Рассчитать потери в кабеле: Онлайн расчет потери напряжения в кабеле

Рассчет падение напряжения по длине кабеля

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

На линиях значительной протяженности потери будут выше, чем при прохождении тока по коротким проводникам такого же сечения. Чтобы обеспечить подачу на конечный объект тока требуемого напряжения, нужно рассчитывать монтаж линий с учетом потерь в токоведущем кабеле, отталкиваясь от длины проводника.

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

1. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
2. Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
3. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
5. Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

1. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
2. Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
3. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
4. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
5. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
6. Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

• Удельное сопротивление провода — p.
• Длина токопроводящего кабеля — l.
• Площадь сечения проводника — S.
• Сила тока нагрузки в амперах — I.
• Сопротивление проводника — R.
• Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

U = 0,0175*40*2/1,5*16

U = 14,93 В

Если сравнить полученное значение с номинальным для однофазной линии 220 В 50 Гц, получается, что потери напряжения составили: 220-14,93 = 205,07 В.

Такие потери в 14,93 В — это практически 6,8 % от входного (номинального) напряжения в сети. Значение, недопустимое для силовой группы розеток и осветительных приборов, потери будут заметны: розетки будут пропускать ток неполной мощности, а осветительные приборы — работать с меньшим накалом.

Мощность на нагрев проводника составит P = UI = 14,93*16 = 238,9 Вт. Это процент потерь в теории без учета падения напряжения на местах соединения проводов, контактах розеточной группы.

Проведение сложных расчетов

Для более детального и достоверного расчета потерь напряжения на линии нужно принимать во внимание реактивное и активное сопротивление, которое вместе образует комплексное сопротивление, и мощность.

Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном

В этой формуле указаны следующие величины:

• P, Q — активная, реактивная мощность.
• r0, x0 — активное, реактивное сопротивление.
• U ном — номинальное напряжение.

Чтобы обеспечить оптимальную нагрузку по трехфазных линиям передач, необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание на осветительные приборы — между фазами и нейтральной линией.

Есть три варианта подключения нагрузки:

• от электрощита в конец линии;
• от электрощита с равномерным распределением по длине кабеля;
• от электрощита к двум совмещенным линиям с равномерным распределением нагрузки.

Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергозависимых установок в доме, квартире составляет 3,5 кВт — среднее значение при небольшом количестве мощных электроприборов. Если все нагрузки активные (все приборы включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором силы тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получают силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.

Дальнейшие расчеты: если использовать медный кабель сечением 1,5 кв. мм, удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм2, а длина двухжильного кабеля для разводки равна 30 метров.

По формуле потери напряжения составляют:

∆U = I*R/U*100 %, где сила тока равна 15,9 А, сопротивление составляет 2 (две жилы)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ом. Тогда ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06 %.

Полученное значение незначительно превышает рекомендуемое нормативными документами падение в пять процентов. В принципе, можно оставить схему такого подключения, но если на основные величины формулы повлияет неучтенный фактор, потери будут превышать допустимое значение.

Что это значит для конечного потребителя? Оплата за использованную электроэнергию, поступающую к распределительному щиту с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту упростить систему расчетов при определении потерь напряжения по длине кабеля? Можно пользоваться специальными таблицами, приведенными в узкоспециализированной литературе для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитаны по двум основным параметрам — длина кабеля в 1000 м и величина тока в 1 А.

В качестве примера представлена таблица с готовыми расчетами для однофазных и трехфазных электрических силовых и осветительных цепей из меди и алюминия с разным сечением от 1,5 до 70 кв. мм при подаче питания на электродвигатель.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Таблицы удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при запуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U щита = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процентном отношении ∆U = 27/400*100 = 6,75 % — допустимое значение, не превышает максимальную величину 8 %. С учетом всех параметров монтаж силовой линии приемлем.

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

1. Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
2. В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
3. Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
4. После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
5. Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

1. Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
2. Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
3. Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Расчет потери напряжения в кабеле

В качестве примера расчёта потерь в кабеле рассмотрим схему трансляционной линии с ответвлением:

Расстояние между громкоговорителями основной линии составляет 10 м, на ответвлении — 7 м. Расчет осуществляется для кабеля сечением 1 мм².

Прежде чем начать расчет мощности на громкоговорителях, ответвление линии необходимо заменить эквивалентной нагрузкой.

Как следует из расчетов, эквивалентом ответвления будет громкоговоритель, имеющий сопротивление 833,54 Ом или мощность 11,99 Вт (P = U2/R, U=100 В).

С учетом эквивалентной нагрузки рассчитаем напряжение на громкоговорителях главной ветви.

Мы получили значения напряжения на всех громкоговорителях главной ветви. Вычисленные значения для эквивалентной нагрузки позволяют произвести дальнейшие расчёты для громкоговорителей, расположенных на ответвлении.

Для расчёта любой трансляционной линии необходимо учитывать потери, связанные с протяженностью кабеля подключения громкоговорителей. Поскольку соединительный кабель имеет конечное, пусть и малое, сопротивление, то часть мощности, подводимой от усилителя, будет рассеиваться в виде тепла. В проектируемых системах оповещения для расчёта уровня звукового давления принципиально важно знать точную величину мощности, поступающей на громкоговорители.

Предлагаемая программа позволяет предельно точно построить 100-вольтную трансляционную линию, учитывая мощность громкоговорителей и характеристики кабеля. По результатам программы оценивается уровень потерь для разного типа применяемого кабеля, а также рассчитывается напряжение в точках подсоединения громкоговорителей и мощность их фактического использования.

Расчет потерь в кабеле

    В таблице 1 даны зависимости потерь в кабеле от моментов нагрузки для медных проводников двухпроводных линий при напряжении 220 В.

    В Таблице 2 представлены зависимости потерь в кабеле от моментов нагрузки для четырехпроводных трехфазных линий с нулем на напряжение 380/220 В или трехпроводных без нуля на напряжение 380 В. Таблица 2 справедлива только для случая равенства нагрузок во всех трех фазах. В этом случае в четырехпроводной линии с нулем ток в нулевой жиле кабеля равен нулю. 

     Следует иметь ввиду, что при несимметричной нагрузке в трехфазной линии потери увеличиваются. Чтобы избежать ошибок при большой асимметрии нагрузки в линии с нулем целесообразно потери вычислять для наиболее нагруженной фазы по Таблице 1.

    В таблице 3 даны зависимости потерь в кабеле от моментов нагрузки для медных проводников двухпроводных линий при напряжении 12 Вольт. Таблица предназначена для расчета потерь в линиях, питающих низковольтные светильники от понижающих трансформаторов.

    В данных таблицах индуктивное сопротивление линий не учитывается, так как оно при использовании кабелей пренебрежимо мало по сравнению с активным сопротивлением.

                                                                                               Таблица 1

                                                                                                        Таблица 2

Расчет потерь напряжения в кабеле

Для того чтобы обеспечить подачу напряжения от распределительного устройства к конечному потребителю используются линии электропередач. Они могут быть воздушными или кабельными и имеют значительную протяженность.

Как и все проводники, они имеют сопротивление, которое зависит от длины и чем они протяжение, тем больше потеря напряжения.

