Выбор системы передачи и кабеля.
Выбор системы передачи и кабеля производится в соответствии с рассчитанным общим числом каналов Nоб и исходя из технико-экономических соображений.
На магистральных и внутризоновых кабельных линиях связи используются, как правило, четырехпроводная схема организации связи, при которой различные направления передачи осуществляются по разным двухпроводным цепям в одном и том же спектре
частот. При этом способ организации связи по коаксиальному кабелю – однокабельный, т.е. цепи приема и передач расположены в одном кабеле, а по симметричному кабелю – двухкабельный, при котором цепи каждого направления передачи расположены в отдельном кабеле.
Поскольку рассчитанное число каналов Nоб = 2184, то выбираем цифровую систему передачи (ЦСП) с временным разделением каналов типа ИКМ-1920 и кабель типа КМ-4 с четырьмя среднегабаритными коаксиальными парами (КП).
При четырехпроводной однокабельной схеме организации связи по четырем коаксиальным парам (две в прямом и две в обратном направлении) будут работать две ЦСП типа ИКМ-1920. Всего будет организовано 3840 каналов, 1656 из них будут резервными (41%).
Параметры ЦСП типа ИКМ-1920:
скорость передачи – 140 Мбит/сек;
затухание усилительного (регенерационного) участка – 55 дБ;
расстояние между ОРП – 240 км.
Исходные данные к проектированию магистрали.
Диаметр центрального проводника среднегабаритной коаксиальной пары – d = 2,9 мм;
Эквивалентная диэлектрическая проницаемость – εэ = 1,07;
Испытательное напряжение изоляции симметричных четверок по отношению к оболочке – Uисп = 2,2 кВ;
Расстояние между участками сближения ЛЭП и ЛС – а1 = 65 м, а2 = 70 м, а3 = 130 м, а4= 110 м;
Длины участков сближения - ℓ1 = 10 км, ℓ2 = 4 км, ℓ3 = 6 км;
Ток короткого замыкания – I = 3,3 кА;
Средняя продолжительность гроз – Т = 45 ч;
Удельное сопротивление грунта – ρгр = 0,6 кОМ∙м;
Коэффициент экранирования троса – SТ = 0,36.
Конструктивный расчет кабеля.
Конструктивный расчет кабеля заключается в расчете размеров всех элементов, входящих в состав кабеля.
По заданному значению диаметра внутреннего проводника и исходя из нормируемого значения волнового сопротивления Zв = 75 Ом, определяется внутренний диаметр внешнего проводника.
| Zв = | ∙ ln | D | , | (6.1) | |
| √ε | d |
где ε - эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость изоляции;
d – диаметр внутреннего проводника, мм;
D – внутренний диаметр внешнего проводника, мм.
Значение D определяется при Zв = 75 Ом по формуле (6.2) в мм:
| Zв√ε | |||
| D = d ∙ e | (6.2) |
Следовательно, внутренний диаметр внешнего проводника равен:
| 75√1,07 | |||
| D =2,9 ∙ e | = 10,57 мм |
Для коаксиальных пар среднего размера применяется шайбовая полиэтиленовая изоляция. Наружный диаметр КП определяется по формуле:
Dкп = D + 2 ∙ (t + tэ + tu), (6.3)
где t – толщина внешнего проводника, мм; t = 0,3
tэ – общая толщина экрана из двух стальных лент, мм; tэ = 2 ∙ 0,15
tu – толщина изоляционного слоя поверх экрана, мм. Изоляция выполнена из двух
лент бумаги К-120 толщиной по 0,12 мм каждая. tu = 2∙ 0,12
Dкп = 10,57 + 2∙ (0,3 + 2∙ 0,15 + 2∙ 0,12) = 12,25 мм
Схема расположения коаксиальных пар.
