市话电缆工作电容的分析计算

1、市话电缆工作电容的分析计算1 影响工作电容的参数 对称回路工作电容的计算公式 C =D/36ln（2a/d）×10-6 （F/km） （1）式中，C 工作电容； 总的绞入系数； D 组合介质的等效介电常数； a 工作线对中心距离（绝缘外径D）； d 导线直径； 修正系数。 等效介电常数D的计算公式 D = （KVKGVG）/（VKVG）=（KSKGSG）/（SKSG） （2）式中，K 对于非填充型电缆（空气介质），K = 1； G 线芯绝缘介质的介电常数； VK 、VG 分别为缆芯中空气、介质所占的体积； SK 、SG 分别为缆芯截面上空气、介质所占的面积。 若引入缆芯的松紧度A（定

2、义为缆芯截面上空气面积和介质面积之比），其计算公式为： A = SK / SG （3）将式（3）代入时（2）得： D = （AG）/（A1） （4）再将式（4）代入时（1）得： C =（AG）/36（A1）ln（2a/d）×10-6 （F/km）（5）由式（5）可知，影响工作电容的参数有：绞入系数（）、缆芯松紧度（A）、绝缘介质的介电常数（G）、绝缘外径（D）、导线直径（d）和修正系数（）。2 绞入系数（）对工作电容的影响·市话电缆一般要经过23次绞制过程，绞入系数的计算是计算其平均总绞入系数，计算公式为： = 1·2·3式中， 平均总绞入系数； 1 、

3、2 、3 分别为第1、2、3次绞制时的平均绞入系数。·绞入系数对工作电容的影响为线性正比关系，绞入系数每增加0.002，工作电容约增加0.1nF/km。·影响绞入系数的因素有：绞制节距、绞制元件外径及缆芯的结构和排列。3 缆芯松紧度（A）对工作电容的影响·缆芯松紧度的计算公式： A = SK / SG =（Dp22pD2）/2p（D2d2） （6）式中，Dp 缆芯外径； D 单线绝缘外径； d 导线直径； p 线对数（包括预备线对）·经计算验证，全塑市话电缆的A值范围为0.81.6。·A值对工作电容的影响：A值每最增大0.1，缆芯外径约增大2%

4、，工作电容约减小1nF/km。·影响A的因素：a. 绝缘材料的硬度（强度），即绝缘的可压缩性。b. 缆芯结构排列及绝缘外径的大小，即缆芯的可压缩性。例如：400对缆芯，采用4×100对结构就不如1×100对6×50对或（1510）×25对结构便于成型；大规格绝缘线不如小规格绝缘线便于成型。c. 生产工艺控制、配模、绞制节距及扎纱圈数控制等。d. 生产设备的限制。4 介电常数（G）对工作电容的影响一般情况，同批材料的介电常数变化极小。介电常数每增加0.01，工作电容增加约0.16 nF/km。5 绝缘外径（D）对工作电容的影响绝缘外径每增加0.0

5、1mm，工作电容增加约0.8 nF/km。6 导线直径（d）对工作电容的影响导线直径一般变化极小，对工作电容的一些也很小。导线直径每增加0.001mm，工作电容增加约0.13 nF/km。7 修正系数（）对工作电容的影响修正系数的计算见前文市话电缆性能分析与工艺控制。值在0.640.74范围变化。值每增加0.01mm，工作电容减小约1 nF/km。8 各个参数对工作电容的影响的程度各个参数对工作电容的影响的程度见表1。表1参数单 位 波 动范 围对应单位波动范围的C值估计可达到的控制范围对工作电容的影响程度±0.001±0.05A±0.1-/+ 1.0±

6、0.1-/+ 1.0Dp±2%±2%G±0.01±0.16D±0.01-/+ 0.8±0.02-/+ 1.6d±0.001±0.13±0.004±0.5C1±1%±0.34±2%±0.68±0.01-/+ 1.0a. 绞入系数对工厂来讲，电缆结构、生产工艺一旦确定，就是一个常数。b. 缆芯松紧度A（或缆芯外径Dp）是设计控制工作电容的关键参数之一，对工作电容的影响较大（见表1）。c. 绝缘材料的介电常数对某一牌号材料一般变化极小，可视为常数。d绝

7、缘外径也是设计、控制工作电容的关键参数之一，对工作电容的影响程度仅次于缆芯松紧度。对具有同轴电容（水电容）控制的生产线，可通过控制同轴电容来控制绝缘外径。这时，绝缘外径、导线直径及介电常数对工作电容的影响即为：同轴电容的计算公式： C1 =G/18ln（D/d）×103 pF/km （8）将式（8）代入式（5）得： C =（AG）C1/2（A1）（G18 C1ln（2）×10-3） （nF/km） （9）经计算知，当同轴电容有±1%的变化时，工作电容产生±0.34 nF/km的波动。e. 导线直径的波动较小，对工作电容的一些较小。f. 修正系数对结构、工艺和材料一定的情况下是一个常数。9 结论a. 对于、G、三个参数，在一定条件下对工作电容的影响是固定不变的，如何选取这三个参数的数值是设计计算工作电容的关键。b. 对绝缘线采用同轴电容控制，使影响工作电容的参数简化为二个：A（Dp）和C1 。其中，A是主导因素。c. 不采用同轴电容控制，影响工作电容的参数有二个：A（Dp）、D和d。其中，A、D对工作电容影响最大，特别D在上限d在下限，或者D在下限d在上限时，对工作电容的影响尤为严重。d. 通过对工作电容的计算，对大