И чем длиннее линия, тем потери напряжения будут больше. Т.е. напряжение на входе и в конце линии будет разное.

Чтобы оборудование работало без сбоев, эти потери нормируются. Они суммарно должны иметь значение, не превышающее 9%.

Максимальное понижение напряжение на вводе составляет пять процентов, а до самого удаленного потребителя не более четырех процентов. В трехфазной сети при трех или четырех проводной сети этот показатель не должен превышать 10%.

Симптомы снижения напряжения у потребителя

Если эти показатели не соблюдаются, конечные потребители не смогут обеспечить номинальные параметры. При снижении напряжения возникают следующие симптомы:

• Осветительные приборы, в которых используются лампы накаливания, начинают работать (светиться) в половину накала;
• При включении электродвигателей уменьшается пусковое усилие на валу. В результате чего двигатель не вращается, и как следствие происходит перегрев обмоток и выход из строя;
• Некоторые электроприборы не включаются. Не хватает напряжения, а другие приборы после включения могу выходить из строя;
• Установки, чувствительные к входному напряжению, работают нестабильно, так же могут не включаться источники света, у которых нет нити накаливания.

Передача электроэнергии производится по воздушным или кабельным сетям. Воздушные изготовлены из алюминия, а кабельные могут быть алюминиевыми или медными.

В кабелях кроме активного сопротивления имеется емкостное сопротивление. Поэтому потеря мощности зависит от длины кабеля.

Причины, приводящие к снижению напряжения

Потери напряжения в линии электропередач возникают по следующим причинам:

• По проводу проходит ток, который нагревает его, в результате увеличивается активное и емкостное сопротивление;
• Трехфазный кабель при симметричной нагрузке имеет одинаковые значения напряжения на жилах, а ток нулевого провода будет стремиться к нулю. Это справедливо если нагрузка постоянная и чисто активная, что в реальных условиях невозможно;
• В сетях, кроме активной нагрузки, имеется реактивная нагрузка в виде обмоток трансформатора, реакторов и т.п. и как следствие в них появляется индуктивная мощность;
• В результате сопротивление будет складываться из активного, емкостного и индуктивного. Оно влияет на потери напряжения в сети.

Потери тока зависят от длины кабеля. Чем он протяжение, тем больше сопротивление, а это значит, что и потери значительнее. Отсюда следует, что потери мощности в кабеле зависят от протяженности или длины линии.

Расчет значения потерь

Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.

Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.

Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.

Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.

А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.

При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.

∆U= I*RL.

Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.

Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.

Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле

R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.

Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.

Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.

Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.

Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле.

Методы сокращения потерь

Потери мощности можно сократить следующими методами:

• Увеличить сечение проводников. В результате снизится сопротивление, и потери уменьшатся;
• Снижение потребляемой мощности. Этот параметр не всегда можно изменить;
• Изменение протяженности кабеля.

Уменьшение мощности и изменение длины линии осуществить практически не возможно. Поэтому если увеличивать сечение провода без расчета, то на длинной линии это приведет к неоправданным затратам.

А это значит, что очень важно произвести расчет, который позволит правильно рассчитать потери мощности в кабеле и выбрать оптимальное значение сечения жил.

рассчитываем потери и уменьшаем затраты

Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.

Изменение напряжения вдоль линии

Что такое падение напряжения

При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.

Закон Ома

Как замеряется падение напряжения

Измерить падение можно тремя способами:

• Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
• Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
• Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.

Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.

Принцип замера потерь напряжения в кабеле

Сопротивление металлов

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.

В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой “p” и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².

Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:

R=(p*l)/S, где:

• l – длина,
• S – сечение кабеля.

Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.

Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:

S=(π*d²)/4, где:

• π – число “пи” (3,14),
• d – диаметр.

Как рассчитать потери напряжения

По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.

Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.

При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.

Выбор по допустимым потерям

При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:

U=I*R=(p*2l)/S.

В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.

Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.

В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.

Принцип образования потерь напряжения

Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².

Выбор сечения кабелей по нагреву

Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:

Р=I²*R.

В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.

При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

• Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
• Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
• При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

• Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
• Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
• Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
• Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
• Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Видео

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

1. Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
2. Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
3. Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления 380В.

При проектировании сетей  часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).

9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например пони­жающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.

В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения
от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.

СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.

С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.

Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.

ГОСТ 13109.

5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения  в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения,  длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2  Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в  сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Жду ваших отзывов и предложений:)

Советую почитать:

Калькулятор онлайн расчета необходимого сечения кабеля и учёт потерь

Как правильно и точно сделать расчет сечения кабеля по потере напряжения? Очень часто при проектировании сетей электроснабжения требуется грамотный расчет потерь в кабеле. Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения жилы. Если кабель выбран неправильно, это повлечет за собой множественные материальные затраты, ведь система быстро выйдет из строя и перестанет функционировать. Благодаря сайтам помощникам, где имеется уже готовая программа для расчета сечения кабеля и потери на нем, сделать это можно легко и оперативно.

Как воспользоваться калькулятором онлайн?

В готовую таблицу нужно ввести данные согласно выбранному материалу кабеля, мощность нагрузки системы, напряжение сети, температуру кабеля и способ его прокладки. После нажать кнопку «вычислить» и получить готовый результат.
Такой расчет потерь напряжения в линии можно смело применять в работе, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:

1. Указывая коэффициент мощности косинус фи равен единице.
2. Линии сети постоянного тока.
3. Сеть переменного тока с частотой 50 Гц выполненная проводниками с сечениями до 25.0–95.0.

Полученные результаты необходимо использовать согласно каждому индивидуальному случаю, учитывая все погрешности кабельно-проводниковой продукции.

Обязательно заполняйте все значения!

 Расчет потери мощности в кабеле по школьной формуле

Получить нужные данные можно следующим образом, используя для подсчетов такую комбинацию показателей: ΔU=I·RL (потери напряжения в линии = ток потребления*сопротивление кабеля).

Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?

Излишне рассеивание энергии в кабеле может повлечь за собой существенные потери электроэнергии, сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции. Это опасно для жизни людей и животных. При существенной длине линии это скажется на расходах за свет, что также неблагоприятно отразиться на материальном состоянии владельца помещения.

 

Помимо этого неконтролируемые потери напряжения в кабеле могут стать причиной выхода из строя многих электроприборов, а также полного их уничтожения. Очень часто жильцы используют сечения кабелей меньше чем нужно (с целью экономии),  что вскоре вызывает короткое замыкание. А будущие затраты на замену или ремонт электропроводки не окупают кошельки «экономных» пользователей. Вот почему так важно правильно подобрать нужное сечение кабелей прокладываемых проводов. Любой электромонтаж в жилом доместоит начинать только после тщательного расчета потерь в кабеле. Важно помнить, электричество — не дает второго шанса, а потому все нужно делать изначально правильно и качественно.

Пути снижения потерь мощности в кабеле

Потери можно снизить несколькими способами:

• увеличением площади сечения кабеля;
• уменьшением длины материала;
• снижением нагрузки.

