2.2全塑电缆的主要电气特性
2.2.1全塑电缆的一次参数
2.2.2全塑电缆的二次参数
2.2.3全塑电缆的主要电特性指标
第 3讲 全塑电缆的主要电气特性
全塑市内通信电缆的 一次参数 —— 回路有
效电阻 R、电感 L、电容 C、绝缘电导 G。
1.回路有效电阻 R
全塑市内通信电缆回路的有效电阻 R,由
直流电阻 R0和 交流电阻 R~组成。
2.2.1 全塑电缆的一次参数
1.回路有效电阻 R
~0 RRR ??
全塑市内通信电缆常用于 5000Hz以下,电缆回路的有效
电阻 R近似等于回路的直流电阻 R0,计算公式为
km
d
RR /
8 0 0 0
20 ??? ???
式中 ρ —— 导线的电阻系数,在 20℃ 时,铜和铝的电阻系
数分别为 0.0175和 0.0238;
d—— 导线直径( mm);
λ —— 电缆芯线总绞合系数,即扭绞电缆芯线的实际
长度与电缆标称长度之比,一般总绞合系数为 1.005~ 1.070。
1.回路有效电阻 R
当环境温度不是 20℃ 时,回路电阻可用下式换算,
? ? kmtRR t /)20(120 ???? ?
式中 Rt —— 温度为 t℃ 时的回路电阻;
R20 —— 温度为 20℃ 时的回路电阻;
α —— 导体的电阻温度系数(铜为 0.00393,铝为
0.00410);
t—— 计算时的环境温度 t℃ 。
2.回路电感 L
电缆回路的电感决定于导线的相对位置、材料和形状等。全
塑电缆传输音频信号时,回路电感的近似值可用下式计算,
1.回路有效电阻 R
2.回路电感 L
kmH
d
da
L /101
2
lg2.9 4???
?
?
??
? ??? ?
式中 a—— 两导线中心间的距离( mm);
d—— 线径 (mm);
λ —— 电缆芯线总绞合系数。
( 2— 4)
3.回路电容 C
电缆回路两根导线相当于电容器的两个极板,线间绝缘
相当于介质,电缆芯线间的电容是均匀分布的,回路电容分
为工作电容和部分电容(分布电容),一次叁数中的电容是
指工作电容,因为任何相邻芯线间和芯线与屏蔽间都会有分
布电容存在。
2.回路电感 L 3.回路电容 C
a,b线间电容为部分电容,而 a,b线间总的分布电容
之和为工作电容,它是决定传输质量的重要参数之一,
全塑市内通信电缆的工作电容可按下式计算,
kmF
d
D
C r /10
lg83
6?
??
?
?
ε r —— 绝缘媒质的相对介电常数;
α —— 由于芯线扭绞形式而决定的校正系数,对
绞 0.94、星绞 0.74;
D—— 两根芯线间的距离( mm);
d—— 芯线直径( mm)。
3.回路电容 C
4.绝缘电导 G
电缆芯线虽然包有绝缘,但任何绝缘物质都不可能绝对
不导电,因此回路上总存在着一定的漏电通道,漏电回路是
并联的,并联电导相加,所以用电导参数。电缆回路的绝缘
电导由直流电导 G0和交流电导 G~组成,可用下式表示,
kmSGGG /~0 ??
G0 —— 是由于介质的绝缘不完善对直流造成泄漏而引起的,
G~则是由于介质产生循环极化而引起的。实际上 G0<<G~,直流
绝缘电导 G0忽略不计,因此绝缘电导可按下式计算,
( 2— 6)
4.绝缘电导 G
kmCt gGG /~ ??? ??
式中 ω —— 传输信号的角频率( 1/ S);
C—— 回路电容( F/ km);
tgσ —— 介质损耗角的正切。
( 2— 7)
从上式可知,G与传输信号的频率 f、电缆回路工作电容 C
和绝缘介质的介质损耗角的正切 tgσ 成正比。
全塑市内通信电缆验收时经常测试每根绝缘导线与其余
导线和屏蔽地之间的绝缘电阻和绝缘(耐压试验)。
4.绝缘电导 G
全塑电缆回路的一次参数 R,L,C,G随频率及两导线
之间的距离 a和导线直径 d而变化,其关系如图 2— 2,图 2—
3、图 2— 4所示。
图 2— 2 一次参数与频率的关系
一次参数与频率的关系
R
R, L, C, G
C
G
L
a
图 2— 3 一次参数与两导线间距离的关系
R, L, C, G
C
R
G
L
d
图 2— 4 一次参数与两导线直径的关系
一次参数与两导线间距离和
两导线直径的关系
二次参数由一次参数确定,它是一次参数的函数。二次参
数有 特性阻抗 ZC、传输常数 γ (衰减常数 α 和相移常数 β ) 。
现分述如下,
1.特性阻抗 ZC
电磁波在终端匹配的均匀回路中传播时,回路上电压波幅
与电流波幅的比值叫做特性阻抗。特性阻抗可用下式表示,
CjG
LjR
Z C
?
