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1、市內通信電纜纜芯結構設計 市內通信電纜纜芯結構設計主要根椐導線電阻,工作電容,線芯對數及絞合結構等要求進行的.目前標準已規定電纜工作電容為52Nf/km,導線直徑系列為0.32,0.4,0.5,0.6,0.8mm,纜芯已有推荐結构,.導線直徑 市內通信電纜導線大都采用軟銅線,個別用鋁導線,大部分國家采用米制尺寸,般為 0.32,0.4,0.5,0.6,0.8,0.9mm,但 0.8mm 線徑法國,德國使用多,0.9 英美使用多.美國線,規如 AWG 28 26 24 22 16 mm 0.32 0.40 0.51 0.64 0.91 我國國家標準確定的導線直徑系列及直流電阻值如 導線直徑 mm
2、 0.32 0.4 0.5 0.6 0.8 直流電阻ohm/km 236.0 148.0 95.0 65.0 36.0.絕緣厚度計算 實心絕緣非填充型電纜,根椐標準 C=52Nf/km 低密度 e=2.26 時,當 d=0.5mm 時,經過反復證明 D=0.9mm 最合適,d=0.4mm,D=0.72mm.充氣電話電纜 充填電纜 導線直徑 mm 實心絕緣 mm 實心絕緣 mm 泡沫絕緣 mm 0.91 1.58 1.92 1.53 0.64 1.12 1.33 1.12 0.51 0.89 1.07 0.82 0.40 0.71 0.88 0.71.芯線絞合節距及直徑計算 在市內通信電纜,芯線
3、絞合節距的選用及絞合等效外徑的確定是很重要的,合理的絞合節距可減少線對間的電磁耦合,提高線對間防干攏能力,絞合的等效直徑是決定纜芯直徑的主要依據,無論是同心式層絞,束絞,單位絞,其成纜外徑計算均與絞合等效直徑有關.1.節距定義:芯線順著絞合的軸線轉周,所前進的距離叫絞合距離.2.絞合節距的計算及選用 電纜的電磁耦合存於以部分 組合耦合,存在於星絞線組 組內耦合 即帶電同層鄰近的線組間耦合或鄰近耦合.層間耦合 纜芯不同層的線組間耦合 電纜磁場影響波及較遠,磁耦合產生的干攏就會在電纜的各個線組間發生.電場的影響主要只在相鄰的些線組間存在,較遠的線組電耦合比較微弱.因此,因為音頻和低頻電纜線組間的干
4、攏主要是電容耦合影響的結果.只要在相鄰線組間配合扭絞節距,即采用不兩個不同的扭絞節距交錯排列,但是,在高頻電纜,磁耦合非常大,因而纜每個線組的扭絞節距都不同,與其值各線組扭絞節距的組合問題,般要各不相同.節距配合和計算可用式進行:對絞節距的計算公式:h1/h2=2u1/2w 星絞節距的計算公式:h1/h2=4u1/4w h1 h2 芯線組的扭絞節距 u w 大於零的整數 計算時,先給定第組某個節距,然后采用不同的 u 值和 w 值,便可計算出很多節距,因而可以為每個線組選取個適當的節距.如采用對絞形式,可按式計算,如取h1=100mm,當u和w 值為1-4時,計算結果如表:u w 1 2 3
5、4 1 67 133 200 267 2 40 80 120 160 3 29 57 86 114 4 22 44 67 89 對於絞合節距選用,除根據述公式計算外,尚需考慮標準對絞節距的規定:A.25 對基本單位,所有線對絞合節距應不相同.B.成品電纜絞合節距不大於 155MM.C.根據標準規定,首先要選定節距範圍,節距最小值不能太小,節距太小材料浪費大,生產效率低,節距最大值比規定要小些,般節距範圍選 50-120MM,不同導線直徑亦要大些,選用的節距,不能全是計算出來的數值,還要根據絞機齒輪搭情況,再作適當修正,最後個問題是,選好瞭 25 個節距,絞好芯線后,如何排列,相鄰線對節距差在國
6、外般規定不少於半英寸12.7MM,最好是1英寸,相距較遠的線對的節距差可以為0.4英寸.線芯絞合直徑計算 市內通信電纜線芯絞合型式有兩種,即對絞型和星絞型,其優點缺點爭義由來很久,美國采用對絞,歐洲主第用星絞,我國國家標準已確定用對絞,線芯絞合直徑計算,根據幾何的關系比較容易,但是計算出來的直徑是理論的直徑,實際的直徑”組的有效直徑,“絞纜線組間是相互嵌入的,因此,組的有效直徑總是比計算直徑要小.1.對絞組直徑計算(單支芯線徑 0.85mm,每兩支絞合在起,然后在對絞合的外徑 3.2).D=N x K x d1 D 對絞組外徑.N 對絞組數,d1 單支芯線外徑.K 對絞組徑計算的系數.軟質 P