Часто с последними двумя пунктами сложнее, а потому приходится это делать за счет увеличения площади сечения жилы электро–кабеля. Это поможет снизить сопротивление. Такой вариант имеет несколько затратных моментов. Во–первых, стоимость использования такого материала для многокилометровых систем очень ощутима, а потому необходимо выбирать кабель правильного сечения, дабы снизить порог потери мощности в кабеле.

Онлайн–расчет потерь напряжения позволяет сделать это за несколько секунд, с учетом всех дополнительных характеристик. Для тех, кто желает перепроверить результат вручную, существует физико–математическая формула расчета потерь напряжения в кабеле. Безусловно, это прекрасные помощники для каждого проектировщика электросетями.

Таблица по расчету сечения провода по мощности

Сечение кабеля, мм2	Открытая проводка						Прокладка в каналах
	Медная			Алюминиевая			Медная			Алюминиевая
	Ток	Мощность, кВт		Ток	Мощность, кВт		Ток	Мощность, кВт		Ток	Мощность, кВт
	А	220В	380В	А	220В	380В	А	220В	380В	А	220В	380В
0,5	11	2,4	–	–	–		–	–	–	–	–	–
0,75	15	3,3	–	–	–		–	–	–	–	–	–
1,0	17	3,7	6,4	–	–		14	3,0	5,3	–	–	–
1,5	23	5,0	8,7	–	–		15	3,3	5,7	–	–	–
2,0	26	5,7	9,8	21	4,6	7,9	19	4,1	7,2	14,0	3,0	5,3
2,5	30	6,6	11,0	24	5,2	9,1	21	4,6	7,9	16,0	3,5	6,0
4,0	41	9,0	15,0	32	7,0	12,0	27	5,9	10,0	21,0	4,6	7,9
6,0	50	11,0	19,0	39	8,5	14,0	34	7,4	12,0	26,0	5,7	9,8
10,0	80	17,0	30,0	60	13,0	22,0	50	11,0	19,0	38,0	8,3	14,0
16,0	100	22,0	38,0	75	16,0	28,0	80	17,0	30,0	55,0	12,0	20,0
25,0	140	30,0	53,0	105	23,0	39,0	100	22,0	38,0	65,0	14,0	24,0
35,0	170	37,0	64,0	130	28,0	49,0	135	29,0	51,0	75,0	16,0	28,0

 

Видео по правильному выбору сечения провода и типичные ошибки

Расчет волоконно-оптических бюджетов потерь

Расчет волоконно-оптических бюджетов потерь


Мощность Бюджеты и потери Бюджеты

Термины «сила » бюджет «и» бюджет потерь «часто путают.

Бюджет мощности относится к количеству потерь в волоконно-оптической кабельной установке, (передатчик к приемнику) может терпеть, чтобы работать должным образом.Иногда бюджет мощности имеет как минимальное, так и максимальное значение, которое означает, что ему нужно как минимум минимальное значение потерь, чтобы оно не перегрузка приемника и максимальное значение потерь для обеспечения приемника имеет достаточный сигнал для правильной работы.

Потери бюджета количество потерь, которое должна иметь кабельная станция, если она установлена должным образом. Он рассчитывается путем сложения оценочных средних потерь всех компоненты, используемые на кабельном заводе, чтобы получить приблизительный итог сквозная потеря.Бюджет потерь имеет два использования: 1) на этапе проектирования он используется, чтобы гарантировать, что проектируемая кабельная система будет работать со ссылками 2) после установки, бюджет потерь для Кабель сравнивается с фактическими результатами испытаний, чтобы гарантировать, что кабель Завод установлен правильно.

Некоторые Стандарты относятся к бюджету потерь как «допуск на затухание», но похоже, что этот термин очень ограничен.

Очевидно, что сила бюджет и потери бюджета связаны между собой.Канал передачи данных будет работать только в том случае, если Потери в кабельной сети находятся в пределах энергетического бюджета канала.

Помните, что рассчитанный бюджет потерь оценка того, что принимает значения потерь компонентов и не учитывает неопределенность измерения. Знать об этом, потому что если измерения близки к оценкам бюджета потерь, некоторые суждения нужно чтобы не подвела хорошие волокна и пропустить плохие! Это обсуждается в глубина на странице «Установка Практические результаты.»

Мощность Бюджет

Все ссылки на данные ограничено энергетическим бюджетом ссылки. Энергетический бюджет — это Разница между выходной мощностью передатчика и входной мощностью требования приемника, оба из которых определены как связанные по мощности в или из оптического волокна типа, указанного в ссылке. Сила Бюджет не просто прямой детерминант максимальной потери в кабельный завод, который может терпеть связь.Как показано ниже, кабельный завод потеря — только часть бюджета власти. Искажения искажения, для пример из дисперсии (модальная и хроматическая дисперсия в волокне ММ, хроматическая и поляризационная модовая дисперсия в световоде SM), снижение мощности бюджет. В многомодовых гигабитных сетях Ethernet, например, трансиверы иметь динамический диапазон (выход передатчика к чувствительности приемника) около 5-6 дБ до учета дисперсии, оставляя бюджет мощности около 2 дБ.

Шум в Приемопередатчики, в основном в приемнике, также влияют на бюджет мощности. приемник имеет рабочий диапазон, определяемый отношением сигнал / шум (S / N) в приемнике. Отношение сигнал / шум обычно указывается для аналоговых каналов в то время как коэффициент ошибок по битам (BER) используется для цифровых каналов. BER это практически обратная функция S / N. Трансиверы также могут быть затронуты искажением передаваемого сигнала, когда он идет вниз по волокну, большая проблема с многомодовыми ссылками на высоких скоростях или очень длинной OSP одномодовые ссылки.


Когда тестирование волокна на кабельном заводе, чтобы определить, будет ли кабельный завод разрешить конкретную ссылку для работы над ним, тест должен быть сделан из трансивер к трансиверу, например кабельный завод с патчкордами установлен на любом конце, который будет использоваться для подключения трансиверов к кабельному заводу. При выполнении бюджета потери ссылок (ниже) для кабель, который будет использоваться с данной ссылкой, чтобы определить, будет ли ссылка работать по этой ссылке, потеря патчкордов также может быть включена.



Тестирование мощности Бюджет для ссылки

Как определяется бюджет мощности? Вы проверяете ссылку под операционной условия и вставки потери при просмотре качества передачи данных. Тестовая установка выглядит следующим образом:

Подключите передатчик и приемник с помощью патч-кордов к переменной аттенюатора. Увеличивайте затухание, пока не увидите высокую коэффициент ошибок по битам (BER для цифровых каналов) или плохое отношение сигнал / шум (SNR для аналоговых ссылок).Измеряя выходной сигнал передатчика патч-корд (точка № 1) и выход приемного патч-корда (точка № 2), Вы можете определить максимальные потери связи и максимальную мощность приемник может терпеть

.
Из этого теста вы может генерировать график, который выглядит следующим образом:

Приемник должен иметь достаточно мощности, чтобы иметь низкий BER (или высокое SNR, инверсия BER), но не так сильно, как перегрузка и искажение сигнала влияет передача инфекции.Мы показываем это как функцию мощности приемника здесь, но зная, выход передатчика, эта кривая может быть переведена в потери — вам нужно низкое достаточно потерь на кабельном заводе, чтобы иметь хорошую передачу, но с низкими потерями приемник может перегружаться, поэтому вы добавляете аттенюатор на приемник, чтобы получить потери до приемлемого уровня.

