内通信电缆的电气参数4月电缆的一次参数当电缆课件.ppt

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1、市内通信电缆的电气参数,2006年4月,第一节：电缆的一次参数,当电缆传输信号时，电缆中的线对组成电气回路；电缆等效回路，就相当于一个无源四端网络:1 R电阻（有效电阻）单位：欧姆/km2 L电感 单位：亨/km3 C电容 单位：法拉 F/km4 G绝缘电导 单位：S/km 这些参数与传输的电压，电流的大小无关，它们是由电缆本身的结构尺寸，材料和电流的频率等条件来决定的。电缆的一次参数，我们可用仪器对电缆进行测试得到，也可根据电缆的结构尺寸，材料性能和电缆的传输频率等条件计算出来。,电缆等效电路图,R/4,R/4,L/4,G,L/4,C,R/4,R/4,L/4,L/4,1 有效电阻：,电缆电路

2、在工作状态下的电阻称为有效电阻或工作电阻 R=Ro+R对称电缆结构回路的电磁场的电力线和磁力线延伸，当回路通过高频电流时，在临近回路内和金属材料中，由于临近效应、集肤效应及金属损耗等引起产生附加电阻R在5KHz 以下使用的低频电缆，电缆的有效电阻等于直流电阻Ro 通信电缆回路的有效电阻是由直流电阻Ro和交流电通过回路时所引起的附加电阻R所组成。,1.1 直流电阻Ro,直流电阻Ro与导线的材料和直径有关，材料的导电特性通常以它的电阻率表示。,电阻率：铜的导电性一般用电阻率来表示。国际电工标准委员会（IEC）规定对于密度为8.89的软铜，在20下的电阻率0.017241 mm2/m，电阻温度系数为

3、3.9310-3/，这时的导电率定为100%IACS。导体长1米，截面积为1mm2 时的电阻。,20导线直流电阻计算公式：,Ro=LS 4000d2Ro 直流电阻（）扭绞系数，一般值为1.011.05 电阻率（mm2/m）L 导线长度（m）S 导线截面积（mm2）d 导线直径（mm）,任意温度下导线直流电阻计算公式：,Rt=R201+a(t 20)Rt温度t时的电阻值（km）R20温度20时电阻值（km）a电阻温度系数，铜：0.00393,1.2 电阻不平衡,电缆线对的导线直流电阻，在理想情况下应当是相等的。由于制造尺寸精度及线材质量的纯度都有一定的不均匀性，由此造成线对导线的电阻不相等。电阻

4、不平衡的计算公式：R R大R小 R小R-线对直流电阻不平衡%R大-一对线中大的电阻值R小-一对线中小的电阻值,100%,1.3 附加电阻 R,1）集肤效应引起的附加电阻 R集 与电流频率、导体的导电率、导磁率和直径成比率。2）临近效应引起的附加电阻 R临 除与电流频率、导体的导电率、导磁率和直径相关外，还与两导线间的距离有关。3）临近的金属损耗 R金 回路电流的外磁场：在临近的导体中，周围的屏蔽体中引起涡流使金属部分发热，产生额外的能量损耗。R=R集+R临+R金,1.4有效电阻与导线的结构尺寸及频率的关系,1）有效电阻与两导线间距离及导线直径的关系 导线直径不变，两导线间的距离a增大：R临将减

5、小。导线直径加大：直流电阻Ro减小，R集、R临增大；交流电阻增大。2）有效电阻与传输频率的关系 直流电阻Ro与频率无关；交流附加电阻R随着频率的增加而增大；因此，回路的有效电阻也将随着频率的升高而增加。,2 电感L（外电感+内电感）,当 电流通过导线时，在导线周围产生磁场，磁通分布在导线周围，所以：导线有电感。1）电感与频率的关系 外电感与频率无关；频率上升，内电感减少；在高频时，回路总电感趋近于外电感2）电感与芯线之间的距离a的关系 芯线之间的距离a增加，磁通相应的增加，外电感随着上升。3）电感与芯线直径d的关系 d增大，R集增大，内电感减小，外电感下降。4）电感与导体材料的关系 导磁系数越

6、大，导线内磁力线越集中，回路内电感也越大。,3 电容C：,定义极板上的电荷量Q与两极板间的电压U之比。C=Q/U(法拉F）1061 F=106F 109 nF=1012 pF 法拉 微法 毫微法（奈法）微微法（皮法）对称回路工作电容公式 36 ln,C=,2ado,106,影响电容的因数：a-芯线中心距离(mm),增大；电容下降do-芯线直径（mm）增大；电容增大-绞合系数增大；电容增大-介电常数（指组合绝缘）增大；电容增大-校正系数，芯线离开接地屏蔽的程度 导体离屏蔽愈远，电容就越小。温度对电容有影响吗？温度增加后，芯线的直径和长度都增大，工作电容也随着电缆温度的增加而变化。温度系数a为0.

