藝要點(diǎn)</b></p><p>　　首先必須合理選擇聚乙烯的發(fā)泡劑，并選用理想的絕緣料的配方</p><p>　　原材材料處理，干燥，去除固體雜質(zhì)，均勻混入各種配合劑</p><p>　　3）泡沫聚乙烯絕緣的擠出，a要注意擠出溫度，b選擇適當(dāng)?shù)哪＞撸琧進(jìn)行導(dǎo)線預(yù)熱，d擠出后進(jìn)行熱水分段冷卻</p>&l

65、t;p><b>　　對(duì)絞工藝生產(chǎn)要點(diǎn)</b></p><p>　　對(duì)絞時(shí)使用的設(shè)備叫對(duì)絞機(jī)，絞線徑為0.32mm，所以節(jié)距的絞合節(jié)距一般不大于100mm</p><p><b>　　成纜工藝要點(diǎn)</b></p><p>　　單位式成纜時(shí)，基本單位一般是在有退扭的情況下進(jìn)行成纜</p><p>

66、　　成纜后重疊繞包兩層帶狀絕緣材料</p><p>　　單位式電纜線芯組成的元件數(shù)量大，容易松散，因此成纜定性時(shí)采用的模具很重要，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡可能采用較多的模具對(duì)電纜進(jìn)行壓縮。</p><p><b>　　護(hù)套生產(chǎn)工藝要點(diǎn)</b></p><p>　　護(hù)套擠出的工藝要點(diǎn)與絕緣擠出工藝相似</p><p>　　原材材料

67、處理，干燥，去除固體雜質(zhì)，均勻混入各種配合劑</p><p>　　2）泡沫聚乙烯絕緣的擠出，a要注意擠出溫度，b選擇適當(dāng)?shù)哪＞?，c螺桿轉(zhuǎn)速，d擠出后進(jìn)行分段冷卻</p><p>　　原材料用量計(jì)算及電纜每公里重量計(jì)算</p><p><b>　　銅導(dǎo)體用量</b></p><p>　　M=v =x =5044.4 kg

68、</p><p><b>　　絕緣用聚乙烯用量</b></p><p>　　v = (d- d)x 1000 x 2 x 3300 x 80% , =0.950 g/cm</p><p>　　M= v = 1950 kg</p><p><b>　　鋁塑復(fù)合帶用量</b></p&g

69、t;<p>　　鋁塑復(fù)合帶內(nèi)徑為71.81 mm，外徑為72.41 mm （0.05mm復(fù)合層+0.2mm鋁+0.05mm復(fù)合層）</p><p>　　M= (d- d) x1000 x 2.7 x10 =152.9 kg</p><p>　　M=[ (d- d) + (d- d) ] x 1000 x 0.93 x10</p><p>　　=10

70、.53 kg </p><p><b>　　4、聚乙烯護(hù)套用量</b></p><p>　　護(hù)層采用DH黑色低密度聚乙烯護(hù)套料，取密度為 0.910 g/cm</p><p>　　內(nèi)襯層內(nèi)徑為72.41 mm，外徑為74.41 mm；外護(hù)層內(nèi)徑為75.21 mm，外徑為79.21 mm</p><p>　　所以體積v =

71、[ (d- d) + (d- d) ] x 1000</p><p>　　M= v = 649.61 kg</p><p><b>　　5、鎧裝鋼帶用量</b></p><p>　　鋼帶內(nèi)徑為74.41mm，外徑為75.21mm</p><p>　　v = (d- d) x1000 ， = 7.90 g/

72、cm</p><p>　　M= v =742.67 kg</p><p><b>　　石油膏重量</b></p><p>　　M=（D—x 2 x 3300）x1000x 90% x 0.96 x10=1228kg</p><p><b>　　整體電纜重量</b></p><p