7、VC 為 1.65,硬質 PVC PP 為 1.86,導線直徑 mm 0.4 0.5 0.6 0.8-0.9 K 1.83 1.86 1.86 1.91 2.星絞組直徑計算 X=2d1 D3=d1+x=d1+d1 2 =2.414d1=Kxd1 在紙絕緣電纜,考慮絕緣壓縮 d3=2.2d1 N=2,K=2,N=3,K=2.154,N=4,K=2.414;N=5,6,K=2.7;N=7.8;K=3.五.絞纜技術參數及外徑計算 星絞組直徑計算公式絞纜的技術參數與般的絞線是樣的,現分述如:1.螺旋升角,絞纜節距及絞纜的平均直徑.H Tg a=3.14*D 2.節距比 實用節距比 M 是絞纜節距長度與
8、絞線外徑之比.H H M=(理論為 =M)D+d D 3.絞入系數 絞入系數是指在絞線的個節距內,單線實際長度 L 與絞線節距長度 H 之比.絞入線長度 L h+3.14.D 3.14 絞入系數 Y=1+()節距垂距離 H H M 由述公式可知,M越大,Y 越小,也就是越經濟,但M不能太大,M太大電纜的穩定性及彎曲性能變壞,般層絞電纜 M=20-40,對於束絞電纜 M=50,扭絞系數 Y,在對稱通信電纜通常為 1.002-1.02.絞入線長度 L-h K=絞入率 節距垂直距 h K K 絞入率與絞入系數 Y 關系:Y=1+100 4.絞入方向:在電纜線芯的絞合絞合的方向分為右向與左向,右向又稱
9、為 Z 向,左向稱為 S 向,:絞向的確定把絞合線芯托在伸開的手掌,以指為心線母指為方向,如果單線走向與右手母指方向指,則是右向絞合(Z 向),反之為左向(S 向).5.同心式層絞時第 N 層的線組數 Zn 值的確定.3.14x(4d-2d)線組數 Zn=2x3.14=6.28 d 但實際線組數是整數,所以兩層相差為 6 根,存在 0.28 的空隙,對於電纜線組的間空可有1 的差別.6.同心式電纜纜芯直徑計算.同心式電纜的纜芯是將絞合好的線組,圍繞心層 n+6 規則層層的絞合而成的.心層是由 1-5 個線組構成的,如圖示:心層在不同線組數時的直徑為:1 D=d(1+)180 sin n D 為
10、心組直徑 d 線組直徑 n 為心層的組數 n=1-5 不同線組時的直徑為表 n 1 2 3 4 5 D d 2d 2.155d 2.414d 2.7d 知道心層直徑后,第層外徑理論是心層直徑加 2d,以次類推.六.束絞電纜纜芯直徑計算.束絞電纜的纜芯,是將許多絕緣單線以個方向絞合成束狀,芯線排列無規則,其纜芯直徑計算如式:D=n d(mm).1.155 D 為纜芯直徑,d 為線組直徑,n 為線組數.7.束絞電纜纜芯直徑計算 束絞電纜的纜芯,是將許多絕緣單線以個方向絞合成束狀,采用交叉及 S,Z 絞合方式生產的基本單位就是這種形式的纜芯,線芯排列無規則,其纜芯徑計算如:D=N d1.155(mm
11、)D-纜芯直徑 d-芯線直徑 N芯線根數 8.包帶計算 全塑市內通信電纜標準纜芯包帶節,纜芯應用層非吸濕性的絕緣材料帶子包覆,並可在外面用非吸濕性包帶扎緊,包帶應具有足夠的隔熱性能和機械強度,以防絕緣線芯粘結和變形,損傷,般都采用聚脂薄帶,可以是繞包亦可直包,本節主要是繞包的計算.在電纜生產,包帶主要有重疊式,間隙式,對接式種,為導出重疊式包法各參數間關系,把重疊式繞包帶展開如圖為長方形.重疊率按 1.25 計算.繞包帶子寬度 D=4*d d-帶子直徑.六.電纜回路間的串音 當我們打電話時,除了聽到對方的講話聲音外,有時還會聽到其他講話的聲音和其他雜音等,這種現象稱為干攏影響,般將聽到的影響叫
