通信电缆.doc

哈 尔 滨 理 工 大 学

通信电缆课程设计

题 目： HYA1200×2×0.4 市内通信电缆 院、 系： 哈理工荣成电气系 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 系 主 任：

2012年 8月 31日

聚烯烃绝缘聚烯烃护套室内通信电缆

一、设计任务及要求：

1、所设计的电缆型号及规格：HYA1200×2×0.4聚烯烃绝缘聚烯烃护套室内通信电缆（聚乙烯绝缘的介电常数εr=2.3 ，tanδ=2×10- 4 ；） 2、全色谱单位式结构 3、工作电容52±2nF/km

二、结构元件的选择：

1、铜导体的性能要求及公差 ：铜导体应符合GB/T3953-2009《电工圆铜线》中TR型软圆铜线的要求，连接处的抗拉轻度应不低于相邻不接处的85%，断裂拉伸率D(标称直径)0.4mm以下不低于10%，0.4mm以上不低于15%，密度8.89g/cm3,导线直径公差±0.004mm。20度时线芯直径0.4mm直流电阻不大于148.0/KM。

2、选用绝缘材料及性能要求：采用实心高密度聚乙烯，材料超净，没有杂质引入。并按照全色谱标明绝缘线的颜色。把单根绝缘线按照不同的节距扭绞成对，并进行科学的配置；以最大限度减少串音，并采用规定的色谱组合以便识别线对。

3、线芯结构及色谱的确定：以25对为基本单位，25线对的基本单位也可由12对和13对5个子单位组成，50对超单位由二个12对和二个13对个单位组成，100对超单位由四个25对基本单位组成，每个单位都用规定色谱的扎带分开，100对及以上的电缆加有1%的备用线对，但最多不超过10对。基本单位中25对线芯用色带进行区分，其中a线为白、红、黑、黄、紫，b线为蓝、桔、绿、棕、灰。 4、线芯包带、铝塑复合带，外部护层结构及材料的选择：聚酯薄膜厚度0.2mm，铝塑复合带厚度0,27mm，聚乙烯护套厚度3mm,添加碳黑含量（2.6±0.25）%。

三、结构设计：

1、根据导电线芯直径、工作电容以及电缆有效直径（D=d12nk）确定标称绝缘厚度及公差 △ =0.18mm：

d1d20.42×0.18=0.76 mm

D=d12nk=0.76×212001.5=45.6 mm 3.143.142

45.620.76221200=544.1 mm

44443.14sG2n(d12d2)21200(0.7620.42)786.76mm244ss544.12.3786.76rKkGG1.769sKG544.1786.76skD2d122n=

(3d1d)2a2(30.760.4)20.7620.72(3d1d)2a2(30.760.4)20.7621.0621.769106c52nF/KM2a20.7636ln()36ln(0.72)d0.4△ =0.195mm:

d1d20.42×0.195=0.79 mm

r106D=d12nk=0.79×212001.5=46.8mm sksG4D24d122n=587.9 mm2

3.1421200(0.7920.42)874.36mm244ss587.92.3874.36rKkGG1.777sKG587.9874.362n(d12d2)(3d1d)2a2(30.780.4)20.7820.722222(3d1d)a(30.780.4)0.78 1.0621.777106c50nF/KM2a20.7936ln()36ln()0.72)d0.4r106△=0.165mm:

d1d20.42×0.165=0.73 mm

D=d12nk=0.73×212001.5=43.8mm sk4D24d122n=501.99 mm

2

3.1421200(0.7320.42)702.54mm244ss501.992.3702.54rKkGG1.758sKG501.99702.54sG2n(d12d2)(3d1d)2a2(30.730.4)20.7320.715(3d1d)2a2(30.730.4)20.7321.0621.758106c54nF/KM2a20.7336ln()36ln()0.715)d0.4根据导电线芯直径、工作电容以及电缆有效直径（D=d12nk）确定标称绝缘厚度及公差为0.18±0.015mm 。 2、选择和计算对绞节距