Вы должны понимать, что не все передатчики имеют одинаковую выходную мощность, ни чувствительность приемников одинакова, поэтому вы тестируете несколько (часто много) чтобы получить представление о вариативности устройств.В зависимости от точки с точки зрения производителя, вы, как правило, ошибка на консервативной стороне так что ваша вероятность предоставить клиенту пару устройств что не работают низко. Так проще.

Кроме того, если ваша ссылка использует многомодовое волокно с высокой скоростью передачи данных (или одномодовых на длинных каналах с очень высокой скоростью передачи), будет дисперсия. Дисперсия распространяет импульсы, вызывая энергетический штраф. Вот почему высокоскоростной Ethernet на 10G имеет потери в 2 дБ, в то время как Бюджет мощности, рассчитанный на основе характеристик передатчика и приемника, составляет около 6 дБ.

Расчет Кабельный завод Link Loss Budget

Анализ бюджета потерь расчет расчетных потерь волоконно-оптической кабельной системы эксплуатационные характеристики. Это иногда путают с Система связи «Энергетический бюджет», которая является спецификацией динамический диапазон электроники, разница выходной мощности передатчика, подключенного к оптоволокну, и минимальной принимаемой мощности требуется на приемнике для правильной передачи данных.Связи Бюджет энергопотребления системы будет устанавливать предел потерь кабельной системы.

Кабельный завод потери бюджет должен учитывать длину волны приемопередатчика, тип волокна и ссылку длина плюс потери, понесенные в соединениях, соединениях и других пассивных такие устройства, как сплиттеры FTTH или OLAN PON. Затухание и полоса пропускания / дисперсия являются ключевыми параметрами потери кабельной сети анализ бюджета.

FOA онлайн Потеря бюджета Веб-страница калькулятора, которая рассчитает бюджет потерь для вашего Кабельный завод.Это хорошая страница для закладки на вашем смартфоне, планшете и / или ноутбук для проведения расчетов в полевых условиях.

FOA имеет бесплатное приложение для iOS смартфонов и планшетов, которые будут рассчитывать потери бюджета для Кабельный завод, который вы проектируете или тестируете. Смотрите магазин приложений для вашего устройство для деталей.



Анализ Потеря связи на стадии проектирования

До проектирования или установка волоконно-оптической кабельной системы, анализ бюджета потерь Рекомендуется убедиться, что система будет работать по предложенной ссылке.Тот же самый бюджет потерь будет использоваться для сравнения результатов испытаний после установка кабелей, чтобы гарантировать, что компоненты были установлены правильно. И пассивные, и активные компоненты схемы должны быть включены в расчет бюджета потерь. Пассивная потеря состоит из потеря волокна, потеря соединителя и потеря соединения. Не забудьте какие-либо стяжки или сплиттеры в ссылке. Активные компоненты: усиление системы, длина волны, мощность передатчика, чувствительность приемника и динамический диапазон.До включите систему, проверьте цепь с источником и индикатором мощности убедитесь, что это в рамках бюджета потерь.

Идея потери бюджет заключается в том, чтобы сетевое оборудование работало над установленным волоконно-оптическая связь. Нормально быть консервативным в отношении спецификаций! Не используйте наилучшие технические характеристики для ослабления волокна или потери разъема — дайте себе немного прибыли!

Лучший способ Проиллюстрировать расчет бюджета потерь, чтобы показать, как это делается для типичный 0.2 км многомодовая связь. Ссылка может быть проанализирована и протестирована в двух способы, с или без патч-кордов, которые соединяют оборудование. С патчкорды, кабельный завод имеет 5 соединений (2 разъема на каждом конце подключите к патчкорду, соединяющему передатчик и приемник), 3 соединения на патч-панелях в ссылке) и одно соединение в середине. Без Патч-корды, кабельный завод имеет 3 соединения (по 2 разъема на каждом конец для передатчика и приемника), 1 соединение на коммутационной панели в ссылка) и одно соединение в середине.

Смотреть чертежи ниже макета ссылки и мгновенной мощности в ссылке в любой указать его длину, масштабируемую точно до рисунка ссылки над ним.

ат наверху — волоконно-оптический канал с подключенным передатчиком. кабель растение с патч-кордом. Кабельный завод имеет 1 промежуточное соединение и 1 сплайс плюс, конечно же, «разъемы» на каждом конце, которые становятся «соединения», когда патч-корды передатчика и приемника (или эталонные тестовые кабели) подключены.На стороне приемника соединяется патчкорд Кабельный завод к приемнику.

Примечание : A разъем — это аппаратное обеспечение, прикрепленное к концу оптоволокна, что позволяет ему быть подключенным к другому волокну, передатчику или приемнику. Когда два соединители соединяются для соединения двух волокон, обычно требующих сопряжения адаптер, это называется соединение. Разъемы без потерь; только соединения имеют потерю.

ниже Рисунок выше по оптоволоконному каналу представляет собой график мощности в ссылка по всей длине ссылки.Вертикальная шкала (Y) оптическая сила на расстоянии от передатчика, показанного в горизонтальная (X) шкала. Как оптический сигнал от передатчика путешествует вниз волокна, затухание волокна и потери в соединениях и сращивание уменьшает мощность, как показано на зеленом графике мощности.

Примечание: То график выше выглядит как рефлектограмма. Рефлектометр посылает тестовый импульс вниз волокно и обратное рассеяние позволяют рефлектометру преобразовать это в снимок что происходит с импульсом, идущим вниз по волокну.Мощность в тестовом импульсе уменьшается затухание волокна и потери в разъемах и сращивания. На нашем рисунке мы не видим пиков отражения, но это дополнительная потеря включена в потерю разъема.

В левой части графика мы показываем мощность, связанную с передатчик в патч-корд, измеренный в точке № 1 (конец передатчик) и ослабленный сигнал в конце Патчкорд, подключенный к приемнику, показан в точке № 2.Мы также показываем чувствительность приемника, минимальная мощность, необходимая для передатчика и получатель для отправки безошибочных данных.

Разница между выходом передатчика и чувствительностью приемника это бюджет мощности . Выраженный в дБ, бюджет мощности количество потерь, которое может выдержать ссылка и по-прежнему работать должным образом —

отправить безошибочные данные. Разница между передатчиком выход (точка № 1) и мощность приемника на его входе (точка № 2) фактическая потеря кабельной установки, вызванная данными оптоволокна ссылка на сайт.

Разница между мощностью, подключенной к кабельной системе и Мощность на приемнике — это потеря кабельной системы. Вот что мы оценить, когда мы рассчитаем потери бюджета .
Это также то, что называется «вносимые потери», проверенные с источником теста и Сил-о-Метр.

Примечание: Эта концепция вызывает много вопросов, но два являются наиболее распространенными. Почему Вы включаете потерю разъемов на концах, если они подключен к передатчику и приемнику.А как насчет тестирования постоянно установленная кабельная система от патч-панели (или настенной розетки) до другая патч-панель, не включая последние патч-корды, используемые для подключить оборудование.