12、做串音,聽不懂的稱雜音,串音不但直接影響通信質量,而且會造成失密.我們知道當導體通過電流時,在它的周圍就會產生電磁場,這電磁場是隨著電流的變化而變化的,這種變化的電磁場耦合到其他鄰近的回路,就會產生干攏影響,也就是說在干攏被干攏回路間存在著電和磁的耦合,1)電耦合,是指兩個平行電路,之間的主串回路和被串回路之間的電感應電流之間的干攏.2)磁耦合.當電流以過主串回路時,在回路的周圍產生了磁場,與電力線樣,磁場的部分磁力線穿過被串回路的導線所圍成的空間時,這時導線之間會產生種感應電動勢,這個感應電動勢便在被串回路產生感應流,這種電流磁場綽引起的叫磁耦合.,通常我們把主串回路接有信號源的端稱為近端,
13、另端稱為遠端,它是電耦合所產生的串音電流之和.,同樣,在被串回路流向遠端的串音稱為遠端串音電流,它是由電耦合和磁耦合所產生的串音電流這差組成的,故般來說,在對稱回路遠端串音要小於近端串音電流.為了減少電纜回路間的串音,在設計電纜時曾采取了不少措施 如線組采用星型絞合,以消除線組內兩個回路間的串音,絕緣線芯絞合時選配不同的絞合節距,用來減少線組間的串音等.合理選擇線組的扭絞節距是可以便回路間干攏減小,絞合節距計算如:芯線顧著絞合的軸線轉周,所前進的距離叫作節距.電纜的電磁耦合存在於以幾部分 1)組合耦合,存在於星絞線組 2)組內耦合,即纜之間各層鄰近的線組間的耦合或鄰近的耦合.3)層間耦合.纜芯
14、不同層的線組間耦合.4)對絞節距計算公式:h1 2v1 =h2 2w 5)星絞節距的計算公式:h1 4v1 =h2 4w h1 h2 芯線組的扭絞節距.V w 大於零的整數.如采用術計算對絞節距,當 h1=100mm,v w 值取為 1-4 計算結果如:w v 1 2 3 4 1 67 133 200 267 2 40 80 120 160 3 20 57 86 114 4 22 44 67 89 對於絞合節距的選用,除根椐術公式外尚需考慮標準對絞合節距的規定:成品電纜絞合節距不大於 155mm.根椐標準首先要選定節距範圍,節距最小值不能太小,節距小材料浪費大,生產效率低,節距最大值比規定要小
15、些,般節距範圍選 50-120mm,不同導線直徑的電纜,選用節距範圍亦不同,導線直徑大的,選用節距亦要大些,選用的節距,不能全是計算出來的,還要根據對絞機齒輪搭配來定.選好瞭 25 個節距,絞好線芯后,如何排例,相鄰對節距差,在國外般不小於 12.7mm,最好是 25.4mm,線對節距排列 25 對對絞節距表 色譜 色譜 線組號 a b 節距 mm 線組號 a b 節距 mm 1 白 蘭 51 14 黑 棕 88 2 白 桔 85 15 黑 灰 123 3 白 綠 68 16 黃 蘭 73 4 白 棕 118 17 黃 桔 54 5 白 灰 99 18 黃 綠 102 6 紅 蘭 60 19
16、黃 棕 71 7 紅 桔 132 20 黃 灰 114 8 紅 綠 95 21 紫 蘭 63 9 紅 棕 56 22 紫 桔 76 10 紅 灰 142 23 紫 綠 58 11 黑 蘭 82 24 紫 棕 92 12 黑 桔 106 25 紫 灰 127 13 黑 綠 65 預熱機電壓設定值 導體直徑 電壓 V 電流 A 0.4 35 65 0.5 35 100 0.65 35 160 0.9 25 190 輔助張力機與擠出機間導體張力 導體直徑 MM 張力 N 0.4 4-5 0.5 4-5 0.65 5-6 0.9 5.5-7 預熱機和輔助張力機操作簡單,但它們是絕緣擠包良好的重要條件,
17、在操作應加以小心,否則將成為絕緣偏心.,不同的直徑在不同牽引速度的韌煉電壓設定值列如 導體直徑 0.4 0.5 0.65 0.9 牽引速度 M/MIN 2100 2000 1800 750-800 軟化電壓 V 56-60 50-60 40-50 35-39 八.裝鎧工藝 1.電纜裝盤量的計算:3.14X PXN(D1+PXd)D0-D1-2E L=x K P=(取整數)1000 2d L 電纜裝盤長度 M P 電纜層數 N 電纜圈數 D0 電纜盤外圓直徑 MM D1 盤芯直徑 MM E 電纜離盤邊距離 mm B 電纜盤內開檔 MM K 電纜排列修正系數 0.85-0.9 電纜直徑 d,例:如