Диаметр скрученного сердечника, состоящего из четырех КП одинакового размера определяется по формуле:
Dскр = 2,41 ∙ Dкп = 2,41 ∙ 12,25= 29,52 мм (6.4)
Коаксиальный кабель типа КМ-4 содержит пять симметричных групп. Диаметр симметричной группы кабеля, содержащего четыре КП одинакового размера будет составлять:
dc = 0,41∙ Dкп = 0,41 ∙ 12,25 = 5,02 мм (6.5)
Определяем диаметр изолированной жилы симметричной группы:
| du = | dc | = | 5,02 | = 2,08 мм | (6.6) |
| 2,41 | 2,41 |
Диаметр токопроводящей жилы определяем как половину общего диаметра жилы:
do = 0,5 ∙ du = 0,5 ∙ 2,08 = 1,04 мм (6.7)
Поскольку dо>0,7 мм, то в качестве симметричной группы используем четвертку.
Толщина изоляции жилы: tu = 0,5∙do = 0,5∙1,04 = 0,52 мм
Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией:
Dкс = Dскр + 2 ∙ n ∙ ∆n, (6.8)
где n – число лент поясной изоляции;
∆n – толщина одной ленты, мм.
В качестве защитной оболочки кабеля применим алюминиевую оболочку, обладающую рядом преимуществ, таких как легкость, дешевизна и высокие экранирующие свойства. Для кабеля с алюминиевой оболочкой поясная изоляция выполняется из 6 – 8 лент кабельной бумаги К-120, толщиной 0,12 мм каждой ленты. Итак, диаметр кабельного сердечника равен:
Dкс = 29,52 + 2 ∙ 8 ∙ 0,12 = 30,96 мм
По определенному по формуле (6.8) диаметру кабельного сердечника под оболочкой определим толщину гладкой алюминиевой оболочки из [1,табл.3.5]. Толщина алюминиевой оболочки в нашем случае tоб = 1,45 мм.
Поскольку алюминий подвержен электрохимической коррозии, алюминиевую оболочку надежно защищают полиэтиленовым шлангом с предварительно наложенным слоем битума.
В курсовом проекте для кабельной магистрали используются магистральные коаксиальные кабели трех видов:
1) голые, для прокладки в кабельной канализации;
2) бронированные стальными лентами, для прокладки непосредственно в грунт;
3) бронированные круглыми проволоками, для прокладки через судоходные реки.
Диаметр голого кабеля определяем по формуле:
Dк = Dкс + 2tоб + 2tш = 30,96 + 2 ∙ 1,45 + 2 ∙ 3 = 39,86 мм (6.9)
где tоб – толщина оболочки голого кабеля, мм;
tш – толщина полиэтиленового шланга определенная из [1,табл.3.6], tш = 3 мм.
Диаметр бронированного кабеля определяем по формуле:
Dк = Dкс + 2tоб + 2(tпод + tбр + tнар), (6.10)
где tоб – толщина оболочки бронированного кабеля, мм. Для кабеля бронированного
стальными защитными лентами tоб = 1,4 мм;
tпод – толщина подушки под броней (1,5 – 2 мм);
tбр – общая толщина брони, tбр = 1 мм - толщина брони из двух оцинкованных стальных
лент, толщиной 0,5 мм каждая;
tнар – толщина наружного защитного покрова (2 мм).
Dк = 30,96 + 2 ∙ 1,4 + 2(2 + 1 + 2) = 43,76 мм
Для прокладки через судоходные реки применяется кабель бронированный круглыми проволоками диаметром tбр = 4 мм., tоб = 2 мм.
Диаметр кабеля бронированного круглыми проволоками:
Dк = 30,96 + 2 ∙ 2 + 2(2 + 4 + 2) = 50,96 мм
Чертеж поперечного разреза кабеля.
Таким образом, в курсовом проекте используем следующие типы кабелей:
1). КМАШп-4 с четырьмя среднегабаритными коаксиальными парами с шайбовой полиэтиленовой изоляцией в алюминиевой оболочке с защитным покровом типа Шп, для прокладки в кабельной канализации.
2). КМАБпШп-4 с четырьмя среднегабаритными коаксиальными парами с шайбовой полиэтиленовой изоляцией в алюминиевой оболочке, бронированный стальными лентами с защитным покровом типа БпШп, для прокладки в грунт.
3). КМАКпШп-4 с четырьмя среднегабаритными коаксиальными парами с шайбовой полиэтиленовой изоляцией в алюминиевой оболочке, бронированный стальными проволоками с защитным покровом типа КпШп, для прокладки через судоходные реки.