Конструктивный расчет кабеля.

Конструктивный расчет кабеля заключается в расчете размеров всех элементов, входящих в состав кабеля.

Прежде всего, по заданному значению диаметра внутреннего проводника и исходя из нормируемого значения волнового сопротивления Zв=75 Ом, определяется внутренний диаметр внешнего проводника.

, (6.1)

где e - эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость изоляции;

d - диаметр внутреннего проводника, мм;

D - внутренний диаметр внешнего проводника, мм.

Значение D определяется из приведенного выше уравнения (6.1) при значении волнового сопротивления Zв=75 Ом по формуле:

, мм. (6.2)

Следовательно, внутренний диаметр внешнего проводника равен:

мм.

Для коаксиальных пар среднего размера применяется шайбовая полиэтиленовая изоляция, для малогабаритных КП применяется баллонно-полиэтиленовая изоляция.

Наружный диаметр КП среднего размера определяется по формуле:

, мм, (6.3)

где t - толщина внешнего проводника, мм;

tэ - общая толщина экрана из двух стальных лент, мм;

tи - толщина изоляционного слоя поверх экрана, мм.

Для КП среднего размера t=0,3 мм, экран выполнен из двух стальных лент толщиной по 0,15 мм каждая, изоляция выполнена из двух лент бумаги К-120 толщиной по 0,12 мм каждая. Таким образом, наружный диаметр КП среднего размера равен:

мм.

Поскольку выбранный нами кабель содержит малогабаритные КП, то после нахождения наружного диаметра КП среднего размера необходимо определить наружный диаметр малогабаритной КП из соотношения:

мм. (6.4)

Затем, определим внутренний диаметр внешнего проводника малогабаритной КП.

, мм. (6.5)

Для малогабаритной КП толщина внешнего проводника t=0,1 мм, экран выполнен из двух стальных лент толщиной по 0,1 мм каждая, внешняя изоляция выполнена из поливинилхлоридной ленты толщиной 0,23 мм. Следовательно, внутренний диаметр внешнего проводника малогабаритной КП равен:

мм.

Из выражения (6.1) при Zв=75 Ом и e=1,22 определим диаметр внутреннего проводника малогабаритной КП.

(6.6)

Диаметр скрученного сердечника, состоящего из четырех КП одинакового размера определяется по формуле:

мм. (6.7)

Коаксиальный кабель типа МКТ-4 содержит пять симметричных групп. Диаметр симметричной группы кабеля, содержащего четыре КП одинакового размера будет составлять:

мм. (6.8)

Затем определим диаметр изолированной жилы симметричной группы:

мм. (6.9)

Диаметр токопроводящей жилы определяется как:

мм. (6.10)

Поскольку do < 0,7 мм, то в качестве симметричной группы следует взять пару и тогда диаметр изолированной жилы симметричной пары будет:

мм (6.11)

Диаметр голой жилы симметричной пары

мм. (6.12)

Толщина изоляции жилы симметричной пары

мм. (6.13)

Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией определяется по формуле:

, мм, (6.14)

где n - число лент поясной изоляции;

Dn - толщина одной ленты, мм.

В качестве защитной оболочки кабеля применим выпрессованную 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:

мм.

По определенному по формуле (6.14) диаметру кабельного сердечника под оболочкой определим толщину гладкой алюминиевой оболочки из [1, табл. 3.5]. Толщина алюминиевой оболочки в нашем случае tоб=1,2 мм.

Поскольку алюминий подвержен электрохимической коррозии, алюминиевую оболочку надежно защищают полиэтиленовым шлангом с предварительно наложенным слоем битума.

В курсовом проекте для кабельной магистрали используются малогабаритные коаксиальные кабели трех типов:

1. голые, для прокладки в кабельной канализации в черте населенных пунктов;

2. бронированные стальными лентами, для прокладки непосредственно в грунт;

3. бронированные круглыми проволоками, для прокладки через судоходные реки.

Диаметр голого кабеля с алюминиевой оболочкой покрытой полиэтиленовым шлангом определяется по формуле:

мм, (6.15)

где tоб - толщина оболочки голого кабеля, мм.

tш - толщина полиэтиленового шланга определенная из табл. 3.6[1]

tш=2,2 мм.

Диаметр бронированного кабеля можно определить как:

мм, (6.16)

где tоб - толщина оболочки бронированного кабеля, мм;

tпод - толщина подушки под броней, мм;

tбр - толщина брони, мм.

Кабели могут иметь различные защитные покровы. Для кабеля бронированного стальными защитными лентами толщина алюминиевой оболочки tоб=1,2 мм.

Из [2, табл.1.27] выберем защитный покров типа БпШп с повышенной коррозионной стойкостью, который имеет подушку типа п толщиной tпод=2,5мм. Кабель бронирован двумя оцинкованными стальными лентами толщиной 0,5мм каждая. Таким образом tбр=1мм. Толщину наружного покрова по броне определим из [2, табл. 1.29]. В нашем случае она составляет tнар=1,7мм.

Диаметр кабеля бронированного стальными лентами

мм.

Для прокладки через судоходные реки применяется кабель бронированный круглыми проволоками диаметром 4 мм, tбр=4 мм. со свинцовой оболочкой. В этом случае диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией из 4 лент кабельной бумаги К-120 толщиной 0,12 мм будет равен

мм.

Применим защитный покров типа К с подушкой толщиной tпод=2 мм, свинцовой оболочкой толщиной tоб=2 мм и наружным покровом толщиной tнар=2 мм.

Диаметр кабеля бронированного круглыми проволоками

мм.

Согласно номенклатуре приведенной в [2, табл.] при проектировании магистрали будут использованы кабели следующих типов:

1. МКТАШп-4 с малогабаритными коаксиалами с баллонной изоляцией в алюминиевой оболочке с защитным покровом типа Шп, для прокладки в кабельной канализации.

2. МКТАБпШп-4 с малогабаритными коаксиалами бронированный стальными лентами с защитным покровом типа БпШп, для прокладки в грунт.

3. МКТСК-4 с малогабаритными коаксиалами бронированный стальными проволоками в свинцовой оболочке, для прокладки через судоходные реки.

На рис. 6.1 показан поперечный разрез малогабаритного коаксиального кабеля типа МКТС-4.