通信电缆课程设计

聚烯烃绝缘聚烯烃护套室内通信电缆设计任务书一·设计任务及要求所设计的电缆型号及规格：HYA×1000×2×0.5(聚乙烯绝缘的介电常数为=2.3，tanɡ=2×10¯4)全色谱单位式结构工作电容52±2nf/km二·结构元件的选择：㈠铜导体的性能要求及公差铜导体采用3952—2008《电工用圆铜杆》规定的圆铜杆制造。

制造绕组用的细铜线，应选用优质铜杆。

其性能指标如下表：铜导体公差为±0.005mm其计算用物理参数：密度： 8.89g/c㎡; 线胀系数：17×10-60c-1㈡选用绝缘材料及性能要求：绝缘采用高密度聚乙烯，绝缘结构为实心聚烯烃，绝缘赢连续第挤包在导体上，并具有完整性，绝缘厚度应使成品电缆符合规定的电气要求，绝缘线芯应采用颜色识别标识，颜色应符合GB6995.2规定。

绝缘线芯颜色应补迁移。

㈢缆芯由若干个单位绞合而成。

次单位或基本单位的排列应顺层顺序，第1个次单位或基本单位在最内层，顺序方向与基本单位绝缘线芯的顺序方向一致。

采用100对单位，100对单位有4个25对基本单位星绞而成组成基本单位有25个线对通过同心式绞合而成。

基本单位中所有线对的绞合节距应不相同。

线芯应包覆非吸湿性的绝缘带，并可在外面用非吸湿性丝带扎紧，包袋应具有足够的隔热性能和机械强度，以防绝缘线芯粘结和变形、损伤。

缆芯的结构形式为（2+10）×100基本单位绝缘线芯色谱符合下表⑷线芯包带‘铝塑复合带外部护层结构及材料的选择线芯包带采用0.2mm后的聚乙烯薄膜，铝塑复合带的标称厚度为0.27±0.038mm，铝带应双带复合塑性聚合物薄膜，薄膜厚度0.058±0.038mm，复合带不轧纹，聚乙烯中应含有（2.6±0.25）%的碳黑，碳黑分布均匀。

三·结构设计：⑴据导电线芯直径·工作电容以及电缆的有效直径（D=d1√2nk）确定标称绝缘厚度及公差：⑵设∆=0.18mm λ1=1.005λ2=1.008 λ3=1.008 λ4=1.04D=32.24mm⑶λ=λ1λ2λ3λ4=1.005×1.008×1.008×1.04=1.062计算等效介电常数Εd;(D2−2nd1)=286.42mm2；S1=π4(d12−d2)×2n=422.39mm2；S2=π4=1.774Εd=ε1S1+ε2S2S1+S2ψ=(d1+d2−d )2−a 2(d2+d1−d )2+a 2;d2=2d1; d1=d+2∆; a=d+2∆=d1;经计算ψ=0.722 工作电容С=λεD×10-6ln(2adψ)36=52×10-9F KM ⁄符合条件。

同理可求得：当∆=0.19时 С=49.52×10-9F KM ⁄当∆=0.17时С=54×10-9F KM ⁄所以：绝缘厚度∆=0.19±0.02mm2选择和计算队绞节距3 确定线芯尺寸及包带外径；线芯尺寸;D= d1√2nk=32.24。

包袋外径D0=32.24+2×0.2=32.64mm（包带采用0.2mm厚的聚酯薄膜）铝塑复合带外径D1=D0+2×0.27=33.58mm4 确定护层尺寸和电缆外径；护层采用铝塑复合带标称直径为0.27mm，铝塑复合带不轧纹。