7、0006 计算公式可参考 Ct=C201+a(t 20),4 绝缘电导G：绝缘层的质量,绝缘电导表明线缆绝缘层中能量的损耗，因此电缆的绝缘电导越小越好。绝缘电导是由介质的特性决定的，也就是由介质的电阻系数和介质损耗角正切tg决定的。绝缘电导G直流绝缘电导Go和交流绝缘电导G Go由介质的绝缘特性引起 等于介质的直流绝缘电阻Ri的倒数,即Go1/Ri G由介质的极化所引起*影响电导的因素：1、直流绝缘电阻Ri上升，G下降；2、频率增大，G增大；3、电容增大，G增大；4、介质损耗角正切tg增大，G增大。,与YD/T322-1996电气性能表的对应,A)电缆回路的一次参数A.1)电阻RA.2)电感L

8、A.3)电容CA.4)绝缘电导G,B)通信电缆测试中的电气性能B.1)单根导线的直流电阻 电阻的不平衡B.2)工作电容 电容不平衡线对与线对线对与地间 B.3)DC100500V 绝缘电阻,第二节：电缆的二次参数,二次参数的定义：用来估价回路的传输质量的参数。包括:传播常数和特性阻抗Zc传播常数包括：表示回路电磁波能量减小的衰减常数a和表示回路电磁波相位变化的相移常数特性阻抗是：电磁波沿着均匀线路传播时，无终端失配影响的情况下所遇到的阻抗，也就是回路上任意一点电压波与电流波的比值。,二次参数与一次参数的关系,传播常数（R+jL）（G+jC）a+j a-回路的衰减常数（NP/km）-回路的相移常

9、数（rad/km）特性阻抗Zc=(R+jL)/(G+jC),二次参数的特性,1、频率f 上升：回路的衰减常数上升，回路的相移常数上升，特性阻抗下降当频率达到3000Hz时，特性阻抗将保持此值，频率增加将不再变化。2、对称电缆的特性阻抗是电容性的，在直流和高频时角度等于零，电流和电压间相位相同，角是负的，绝对值小于45。3、对称电缆的一次参数是随着温度而变化的，所以二次参数也同样随着温度而变化。衰减与温度的关系明显，特性阻抗与温度的关系极为微小可不考虑。我国直埋通信电缆的地下温度是以13为基准的。,第三节 介质损耗角正切和介电常数,介质损耗角正切定义：在交变电场作用下，介质中消耗的能量称为介质损

10、耗，它常以介质损耗角正切tg表示。介质损耗角正切tg越小，介质损耗越小，绝缘性能就好。通信电缆的绝缘通常是介质和空气组成的组合绝缘，tg应取其平均值。公式：tg1 tg1S1/（1S1+S2）1为介质的介电常数S1为介质的截面积（mm2）tg1-为介质的损耗角正切S2为空气的截面积空气的介电常数为1，损耗角正切值等于零。,介电常数：,介电常数定义：介电常数是表示电介质极性大小的一个参数，它用电容器极板间充以电介质时的电容C1与同一个电容器在真空时的电容C0的比值来表示：C1/C0从工作电容的计算公式可知：介电常数正比于工作电容，介电常数越小越好。一种介质和空气组成的组合绝缘的等效介电常数可计算

11、如下：=(1S1+2S2)/(S1+S2)1S1-分别为介质的介电常数和截面积2S2分别为空气的介电常数和截面积,等效介电常数的计算实例：,绝缘单线的介电常数经验公式：p=(12.96p)/(5.6+1.3p)如：p 发泡度为37，则：p=(12.96*0.37)/(5.6+1.3*0.37)10.68/6.081 1.76如：实心皮，p 为0，则：p=(12.96p)/(5.6+1.3p)12.9/5.6 2.3,HYA0.4规格对绞后的等效介电常数：,=1+(p-1)1+(0.72/0.4)2-1/1.36(0.72/0.4)2-1)(2.3-1)=1+0.66*1.3=1.85d1-绝缘

12、外径，d0-导线直径所以：绝缘外径与导体直径之比越大，组合绝缘介电常数相对越小，根据工作电容公式可知，电容也随之下降。,(d1/d0)2-1,1.36(d1/d0)2-1,第四节：电缆的绝缘电阻,绝缘电阻是证明电缆电气性能的重要参数当绝缘层加上直流电压时，在绝缘内部有微弱电流通过，这种电流的电阻称为体积绝缘电阻。是表征绝缘能力的特征值，在电场作用下等于电缆绝缘上所承受的电压与通过绝缘中总泄漏电流之比。测试绝缘电阻的目的：1）绝缘电阻是控制和保证绝缘品质的参数2）可发现制造过程中产生的缺陷如：绝缘材料质量（老化，体积电阻系数是否适当）、生产工艺、潮气的吸入、缆芯有无油污或灰尘等3）可检查出施工、