节距单位（mm） 序号 颜色 手册 线径（0.32 0,4 0.5） 1 2 3 4 白蓝 白桔 白绿 白棕 51 85 68 118 50.80 84.84 68.07 119.38

r1065 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

白灰 红蓝 红桔 红绿 红棕 红灰 黑蓝 黑桔 黑绿 黑棕 黑灰 黄蓝 黄桔 黄绿 黄棕 黄灰 紫蓝 紫桔 紫绿 紫棕 紫灰 99 60 132 95 56 142 82 106 65 88 123 73 54 102 71 114 63 76 58 92 127 99.82 65.45 134.37 95.25 55.63 140.21 108.97 81.97 65.28 88.14 123.95 74.17 63.09 104.14 71.12 114.81 62.99 77.98 58.42 91.95 128.78 3、确定线芯尺寸及包带外径 线芯尺寸D=45.6mm 聚酯薄膜扎带厚度0.2mm

包带外径=D+2×0.2=46mm 4、确定护层尺寸及电缆外径

铝带厚度0.2mm ，铝塑复合带厚度0.27mm 铝塑复合带外径D1=D+2×0.2+2×0.27=46.54mm 聚乙烯护套厚度3mm

电缆外径D2= D+2×0.2+2×0.27+2×3=52.54mm

5、画出电缆截面图（线芯画到基本单位或超单位为止）

超单位100对25+3（12+13）

四、电缆传输参数的计算：

、计算一次传输参数R、L、C、G

1d2PG(X)()aRR01F(X)R金d21H(X)()a

RO回路直流电阻值d-导电线芯直径a-回路两导线中心间距离P各种四线组的修正系数

x-kd，k=为涡流系数2F(X)G(X)H(X)均为涡流系数2a-dL4ln+Q(x)104d总的绞合系数a=回路两导线间的距离d=导电线芯直径Q(x)-为=kd的特定系数2Gctan-角频率=2f，f为频率c-回路工作电容tan-组合绝缘介质的等效介质损耗角正切值

80008000R01.0620.01748295.6/km

d23.140.42ksktank+GsGtanG1544.102.3786.762104tan=1.54104ksk+GsG1544.12.3786.76频率f(HZ)800 3400 50k 100k 300k 500k 800k 1024kK=0.601 1.238 4.794 6.761 11.63 15.02 18.99 20.63kd）0.120 0.247 0.959 1.343 2.326 3.010 3.798 4.1262F（）7.83710-51.61410-40.00479 0.0193 01417 .0.319 0.6029 0.7244X（G(）0.000975 0.000484 0.01402 0.0522 0.2523 0.406 0.5497 0.6054

H（）0.04177 0.0418 0.0521 0.0798 0.2302 0.349 0.4458 0.4753Q（） 0.9999 0.9999 0.9972 0.9901 0.9297 0.8484 0.7138 0.7183 R/KM 295.65 295.69 298.28 306.05 361.52 430.11 530.10 572.35800HZ时 -82a-d4-4L4ln+Q(x)105.210(H/KM)Gctan=410(S/KM)d3400HZ时2a-dL4ln+Q(x)1045.210-4(H/KM)Gctan=1.71107(S/KM)d50KHZ时2a-dL4ln+Q(x)1045.210-4(H/KM)Gctan=2.52106(S/KM)d100KHZ时-62a-dL4ln+Q(x)1045.1910-4(H/KM)Gctan=5.0310(S/KM)d300KHZ时2a-dL4ln+Q(x)1045.1310-4(H/KM)Gctan=1.51105(S/KM)d500KHZ时2a-dL4ln+Q(x)1045.0410-4(H/KM)Gctan=2.52105(S/KM)d800KHZ时2a-dL4ln+Q(x)1044.9010-4(H/KM)Gctan=4.02105(S/KM)d1024KHZ时42a-d4-4L4ln+Q(x)104.8510(H/KM)Gctan=5.1510(S/KM)d

电容C与频率无关，不随频率变化。

2、计算二次传输参数ZC、、

分别计算频率在800HZ、3400HZ、50KHZ、100KHZ、300KHZ、500KHZ、800KHZ、1024KHZ时的二次传输参数ZC、、。

800HZ时

cR20.1965(NP/KM)0.1965(rad/KM)Zc=cR2

R1.064103C 3400HZ时

222RLZC42516G2C21212RR22L2G22C2RG2LC0.39(NP/KM)