?
?
?
?
2.2.2 全塑电缆的二次参数
1.特性阻抗 ZC
可见,特性阻抗只与电缆回路的一次参数和传输信号的
频率有关,而与回路的长度无关,也就是说,一定型式的电
缆线路在某个频率下具有一定的特性阻抗。
由于市内通信电缆一般在音频范围内使用,800Hz时市内
通信电缆回路的 R>>ωL, ωC>>G,因此式中的 jωL 和 G两项
可以省略得,
Cj
R
Z
C
?
?
1.特性阻抗 ZC
由于回路上存在着回路电阻、电感、电容和电导,电
磁能在回路上传播时,其能量逐渐减小,电压和电流的振
幅逐步减小,相位也逐步滞后。电磁能沿着无反射均匀回
路传播 1km时,其电压或电流振幅的衰减和相位的变化称
为该回路的传输常数,可以用下式表示,
????? jCjGLjR ????? ))((
2.传输常数 γ
(衰减常数 α 和相移常数 β )
从上式中可以看出传输常数是复数,它的实部 α 称为衰减常
数,表示每公里回路对传输信号引起的衰耗,单位为 dB/ km;
它的虚部 β 为相移常数,表示每公里回路对传输信号引起初
相角的变化,单位是 rad/ km。
2.2.3 全塑电缆的主要电特性指标
原邮电部部颁标准规定的全塑电缆主要电气
特性见 相关标准
2.2.3 全塑电缆的主要电特性指标
● 全塑市话电缆的一次参数 R,L,C,G是随着频率、两导线
之间的距离和导线直径而变化的,二次参数 ZC,γ 随着一次
参数的变化而变化,其中 γ 分为衰减常数 α 和相移常数 β,
分别反映回路对所传送电信号一公里后的幅值衰减和相角变
化。
● 全塑电缆主要电气特性,
本讲小结
全塑市内通信电缆的一次参数与频率 f、两导线间的
距离 a和直径 d有什么关系?
习题
2.2.1全塑电缆的一次参数
2.2.2全塑电缆的二次参数
2.2.3全塑电缆的主要电特性指标
第 3讲 全塑电缆的主要电气特性
全塑市内通信电缆的 一次参数 —— 回路有
效电阻 R、电感 L、电容 C、绝缘电导 G。
1.回路有效电阻 R
全塑市内通信电缆回路的有效电阻 R,由
直流电阻 R0和 交流电阻 R~组成。
2.2.1 全塑电缆的一次参数
1.回路有效电阻 R
~0 RRR ??
全塑市内通信电缆常用于 5000Hz以下,电缆回路的有效
电阻 R近似等于回路的直流电阻 R0,计算公式为
km
d
RR /
8 0 0 0
20 ??? ???
式中 ρ —— 导线的电阻系数,在 20℃ 时,铜和铝的电阻系
数分别为 0.0175和 0.0238;
d—— 导线直径( mm);
λ —— 电缆芯线总绞合系数,即扭绞电缆芯线的实际
长度与电缆标称长度之比,一般总绞合系数为 1.005~ 1.070。
1.回路有效电阻 R
当环境温度不是 20℃ 时,回路电阻可用下式换算,
? ? kmtRR t /)20(120 ???? ?
式中 Rt —— 温度为 t℃ 时的回路电阻;
R20 —— 温度为 20℃ 时的回路电阻;
α —— 导体的电阻温度系数(铜为 0.00393,铝为
0.00410);
t—— 计算时的环境温度 t℃ 。
2.回路电感 L
电缆回路的电感决定于导线的相对位置、材料和形状等。全
塑电缆传输音频信号时,回路电感的近似值可用下式计算,
1.回路有效电阻 R
2.回路电感 L
kmH
d
da
L /101
2
lg2.9 4???
?
?
??
? ??? ?
式中 a—— 两导线中心间的距离( mm);
d—— 线径 (mm);
λ —— 电缆芯线总绞合系数。
( 2— 4)
3.回路电容 C
电缆回路两根导线相当于电容器的两个极板,线间绝缘
相当于介质,电缆芯线间的电容是均匀分布的,回路电容分
为工作电容和部分电容(分布电容),一次叁数中的电容是
指工作电容,因为任何相邻芯线间和芯线与屏蔽间都会有分
布电容存在。
2.回路电感 L 3.回路电容 C
a,b线间电容为部分电容,而 a,b线间总的分布电容
之和为工作电容,它是决定传输质量的重要参数之一,
全塑市内通信电缆的工作电容可按下式计算,
kmF
d
D
C r /10
lg83
6?