护层采用低密度聚乙烯护套吗，厚度为0.3mm电缆外径为D2=D0+2×0.2+2×0.27=39.58mm。

5 电缆截面图（最小单位25对基本单位）；电缆截面图四．电缆传输参数的计算㈠一次参数计算；电阻RR=R0+R- ; R0=2λρls（欧）R-=R集-+R金。

回路有效电阻的计算公式；R=R0[1+F(X)+PG(X)(da)21−H(X)(da)2](Ω/KM)式中 R0——回路直流电阻值(Ω/KM)d——导电线芯直径（mm）a——回路两导线中心间距离（mm） P─各种四线组的修正系数X─kd2，k=√ωμσ为涡流系数F(X) G(X).H(X)─均为x的特定函数；电感对称电缆回路的总电感：L=λ[4ln2a−d d+Q(X)]×10-4(H/KM)式中 λ─总的绞合系数a ——回路两导线中心间距离（mm ） d ——导电线芯直径（mm ） Q(X) 为x 的特定函数 电感的计算如下电容；多芯电缆，工作电容计算公式；C = λε×10−436ln(2adψ)（F/KM）式中λ---总的绞合系数；εD---组合绝缘介质的等效介质常数；a---回路两导线中心间距离（mm）d---导电线芯直径（mm）；ψ—由于接地金属套和邻近导线产生影响而引用的修正系数，当距离相当大时ψ=1，式中ψ=(d2+d1−d)2−a2(d2+d1−d)2+a2电容的计算如下52×10-9F/KM绝缘电导 G;G=G0+G-;G0=1R绝可忽略；G-=ωC tan−1σ；绝缘电导的计算公式；G≈G-=ωC tan−1σ;(S/KM)式中ω---角频率，ω=2πf，f为频率（hz）C---回路工作电容（F/KM）tan−1σ--- 组合绝缘介质的等效介质损耗正切值。

Tan−1σ=εKSK tanσK+εGSG tanσGεKSK+εGSG式中εK---空气的相对介电常数，等于1；Εg---介质的相对介质常数；SK----空气所占的截面积；SG----介质所占的截面积；tanσk----空气的介质损耗角正切值正切值，等于0；tanσG---介质的损耗角正切值。

经计算tanσ=1.54二次参数计算；波阻抗Z C;波阻抗Z C与一次参数及频率的关系可按下列式计算；Z C =|ZC |e −iφ=√R+JWLG+JWC =√R2+W 2L 2G 2+W 2C24e−iφ1−φ22因此ZC =√R2+W 2L2G 2+W 2C24Φc=φ1−φ22φ1=tan −1WLR;φ2=tan −1WCR;1，在直流时（f=0）Z C=|ZC |=√R G;Φc=0； 2， 在音频时（f ≤800hz ）因频率较低，电缆回路中感抗较小相对于回路有效电路电阻可以忽略，同时因绝缘电导G 与wc 比较也可以不考虑，即 R ≧WL 和G ≦WC,这是Z C ≈√RJWC =√RWC e −i45; |Z |≈√RWC ψC ≈-45o3，在高频时（f>30khz ）因频率高,回路的一次参数间存在下列关系;ωL ≧R,ωC ≧G.则Z C =|ZC | ≈√LC ;ψC ≈0o ;衰减常数和相移常数的计算衰减常数 α=√12[√(R 2+ω2L 2)(G 2+ω2C 2) +(RG −ωLC 2)];相移常数β=√12[√(R2+ω2L2)(G2+ω2C2)−(RG−ωLC2)]在直流时(f=0);α=√RG ,β=0;2.在音频时（f≤800khz）在此频率范围内，R≧ωl,G≧ωC, 可略去ωl和G，则α=√WCR2;β=√WCR2;3.在高频时（ff>30khz）在高频时，ωL≧R,ωC≧G所以α=R2√C2+G2√LC;β=ω√LC;二次参数的计算结果如下一．绝缘生产工艺要点；导电线芯的绝缘是为了防止电缆内各单位导电线芯之间的接触，保证电磁波的顺利传输，同时还可以使线芯的相互位置固定，减少回路之间的串音。

绝缘材料要求有稳定而优良的电气性能，良好的柔软性和一定的机械强度，同时也要求易于加工。

绝缘应连续地挤包在导体上，并且有完整性，绝艳厚度使成品电缆符合规定的电气性能要求。

绝缘完整性采用直流火化实验检验，试验电压为1.5-6kv。

每12km绝艳线芯上允许有一个小孔或类似的缺陷。

当针孔或缺陷超过规定时，允许修复，修复后的绝缘线芯应满足条件规定。

绝艳线芯应采用颜色识别标志。

绝艳线芯颜色应补迁移。

二．对绞生产工艺要点；对绞组；分别称作a 线和b线的两根不同颜色的绝缘线芯均匀的绞合成线对.成品电缆中任意对的的绞合节距在3m长度上测得的算术平均值应不大于155mm。