18、電纜直徑 50mm,以 39 號木盤為例,最大裝盤量為多少米 39 號木盤規格:D0=2200mm,D1=1300mm B=1100mm,E=80mm,K=0.9)代入式:P=7.4=7 N=B/d=22 3.14X7X22(1300+7X50)L=X0.9=718 mm 1000 39 號木盤可裝電纜直徑 50mm 的電纜約 718mm.2.聚烯扁絲帶規格如 規格 公差 寬度/厚度 mm 寬度/厚度 mm 4x0.07 0.2x0.005 4x0.08 0.2x0.005 4x0.09 0.2x0.005 4x0.10 0.2x0.005 扁絲帶的拉斷強度不低於 15N/mm,伸長率不大於
19、15%,浸泡在 130-140c 石油膏,3 小時后抗拉斷強度不低於原抗拉強度的 70%,並不應有褪色.3.聚脂薄膜.規格如及性能要求.標稱厚度 mm 允許公差 mm 0.04 0.007 0.05 0.004 0.07 0.01 0.10 0.01 拉張強度:不小於 15KG/MM 斷裂伸長率不小於 70%熔點 不小於 256c 加熱收縮率 150c,小大於 3%.密度:1.348-1.40g/cm 4.HDPE 顏色:本色.拉伸強度:大於 19.2 MPA.伸長率 大於 400%.密度 0.941-0.965g/cm,脆化溫度-76C 5.PP 顏色:本色,拉伸強度:大於20.7MPA.伸
20、長率 大於200%.密度0.895-0.915g/cm,脆化溫度-15C.6.鋁塑復合帶主要技術性能 序號 項目名稱 單位 指標 1 標稱厚度 MM 0.2 2 鋁帶合金 3 抗張強度 MPA 大於 54 4 斯裂伸長率%大於 15 塑性聚合物薄膜復合層主要性能表 序號 項目名稱 單位 指標 1 標稱厚度(鋁帶/復合層)MM 0.2/0.05(每面層)2 復合層与復合層的熱合剝離強度 N/CM 大於 17.5 3 復合層與鋁泊的剝離強度 N/CM 大於 6.1 4 熱水浸泡試驗(681C 168H)復合層與鋁帶的剝離強度不降低.與本身比 5 石油膏浸泡試驗(681C 168H)復合層與鋁帶不剝
21、離 7.LLDPE 線性低密聚烯護套料 脆化斷裂在-76C ,拉張強度:165kg/cm.斷裂伸長率 750%,介電常數 2.50 碳黑含量:2.60 8.LDPE 脆化斷裂在-70C ,拉張強度:120kg/cm.斷裂伸長率 500%,介電常數 2.50 灰黑含量:2.60 密度:0.925g/cm 9.電纜紙:密度 0.8g/cm 10.電纜麻 k=0.65 密度系數 九.材料用量的計算.1.導線用量的計算 3.14 W=X d n g k1 k2 (kg/km)4 d 導體直徑 mm n 芯線數 g 導體比重 k1 芯線絞合系數,對絞為 1.005,星絞為 1.002 k2 成纜絞合系數
22、 對絞為 1.015 星絞為 1.02.2.實體絕緣層重量計算 W=3.14(d+t)t.g k1 k2 kg/km 電線直徑 d(mm)絕緣厚度 t(mm)g 絕緣材料比重 k1 芯線絞合系數,對絞為 1.005,星絞為 1.002 k2 成纜絞合系數 對絞為 1.015 星絞為 1.02.3.包帶重量計算 W=3.14(d+t)t g k3 (kg/km)導線直徑或成纜外徑 d(mm)包帶厚度 t(mm)g 包帶材料比重 k3=1.33 考慮重疊 25%的系數.4 擠出型內襯層,粘結護套及外護套重量計算 W=3.14(D+t)t g (kg/km)D 內護層外徑或鎧裝外徑(mm)內護層或外
23、護層厚度 t(mm)護層比重 g.5.鎧裝鋼絲重量計算 W=0.7854 X d n k4 g (kg/km)鋼絲直徑 d(mm)鋼絲的根數 n 鋼絲的比重 g k4 絞入系數 鋼絲直徑 4-6mm,k4=1.04 6.鎧裝鋼帶重量計算 W=3.14(D+nt)n t g k5 (kg/km)D 鎧裝前電纜直徑 mm.鋼帶層數 n 鋼帶厚度 t (mm)鋼帶比重 g k5 鋼帶搭蓋系數,鎧裝前電纜直徑在13mm以,k5=0.77,鎧裝前電纜直徑在13mm以,k5=0.73.7.電纜麻包層重量計算 W=3.14(D+t)t K6 (kg/km)D 電纜麻包層的內直徑 mm 麻包層厚度 t (mm)k6 考慮麻包層的比重及其在保護蓋層的捆裝密度的系數 k6=0.65