Почему вы включаете разъемы на каждом конце? В зависимости от дизайна трансиверов (и особенно если они имеют лазеры с косой или детекторы), практически каждый фактор потери разъема влияет на связь на передатчик или приемник, а также.Являются ли эти связи включенный в бюджет потерь должен зависеть от того, будет ли наценка на ссылка для использования на кабельном заводе была указана для включения этих разъемы. Так как Насколько нам известно, почти все системные спецификации рассматриваются потери соединения на обоих концах. Если вы не знаете Система не была указана для потери, включая концевые разъемы, включая их в расчетах потери бюджета.

Тестирование это еще одна проблема.когда кабельная установка проверена, эталонные кабели будут сопрягаться с концевые соединители и их потеря будут включены в измерения, но результаты зависят от метод, используемый для установки «0 дБ» ссылка.

Если ссылка «0 дБ» для теста на вносимые потери была выполнена только с один эталонный тестовый кабель подключен между источником света и питанием метр, который является наиболее распространенным способом, разъемы на конце кабель будет включен в потери, поэтому бюджет потерь должен включать оба разъема.
Мост Испытания определяются и проводятся с использованием одного эталонного кабеля, когда Испытательное оборудование совместимо с разъемами.

Если ссылка «0 дБ» для теста на вносимые потери была сделана с тремя кабели, эталонный кабель запуска, эталонный кабель приема и третий эталонный кабель между ними, метод, используемый для многих Разъемы (мужской / женский), такие как MPO, бюджет потерь не должен включите разъемы на конце.При создании ссылки «0 дБ» с три кабеля, два соединения включены в настройку измеренное значение будет уменьшено на значение этих двух соединения. Если бюджет потерь рассчитывается без разъемов на концах значение будет более близко аппроксимировать результаты теста с ссылкой на 3 кабеля. Ссылка на три кабеля обычно делается с разъемом / штекером или штекером / штекером типа MPO или при выполнении «канальный» тест, указанный в некоторых стандартах, который включает постоянно установленная кабельная система с присоединенными патчкордами, но исключает разъемы на каждом конце, которые присоединяются к трансиверам.

Несмотря на то, что метод сравнения с двумя кабелями используется редко, он включает только один разъем. Таким образом, вы можете использовать тот же подход при расчете потери бюджета для этого метода испытаний.

Какой бы метод испытаний ни предполагался, он должен быть задокументирован, когда потеря бюджет рассчитан.



Пример: Потеря пассивных компонентов кабельного завода — Расчет бюджета потерь
Для этого анализа, мы будем использовать наш 0.2 км кабельного завода выше без патч-кордов, поэтому он имеет 3 соединения и одно соединение.


Step 1. Потери волокна на рабочей длине волны более 200 м (0,2 км)

Кабель Длина (км)	0,2	0,2
Волокно Тип	Многомодовый		Одномодовый
Длина волны (нм)	850	1300	1310	1550
Волокно Atten.дБ / км	3 [3.5]	1 [1.5]	0,4 [1 / 0,5]	0,3 [1 / 0,5]
Всего Волокно Потеря	0,60 [0.7]	0,20 [0.3]

(Все характеристики в в скобках указаны максимальные значения по EIA / TIA 568 стандарт.Для одномодового волокна допускаются более высокие потери помещения приложений. )



Step 2. Потеря соединения

, многомодовый потери на разъемах обычно составляют 0,2-0,5 дБ (см. примечание о «соединитель» против потери «соединения»). Одномодовые разъемы, которые Заводские и сварные соединения будут иметь потери 0,1-0,2 дБ. поле оконечные одномодовые разъемы (не рекомендуется) могут иметь потери как высоко как 0.5-1,0 дБ и недопустимая отражательная способность.

Давайте посчитаем как в типичном, так и в худшем случае.

Помните, что мы включите все компоненты в полную ссылку, включая разъемы на каждом конце.

Соединитель Потеря	0,3 дБ (типичный клей / польский конн)	0,75 дБ (TIA-568 макс. приемлемый)
Всего Количество соединителей	3	3
Всего Потеря соединителя	0.9 дБ	2,25 дБ

Примечание: Когда люди говорят о потере соединителя, они действительно означают потерю «соединения» — потеря пары сопряженных разъемов, выраженная в «дБ». Таким образом, тестирование разъемы требуют сопряжения их с эталонными разъемами, которые должны быть качественные разъемы сами по себе не оказывают негативного влияния на измеряемые потеря при сопряжении с неизвестным разъемом. Это важный момент часто не полностью объяснил.Чтобы измерить потерю разъемы, вы должны соединить их с аналогичным, заведомо хорошим, разъемом. когда тестируемый разъем соединяется с несколькими различными разъемами, это могут иметь различные потери, потому что эти потери зависят от эталонный разъем, к которому он подключен.

(Все разъемы разрешено 0,75 макс. по стандарту EIA / TIA 568, как правило, слишком много, за исключением разъемов MPO — массив.)

Помните, что мы включаем все компоненты в полную ссылку, в том числе разъемы на каждом конце.В нашем примере выше ссылка включает патчкорды на каждом конце для подключения к электронике. Нам нужно оценить качество из этих разъемов, поэтому мы включаем их в бюджет потери ссылок, и если мы Протестируйте соединение от начала до конца, включая патч-корды, эти разъемы быть включены в результаты теста при подключении к запуску и получению эталонные кабели. На некоторых ссылках только постоянно установленная ссылка, а не в том числе патч-корды, будут проверены. Опять же, нам еще нужно включить разъемы на конце, как они будут включены, когда мы тестируем вставку потеря с контрольными тестовыми кабелями на каждом конце.


Step 3. Потеря соединения

Многомодовые соединения обычно изготавливаются с механическими соединениями, хотя некоторые соединения используемый. Чем больше сердечник и несколько слоев, тем более те же потери, что и при механическом сращивании, но в более неблагоприятных условиях сплав сред. Рисунок 0,1-0,5 дБ для многомодовых сращиваний, 0,3 — хороший в среднем для опытного установщика. Сплайсинг одномодового волокна обычно будет меньше 0.05 дБ (верно, меньше десятой дБ!)

Типичный Splice Loss	0,3 дБ
Всего # сращивания	1
Всего Splice Loss	0,3 дБ

(Все соединения разрешено 0.3 макс. По стандарту EIA / TIA 568)



Шаг 4. Общее затухание пассивной системы

Добавьте потерю волокна, потери соединителя и соединения, чтобы получить потерю связи.

	Типичный		TIA 568 Макс.
	850 нм	1300 нм	850 нм	1300 нм
Всего Потеря волокна (дБ)	0.6	0,2	0,7	0,3
Всего Потеря соединителя (дБ)	0,9	0,9	2,25	2,25
Всего Потеря соединения (дБ)	0,3	0,3	0,3	0.3
Другое (дБ)	0	0	0	0
Всего Потеря связи (дБ)	1,8	1,4	3,25	2,85

Обратите внимание на большой разница между типичными значениями и значениями худшего случая TIA.Который следует использовать для оценки кабельной установки? Если вы используете типичное поле установлены разъемы типа клей / полироль или SOCs — соединение фьюжн на разъемах более низкие / типичные значения, вероятно, являются хорошим выбором. если ты используйте MPO или предварительно отшлифованные соединители с механическими соединениями, TIA значения могут быть ближе.