??
?
?
ε r —— 绝缘媒质的相对介电常数;
α —— 由于芯线扭绞形式而决定的校正系数,对
绞 0.94、星绞 0.74;
D—— 两根芯线间的距离( mm);
d—— 芯线直径( mm)。
3.回路电容 C
4.绝缘电导 G
电缆芯线虽然包有绝缘,但任何绝缘物质都不可能绝对
不导电,因此回路上总存在着一定的漏电通道,漏电回路是
并联的,并联电导相加,所以用电导参数。电缆回路的绝缘
电导由直流电导 G0和交流电导 G~组成,可用下式表示,
kmSGGG /~0 ??
G0 —— 是由于介质的绝缘不完善对直流造成泄漏而引起的,
G~则是由于介质产生循环极化而引起的。实际上 G0<<G~,直流
绝缘电导 G0忽略不计,因此绝缘电导可按下式计算,
( 2— 6)
4.绝缘电导 G
kmCt gGG /~ ??? ??
式中 ω —— 传输信号的角频率( 1/ S);
C—— 回路电容( F/ km);
tgσ —— 介质损耗角的正切。
( 2— 7)
从上式可知,G与传输信号的频率 f、电缆回路工作电容 C
和绝缘介质的介质损耗角的正切 tgσ 成正比。
全塑市内通信电缆验收时经常测试每根绝缘导线与其余
导线和屏蔽地之间的绝缘电阻和绝缘(耐压试验)。
4.绝缘电导 G
全塑电缆回路的一次参数 R,L,C,G随频率及两导线
之间的距离 a和导线直径 d而变化,其关系如图 2— 2,图 2—
3、图 2— 4所示。
图 2— 2 一次参数与频率的关系
一次参数与频率的关系
R
R, L, C, G
C
G
L
a
图 2— 3 一次参数与两导线间距离的关系
R, L, C, G
C
R
G
L
d
图 2— 4 一次参数与两导线直径的关系
一次参数与两导线间距离和
两导线直径的关系
二次参数由一次参数确定,它是一次参数的函数。二次参
数有 特性阻抗 ZC、传输常数 γ (衰减常数 α 和相移常数 β ) 。
现分述如下,
1.特性阻抗 ZC
电磁波在终端匹配的均匀回路中传播时,回路上电压波幅
与电流波幅的比值叫做特性阻抗。特性阻抗可用下式表示,
CjG
LjR
Z C
?
?
?
?
?
2.2.2 全塑电缆的二次参数
1.特性阻抗 ZC
可见,特性阻抗只与电缆回路的一次参数和传输信号的
频率有关,而与回路的长度无关,也就是说,一定型式的电
缆线路在某个频率下具有一定的特性阻抗。
由于市内通信电缆一般在音频范围内使用,800Hz时市内
通信电缆回路的 R>>ωL, ωC>>G,因此式中的 jωL 和 G两项
可以省略得,
Cj
R
Z
C
?
?
1.特性阻抗 ZC
由于回路上存在着回路电阻、电感、电容和电导,电
磁能在回路上传播时,其能量逐渐减小,电压和电流的振
幅逐步减小,相位也逐步滞后。电磁能沿着无反射均匀回
路传播 1km时,其电压或电流振幅的衰减和相位的变化称
为该回路的传输常数,可以用下式表示,
????? jCjGLjR ????? ))((
2.传输常数 γ
(衰减常数 α 和相移常数 β )
从上式中可以看出传输常数是复数,它的实部 α 称为衰减常
数,表示每公里回路对传输信号引起的衰耗,单位为 dB/ km;
它的虚部 β 为相移常数,表示每公里回路对传输信号引起初
相角的变化,单位是 rad/ km。
2.2.3 全塑电缆的主要电特性指标
原邮电部部颁标准规定的全塑电缆主要电气
特性见 相关标准
2.2.3 全塑电缆的主要电特性指标
● 全塑市话电缆的一次参数 R,L,C,G是随着频率、两导线
之间的距离和导线直径而变化的,二次参数 ZC,γ 随着一次
参数的变化而变化,其中 γ 分为衰减常数 α 和相移常数 β,
分别反映回路对所传送电信号一公里后的幅值衰减和相角变
化。
● 全塑电缆主要电气特性,
本讲小结
全塑市内通信电缆的一次参数与频率 f、两导线间的
距离 a和直径 d有什么关系?
习题