2L2G22C2RG2LC0.42(rad/KM)250KHZ时

ZCL100CRCGL1.478(NP/KM) 2L2CLC1.63rad/KM100KHZ时ZCL99.9CRCGL1.48(NP/KM)2L2C

LC3.26rad/KM300KHZ时ZCL99.3CRCGL1.489(NP/KM)2L2CLC9.73（rad/KM）500KHZ时ZCL98.45C

RCGL1.50(NP/KM)2L2CLC16.1(rad/KM)800KHZ时ZCL97CRCGL1.52(NP/KM)2L2C

LC25.36rad/KM1024KHZ时ZCL96.58CRCGL1.53(NP/KM)2L2C

LC32.3rad/KM频率f(HZ) 800 3400 50K 100K 300K 500K 800K 1024KZC 1.064103 516 100 99.9 99.3 98.45 97.0 97.58 (NP/KM)0.1965 0.39 1.478 1.48 1.49 1.50 1.52 1.53 (rad/KM0.1965 0.42 1.63 .26 9.73 16.1 25.36 32.3

3、描点作出各点参数的频率关系曲线

（1）单位长度电缆回路的有效电阻R的频率关系曲线

（2）单位长度电缆回路的电感L的频率关系曲线

（3）单位长度电缆回路的电导G的频率关系曲线

（4）波阻抗Zc的频率关心曲线

（5）衰减常数的频率关系曲线

（7）相移常数的频率关系曲线

五、生产工艺要点：

1、绝缘生产工艺要点

绝缘采用高密度实心聚乙烯，要求连续、均匀、完整，厚度应符合规定的电气强度。在例行试验时，施加直流电压，导体之间2KV/3S,导体与屏蔽之间1KV/3S不发生击穿。对非填充型电缆充气检验。

2、对绞工艺生产要点

对绞组中两根绝缘线芯应具有不同的颜色，通常红—白（本）色对绞组作为电缆线芯的基本线组，蓝—白（本）色对绞组则作为标志线组。对绞组的绞合节距，当导电线芯直径为0.4—0.6mm时，取不大于100mm，当导电线芯直径为0.7—0.9mm时，取不大于120mm。在这种节距情况下，对绞组结构稳定，所以不必采用外扎棉纱。 3、成缆工艺要点

根据我国现行产品标准规定，市内通信电缆的电缆芯，当元件作为对绞组时，可由5—1200对组成。当电缆线芯内对绞组数在100对以下时采用同心式成缆，而在100对以上时采用单位式成缆。市内通信电缆的成缆采用不退扣方式。

4、护套生产工艺要点

作为护套材料的黑色高密度聚乙烯材料，选用护套材料专用高密度聚乙烯基础树脂，添加优质碳黑色母及其他相关的加工助剂，混炼造粒而成。优质的碳黑色母含量、碳黑颗粒度、分散度等因素，对电缆耐紫外线辐射老化、耐热老化等长期性能影响巨大。

六、原材料用量计算及电缆每公里用量计算：

铜导体用量M1：绞合系数=1.062每公里单根铜导体的长度L=10001.062=1062M1200对铜导体总长度L总=120021062=2.55106M铜的总体积V=

4铜导体的总质量M1=V=8.890.3210610-3=2.84103kg0.410-32.55106=0.32M32绝缘用聚乙烯用量M2：M2SGh=786.760.9421000=741.1Kg

铝塑复合带用量M3：铝塑复合带宽度B=3.14（D+t）sin/1-k式中：B--铝塑复合带宽度；D--绕包前直径，t--复合带宽度；sin--绕包角度的正弦值；k--绕包搭盖率k0；取sin=300；k=010 .t=0.27; D=46mm3.1446+0.27sin300B=81mm1-0.10选用81mm宽的铝塑复合带；铝塑复合带长度L=1200/sin300=2400m铝的总体积V0.2BL=24000.281=3.89104mm3铝的总质量M,V2.7033.89104=105.1kgPE的体积V=0.07BL=1.37104mm3PE的质量M,,V=0.9411.37104=12.81kg铝塑复合带的总质量M3=M,+M,,=117.91kg聚乙烯护套用量M4：3.14M4D2Dh=52.54246.5420.942h=439.6Kg44221

每公里电缆材料用量为4.14吨。