В любом случае это Важно понимать, что это оценки, только оценки, а некоторые Требуется суждение.

Помните это должны быть критерии для тестирования.Разрешить +/- 0,2 -0,5 дБ для неопределенность измерения, и это становится вашим критерием прохождения / неудачи.

Мы можем использовать FOA Потеря Бюджет веб-страницу калькулятора, чтобы сделать расчеты. Мы просто вводим данные в соответствующие поля. Прокрутите вниз и нажмите «Сброс», чтобы очистить поля данных.

FOA онлайн потери Бюджетная веб-страница калькулятора будет рассчитывать потери бюджета для вашего кабельного завода.Это хорошая страница для закладки на вашем смартфон, планшет и / или ноутбук для расчета в поле.

Попробуйте другой Кабельные заводы для практики — попробуйте 13 км одномодовых на 1310 нм, 4 сплайсинга и разъемы только на концах. Используйте типичные данные о потерях компонентов ниже калькулятор или используйте свои собственные оценки.

Оборудование Link Расчет бюджета электропитания: Бюджет потери связи для сетевого оборудования зависит от динамического диапазона электроники, разница между чувствительность приемника и выход передатчика в волокна.Вам нужен запас прочности для деградации системы с течением времени или окружающей среды, поэтому вычтите этот запас (до 3 дБ), чтобы получить убыток бюджет по ссылке.


Step 5. Данные из спецификации производителя для активных компонентов (типичные 100 Мбит / с ссылка)

Операционная Длина волны (нм)	850
Волокно Тип	MM
Приемник Sens.(дБм @ требуется BER)	-21
Средний Выход передатчика (дБм)	-13
Динамический Диапазон (дБ)	8
Рекомендуется Превышение маржи (дБ)	3

Step 6.Расчет маржи мощности

Динамический Диапазон (дБ) (выше)	8	8
Кабель Потеря связи с растением (дБ)	1,8 (Тип)	3,25 (TIA)
Ссылка Маржа потерь (дБ)	6.2	4,75

Обратите внимание, что ссылка как это может иметь штрафы за дисперсию, общие для ссылок MM в 1G или выше.
Как правило, маржа потери связи должна быть больше, чем приблизительно 3 дБ, чтобы для деградации ссылки с течением времени. Источники в передатчике могут стареть и потеря питания, разъемы или соединения могут ухудшиться или разъемы с несколькими спаривания или может испачкаться, если открыт для изменения маршрута или тестирования.Если кабели при случайном срезе потребуется избыточный запас для размещения соединений восстановление. Правило 3 дБ, конечно, не имеет значения, если бюджет мощности ~ 2 дБ, как некоторые из многомодовых ссылок 10G. Тогда нужно лучшее качественная установка имеет решающее значение!



Похожие Темы:

Руководство о том, что Потери, ожидаемые при тестировании волоконно-оптических кабелей для ввода потери с Метр и источник или OLTS

Таблица длины и потерь кабельного завода для большинства локальных сетей и каналов связи

---

Более подробную информацию можно найти на FOA Электронное справочное руководство.


Вернуться на главную страницу FOA

Вернуться к FOA Tech Темы



(С) 2004-18 Волоконно-оптическая ассоциация, Inc.


,

Распределенная акустическая система Cable Loss Calculator

• Главная
• Главная AV
  • Подключение оборудования
  • Подключение акустических систем
  • Подключение колонок
  • Подключение оборудования
• Понимание Audio
• Калькуляторы
  • Аудио Калькуляторы
  • Электрические Калькуляторы
  • Аудио Калькуляторы
  • Электрические Калькуляторы
• Основы
• Мифы и Пустяки

Поиск

Geoff серого Geek

• Главная
• Главная AV
  • AllConnecting EquipmentConnecting Динамики

    Подключение Часто задаваемые вопросы по динамикам

    

    Симуляторы селекторного переключателя динамиков

    

    Общие сведения об импедансе динамиков

    

    Как подключить видеомагнитофон к телевизору с плоским экраном

  • Conne cting Speakers
  • Подключение оборудования
• Общее представление о звуке
  • 

    Общее представление о мощности усилителя

    

    Общее представление о чувствительности динамиков

    

    Как несколько динамиков обмениваются мощностью

    

    Изменение сопротивления акустических систем Усилитель громкоговорителей

  0

  0

  0

• Калькуляторы
  • AllAudio CalculatorsElectrical Калькуляторы

    Выступающие в калькулятор серии

    

    Усилитель мощности, напряжения и тока Калькулятор

    

    Распределенная акустическая система SPL калькулятор

    

    Распределенная акустическая система Cable Loss Calculator

  • Аудио Калькуляторы
  • Электрические калькуляторы
• Основы
  • 

    Использование мультиметра

    

    переменного и постоянного тока

    

    Закон страшных омов

    

    Что такое электроэнергия?

• Myths & Trivia

.

Руководящих принципов, какие потери следует ожидать при тестировании оптоволоконных кабелей Рекомендации о том, какую потерю ожидать при тестировании оптоволоконных кабелей

Рекомендации о том, какую потерю ожидать когда Тестирование волоконно-оптических кабелей

Чтобы оценить, насколько хорош оптоволоконный кабель, нужно тест на вносимые потери с источником света и измерителем мощности, который сравнивает к оценке того, что является разумная потеря для этого кабельного завода.Смета, называемая «потерями бюджета» рассчитывается с использованием типичных потерь компонентов для каждой части кабеля растение — волокно, соединители и / или соединители. Если измеренные потери превышают расчетный убыток на значительную сумму (с учетом присущего неопределенность во всех измерениях), система должна быть проверена сегмент за сегментом, чтобы определить причину высоких потерь.

Оценка бюджета потерь также может использоваться для сравнения результатов OTDR тестирование, но неотъемлемая неопределенность тестирования рефлектометра делает оценку менее точно.См. Неопределенность измерения OTDR в OTDR стр.

Некоторые Стандарты относятся к бюджету потерь как «допуск на затухание», но похоже, что этот термин очень ограничен.

Расчетный бюджет потерь является приблизительным которая принимает значения потерь компонентов и не учитывает учитывать неопределенность измерения. Знать об этом, потому что если измерения близки к оценкам бюджета потерь, некоторые суждения нужно, чтобы не испортить хорошие волокна и пропустить плохие! Это обсуждается подробно на странице «Установка Практические результаты.»

Бюджет потерь в кабельном заводе»

«Бюджет потерь в кабельном производстве» является функцией потерь компоненты кабельного завода — оптоволокно, разъемы и соединения, а также любые пассивные оптические компоненты, такие как сплиттеры в PON.

Таким образом, бюджет потерь кабельного завода является основным фактором в мощности бюджет волоконно-оптической линии и то, что рассчитывается для сравнения против протестированной вставной потери (и даже сравнивается с потерей рефлектометра) измерения), чтобы определить, правильно ли установлена ​​кабельная станция.