对绞节距的选择原则如下；1，最大节距应不大于155mm，最小节距应不小于30mm。

2，相邻节距差要大，而且节距差要均匀。

节距差的计算公式；∆=1h1−1ℎ2，1ℎ2−1ℎ3， (1)ℎ24−1ℎ25。

三成缆工艺要点①电缆端别规定；a除20 对及以下的电缆外，电缆应分端别。

面向电缆端头，如组成缆芯的单位或基本单位的色谱顺序为顺时针方向，则此端为A端，另一端为B端。

b电缆A端端头应用红色标志，电缆B=端端头应用绿色标志。

②撕断绳a 根据双方的协议，可以在电缆内放置撕断绳。

b 撕断绳应不吸湿，不吸油，连续的贯穿整根电缆。

为了保证开启护套时撕断绳裂伤不断裂，撕断绳应具有足够的强度。

四护套生产工艺要点①铝塑复合带；a铝塑复合带的铝带标称厚度应为0.20mm，铝带应双面复合塑性聚合物薄膜。

铝塑复合带可以轧纹也可以不轧纹。

b铝塑复合带总包重叠部分宽度应不小于6mm。

小直径（电缆直径9.5mm以及下）电缆的纵包重叠部分宽度应不小于履带中心线圈周长的20%。

c铝塑复合带连续性；铝塑复合带可以接连。

接续是，应先去除塑性聚合物，并净化金属表面，使铝带接头的机械，电气性能良好，其抗张强度应不小于相邻段同样长度无接续铝塑复合带抗张强度的80%，接续后应恢复接续出的塑性复合物层。

②聚乙烯套a 聚乙烯套应采用低密度或中密度聚乙烯。

聚乙烯应含有（2.6±0.25）%的炭黑，炭黑分布应均匀。

b。

聚乙烯套应粘附在铝塑复合带上，两者之间的剥离强度应不小于0.8N/MM.含非填充式电缆及有内护套的填充式电缆的铝塑复合带重叠部分。

c。

聚乙烯护套应表面光滑平整，不应有空洞，裂缝，凹陷等缺陷。

d。

聚乙烯套的机械物理性能应符合下表规定。

六.原材料用量计算机每公里质量的计算（一）铜导体用量绞入系数λ=1.062；每公里单根铜导体的长度l=1000×1.062=1062m；600对铜导体总长度L=600×2×1062=1.27×106m；(0.4×10)2×1.27×106=0.159m3铜的总体积V=π4铜的总重量M1=ρ.V=8.89×0.159×106×10-3=1.41×103kg（二）绝缘用聚乙烯用量绝缘采用的高密度聚乙烯；单根铜导体的聚乙烯绝缘长度与铜导体长度相同1062m；(d12−d2)=0.328×10-3m3；单根聚乙烯绝缘的横截面积S=π4聚乙烯绝缘的总体积V=0.0.328×10-6×1062×2×900=0.627m3;聚乙烯绝缘的总重量为M2=ρ.V=0.941×0.627×106×10-3=0.59×103kg （三）铝塑复合带用量铝塑复合带宽度B=3.14×(D+t)×sinα/(1−k);式中 B –铝塑复合带的宽度；D-绕包前的直径；t-复合带厚度Sinα-绕包角度α的正弦值；K-绕包搭盖率（k>0）取α=35o；k=0.10 t=0.27 D=32.24+0.2×2=32.64mm；则B=3.14×(32.64+0.27)×sin351−0.10=65.37mm选用65.77mm宽的铝塑复合带；铝塑复合带长度为L=1000/sinα=1743.38m；铝的总体积V=0.03M3铝的总质量M=ρ.V=2.703×0.03×106×10-3=0.08×103kg；PE的总体积V=1743.38×0.06577×0.07×10-3=0.00704M3;PE的总质量M=ρ.V=0.941×0.00704×103=6.62kg；铝塑复合带的总质量M3=M+M=86.62kg；（四）聚乙烯护套的质量聚乙烯护套采用低密度聚乙烯；低密度聚乙烯密度为ρ=0.925g/cm3聚乙烯护套的横截面积S=π4(D2−D02)=0.368m3由于聚乙烯护套内含有少量的碳，经计算聚乙烯护套密度应采用ρ=0.93g/cm；聚乙烯护套的重量M4=0.93×0.368×106×10-3=0.342×103kg每公里电缆的总质量；M=(1.41+0.59+0.0862+0.342)×103=2.43×103kg。