13、接续、安装是否良好。,绝缘电阻的计算公式的应用：,R绝 ln r2/r1例：HYA0.4=(1017/2*3.14*105)*ln0.36/0.2=0.587/6.28*1012 9.410 kmv-体积电阻系数（.cm）L-长度 kmr2-绝缘半径mm r1-导体半径mm,v,2L,影响绝缘电阻的主要因素：1、温度上升，绝缘电阻系数下降；电场强度增大，绝缘电阻系数下降；2、杂质：各种杂质离子，特别是水分，会使绝缘电阻系数大大下降；3、v-体积电阻系数上升，绝缘电阻增大；4、L-长度 增加，绝缘电阻下降5、绝缘厚度增加，绝缘电阻增大。,第五节：电缆的绝缘强度,电缆的绝缘强度与传输无直接关系，但

14、绝缘本身应该能够承受导体上的一定电压却是及其重要的；在产品标准中，规定电缆产品应具有一定的耐电压强度，目的是考核电缆产品在工作电压下运行的可靠程度，发现绝缘中严重缺陷和工艺中的缺点、绝缘受潮等。,关于导体上的电压：在具有保护环境的条件下，例如：管道绝缘强度基本上只须承受电话局的电池电压，约50V250V的电话机电路的电压；塑料绝缘具有更高的耐压能力，能经受架空和直埋电缆由于雷电诱起的电压，通常无须防雷措施。,电缆绝缘耐压的选择原则：,耐压试验电压值一般是工作电压的23倍根据绝缘型号导体直径持续时间耐压类型,耐压试验分类：导线间导线与屏蔽间,第六节：电缆屏蔽性能,当交流电流沿着回路流过时，回路间

15、的干扰决定于回路周围的交变电场和交变磁场。定义：屏蔽是利用金属屏蔽体把主串回路和被串回路隔开使干扰电磁场减弱的一种措施。屏蔽体可分为三种：1 静电屏蔽体逆磁材料：铜、铝2 静磁屏蔽体强磁材料：钢3 电磁屏蔽体钢、铝、铅,第七节：电缆回路间的串音,什么是串音？当我们打电话时，除了听到对方的讲话声音外，有时还会听到其它人讲话的声音和其它杂音，这种干扰影响称为串音。串音产生的原因？当导体中通过电流时，在它的周围就会产生电磁场，电磁场是随着电流的变化而变化的；变化的电磁场通过主串回路和被串回路间存在的电、磁耦合使被串回路产生干扰影响，从而产生串音。,串音的分类：根据主、被串回路的位置分为近端串音和远端

16、串音。在被串回路中与主串回路的信号在同一端受到的串音称为近端串音。在被串回路中与主串回路的信号在不同端受到的串音称为远端串音。,串音大小的表示：串音大小通常用串音衰减或串音防卫度来表示。串音衰减越大表示串音过程中功率衰减越大，串音影响越小。串音衰减越小表示串音过程中功率衰减越小，串音影响越大。,串音衰耗：,什么叫串音衰耗？当主串回路的信号电流（或电压）在串入被串回路后变为串音电流时，幅度上也要减小，这称为在串扰过程中有了串音衰耗。近端串音衰耗：是主串回路发送功率串到被串回路近端后的衰减值。远端串音衰耗：是主串回路发送功率串到被串回路远端（信号发生器的另一端）后的衰减值。,远端串音防卫度Bz：,

17、远端串音防卫度就是被串回路的接收端收到有用的信号电平P信与串音电平P串的差值，它表示回路本身对外来干扰的防卫程度。等于接收功率和串音功率之比的自然对数的一半，在发送端同电平时等于远端串音衰减与固有衰减之差(Bz=P信P串）。,为什么衡量远端串音，采用远端串音防卫度？串音影响的大小取决于串音电平的大小，取决于接收信号电平和串音电平相对的大小。P串大P接大 影响不大P串小，P接也小，两者几乎相近影响大Bz=P信P串，Bz能直接说明串音影响的程度,电缆回路间减小串音的措施：,为了减小电缆回路间的串音，在设计电缆时曾采取了不少措施：1、对绞、星绞：消除回路间串音 2、不同绞合节距的选配：减少组间的串音 3、电缆敷设施工过程中采取电缆配盘及交叉法：减少串音。,以上，是关于电缆一次、二次参数在工艺上的简单介绍。在实际电缆生产，检验中有着重要的指导意义。我们平时要有意识地留意和记录，要运用和掌握这些原理。,谢谢各位同事,