FOA имеет онлайн потери Бюджетная веб-страница калькулятора, которая будет рассчитывать бюджет потерь для Ваш кабельный завод. Это хорошая страница для закладки на вашем смартфоне, планшет и / или ноутбук, чтобы иметь для проведения расчетов в полевых условиях.

FOA также имеет бесплатное приложение для iOS смартфонов и планшетов, которое будет рассчитать потери на кабельном заводе, который вы проектируете или тестируете. Обратитесь в магазин приложений Apple для вашего устройства.

Расчет Потери бюджета

Расчет убытков Бюджет кабельного завода включает оценку всех потерь компонентов — волокно, сращивания и разъемы — и суммируя их.

Go здесь для более всестороннего обсуждения о том, как рассчитать убыток бюджет.

Разъем Потеря

за каждого разъем, мы обычно рассчитываем потерю 0,3 дБ для большинства клея / лака или соединители для сварки Спецификация потерь для полированного / механического соединители сплайсинга или мультифибра, такие как MPO, будут выше (0.75 макс. По EIA / TIA 568)

при тестировании Кабельные заводы в соответствии с OFSTP-14 (двусторонний), включают соединители на обоих концы кабеля при использовании ссылки на 1 кабель Для других опций см. примечание ниже. При тестировании по FOTP-171 (с одним концом) включайте только один разъем — тот, который подключен к пусковому кабелю.

сращивания Потеря

за каждого сращивание, рисунок 0.3 дБ для многомодовых механических сращиваний (0,3 макс на EIA / TIA 568) и 0,15 дБ для одномодовых сварочных соединений.

Волокно Потеря

для многомодового волокна, потери составляют около 3 дБ на км для источников 850 нм, 1 дБ на км для 1300 нм. (3,5 и 1,5 дБ / км макс. Для EIA / TIA 568) Это примерно означает потерю 0,1 дБ на 100 футов (30 м) для 850 нм, 0,1 дБ на 300 футов (100 м) для 1300 нм.

для одномодового волокна, потери составляют около 0,5 дБ на км для источников 1310 нм, 0,4 дБ на км за 1550 нм. (1,0 дБ / км для помещений / 0,5 дБ / км для любой длины волны для внешнего завода макс в соответствии с EIA / TIA 568) Это примерно переводится в потерю 0,1 дБ на 600 (200 м) футов для 1310 нм, 0,1 дБ на 750 футов (250 м) для 1300 нм.

для оценки потерь кабельной установки рассчитайте приблизительную потеря как:

(0.5 дБ X # разъемы) + (0,2 дБ X # сращивания) + (затухание волокна X общее длина кабеля)

Для больше информацию см. рассчитать потери бюджета.

Что о рефлектометрическом тестировании?

Используется

рефлектометра для проверки отдельных событий, таких как потеря соединения на длинных ссылках с встроенные соединения или для устранения неполадок. Все стандарты требуют тест вставки потери для квалификации потери ссылки.В волокнах ММ, рефлектометр значительно занизит потери — до 3 дБ в ссылка 10 дБ — но эта сумма непредсказуема. В дальних СМ ссылки, разница может быть меньше, но есть и другие измерения неопределенности, такие как потеря разъема или соединения, где рефлектометр может показать очередной раз.

Что происходит когда вы тестируете рефлектометр с ограниченным разрешением по расстоянию? В частности, если у вас одномодовое волокно с фьюжном сращенные пигменты, вы не можете видеть как сращивания, так и разъем потери.Или что если у вас есть патч-панель с соединениями, использующими короткие патчкорды?

Для тестирования потерь на вставку вы просто суммируете все потери вкладчики и получить итоговую сумму за кабельную трассу. В случае OTDR, вы анализируете каждое событие.

Итак, если у вас есть точка подключения, где оба волокна были разорваны с нарезанными косичками, вы должны проанализировать событие как сумму 2 сварные соединения и одно соединение, а не каждое в отдельности.Патчкорд Завершение будет две потери соединения, плюс соединения, если прекращение было путем сращивания на косички.

Подробнее о OTDR, см. FOA Интернет Справочное руководство по тестированию или Ленни Руководство Lightwave.

Примечание Включая разъемы на концах и методы испытаний

Многие дизайнеры и технические специалисты задаются вопросом, когда делают потери бюджета, если разъемы на конце кабельного завода должны быть включены в бюджет потерь.Ответ да, они должны быть включены по двум причинам:

1) Когда Кабельный завод подключен к оборудованию связи с патчкорды, соединения с патчкордами будут потеряны.

2) Когда кабельный завод испытан, эталонные кабели будут сопрягаться с разъемы на концах и их потеря будут включены в измерения, но результаты зависят от метод, используемый для установки «0 дБ» ссылка.

Стандарты тестирования часто включают в себя 3 различных способа установки ссылки «0 дБ» для тестирование потери.

Все три эти методы одобрены во многих стандартах, но важно понять, они будут давать разные потери из-за соединения включены при выполнении эталонного измерения 0 дБ. Математика этих методов подробно обсуждается здесь.

1 ссылка на кабель) Если для вставки используется ссылка «0 дБ» испытание на потерю проводилось только с одним эталонным кабелем источник света и измеритель мощности (который является наиболее распространенным способом) разъемы на обоих концах кабеля будут включены в потери, так бюджет потерь должен включать оба разъема.

3 ссылка на кабель) Если ссылка «0 дБ» для Тест на вносимые потери проводился с тремя кабелями, ссылка на запуск кабель, приемный эталонный кабель и третий эталонный кабель между их, метод, используемый для многих разъемов (мужской / женский) такие как MPO, бюджет потерь не должен включать в себя разъемы на конец.При использовании ссылки «0 дБ» с тремя кабелями, два соединения включены в настройку задания, поэтому измеряемая значение будет уменьшено на значение этих двух соединений. Если Бюджет потерь рассчитывается без разъемов на концах, значение будет более близко аппроксимировать результаты теста с 3-х кабелей ссылка. 2 ссылка на кабель) В то время как ссылка на два кабеля Метод используется редко, он включает в себя только один разъем.Таким образом, вы могли бы использовать тот же подход при расчете бюджетов потерь для этого теста метод.

Какой бы метод испытаний ни предполагался, он должен быть задокументирован, когда потеря бюджет рассчитан.

будет сеть работает по этой ссылке?

Вот таблица показывает запас потерь для большинства оптоволоконных локальных сетей и каналов связи. Если потеря кабельной системы меньше максимально допустимой потери ссылка, она должна работать (но вы действительно хотите немного маржи!)

---

(C) 2004-20 Волокно Оптическая Ассоциация, Inc.

Более подробную информацию можно найти на FOA Электронное справочное руководство.

Вернуться на домашнюю страницу FOA

Вернуться на техническую тему FOA

,

Микроволновые печи101 | Расчет потерь в коаксиальном кабеле

Нажмите здесь, чтобы перейти к более точному расчету потерь в металле для коаксиального кабеля!

Нажмите здесь, чтобы просмотреть вывод потерь коаксиала из-за тангенса угла потерь

Нажмите здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу коаксиального кабеля

Нажмите здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу о потерях в линии электропередачи

Нажмите здесь, чтобы перейти на нашу страницу глубины кожи

Нажмите здесь, чтобы перейти к нашим Почему пятьдесят Ом? страница

Обязательно посетите нашу страницу «более точное решение» о потере коаксиального кабеля из-за металла.На этой странице мы рассмотрим простую математику для расчета радиочастотных потерь коаксиальных линий передачи по частоте. На самом деле в коаксиальном кабеле могут возникнуть три механизма потери, каждый из которых описан ниже:

Расчет потерь в коаксиале из-за металла

RG6 CATV коаксиальный кабель: пример

Расчет потерь в коаксиальном кабеле из-за тангенса угла диэлектрических потерь

Расчет потерь из-за диэлектрической проводимости (теперь отдельная страница)

Для справки, рисунок ниже определяет два важных измерения коаксиального кабеля, D и d.Обратите внимание, что «D» — это внутренний диаметр внешнего проводника, а не его наружный диаметр!

Расчет потерь в коаксиале из-за металла

Обновление, сентябрь 2006: мы добавили новую страницу, которая дает более точный расчет потерь в коаксиальном металле, который необходим в случае, если глубина обшивки НЕ мала по сравнению с размерами поперечного сечения коаксиального кабеля. В 99,99% расчетов потерь это, вероятно, просто эзотерическое упражнение, но мы в любом случае оставим его здесь для вас.

Ниже приведена «классическая» потеря из-за расчета металла, которую вы найдете в микроволновых учебниках. Примечание: этот анализ предполагает, что глубина оболочки намного меньше, чем диаметр центрального проводника коаксиального кабеля или толщина его внешнего проводника.

Потери в линии электропередачи из-за расчета металла могут быть выполнены в простой трехступенчатой ​​процедуре:

1. Рассчитать ВЧ листового сопротивления проводников.
2. Рассчитать Ом / длина геометрии.
3. Рассчитать потерю / длину.Все эти величины являются функциями частоты.

Шаг первый: рассчитайте сопротивление листа RF. Это функция проницаемости металла и проводимости (в дополнение к частоте):

Обратите внимание, что вы можете легко подставить в уравнение удельное сопротивление вместо проводимости. Нажмите здесь, чтобы посмотреть удельное сопротивление различных металлов. Не думайте, что внутренний и внешний проводники сделаны из одного металла, часто это не так!

Шаг второй: рассчитайте сопротивление на единицу длины.Мы рекомендуем использовать метры по длине, чтобы сократить путаницу, но вы можете использовать Potrzebies для всех нас волнует (произносится как po-SHEB-yas). Для коаксиального кабеля с внутренним диаметром проводника «d» и внутренним диаметром внутреннего проводника «D» необходимо интегрировать сопротивление листа по «ширине» обеих цилиндрических поверхностей:

Сопротивление / длина = (сопротивление листа РЧ) / [(1 / πd) + (1 / πD)]

Расслабьтесь, эта интеграция заняла не более 8-го класса! «Ширина» внутренней поверхности проводника равна πd, а внешней поверхности проводника — πD.В этом решении предполагается, что на внутренней и внешней проводниках имеется пять глубин оболочки из металла, и каждый состоит из одного металла в пределах этих пяти глубин оболочки, что обычно имеет место. Вот что вы получаете, когда подключаете R _RFSH и упрощаете:

Проверьте, наше уравнение позволит вам использовать разные металлы для внутренних и внешних проводников, мы никогда не видели такого прекрасного вида в любом учебнике! Или в объявлениях Agilent!

Последний шаг — разделить сопротивление / длину на (2Z ₀ ), чтобы получить потерю / длину (единицами являются неперы / длина).Чтобы преобразовать в дБ, умножьте Nepers на 8,686.

Весь шарик воска сводится к следующему совершенно крутому уравнению замкнутой формы:

Примечание: Роджер указал на небольшую ошибку в приведенном выше уравнении в октябре 2009 года. Спасибо! И извините за неудобства для всех остальных!

Теперь вы можете рассчитать потери / длину любого коаксиального кабеля, используя разные металлы для внутренних и внешних проводников.Сладкий! Вы можете пропустить три предложенных нами шага и перейти к поиску.

RG6 CATV коаксиальный кабель: пример

Примечание: в этом примере рассматриваются только потери металла, а не тангенса угла диэлектрических потерь …

Давайте в качестве примера воспользуемся коаксиальным кабелем RG6 (который вы можете купить в Home Depot для подключения спутниковой антенны и т. Д.) И посмотрим, подходит ли математика близко к измеренным данным. Еще в 2006 году или около того мы загрузили на этот кабель лист данных, чтобы использовать его в качестве справочного материала для расчетов.Вы можете видеть это здесь. Мы надеемся, что CommScope не возражает! По данным этого поставщика, размеры RG6 составляют:

Внутренний провод выполнен из покрытой медью стали 18 калибра (40,4 мил по шкале AWG)

Наружный диаметр диэлектрика 180 мил

Характеристическое сопротивление составляет 75 Ом номинал

Внешний проводник — алюминиевая фольга.

Диэлектрическим материалом является «пенополиэтилен». Полиэтилен сам по себе имеет ε _R = 2,25, но в этом случае его закачивают воздухом, чтобы его было легче согнуть, поэтому мы не знаем, как правильно ε _R (оно должно быть где-то между 1 и 2.25, верно?

Давайте посчитаем. Мы знаем, что полное сопротивление RG6 составляет 75 Ом, и оно должно подчиняться уравнению коаксиального кабеля:

75 Ом-ом решение заключается в том, что пенный полиэтилен ε _R равен 1,43.

Теперь мы рассчитаем сопротивление листа RF внутреннего и внешнего проводников. Мы сделали это в электронной таблице, в зависимости от частоты. Мы посмотрели на проводимость меди и алюминия здесь и здесь. Предполагается, что RG6 работает до 3 ГГц, поэтому мы проанализировали его до этой частоты.

Обратите внимание, что внутренний проводник имеет меньшее сопротивление листа. Это потому, что он выигрывает от превосходной проводимости меди, а внешняя оболочка из алюминия. Мы предполагаем, что медная оболочка на стальном центральном проводнике по меньшей мере на 5 глубин оболочки в этой полосе частот … это предположение может быть оптимистичным на частотах МГц, но CommScope не предоставляет толщину покрытия в своих технических данных.

Теперь мы рассчитаем сопротивление на единицу длины (Ом на метр).Здесь внутренний проводник обеспечивает наибольшее сопротивление (даже если он имеет лучшую проводимость), потому что его площадь поверхности намного меньше, чем внешний проводник. Спасибо Марату за исправление предыдущего утверждения!

Наконец, мы конвертируем в дБ / длину. Мы масштабировали единицы длины до 100 футов, потому что большинство поставщиков кабелей в США цитируют потерю кабеля RG6 следующим образом:

Итак, как вычисление проверило реальные данные? Мы рассчитываем 5,85 дБ на 100 футов при 1 ГГц, говорит поставщик 6.15 дБ. Это достаточно близко для работы правительства! Частично это несоответствие может заключаться в том, что мы не обратили внимания на влияние потери тангенса угла диэлектрических потерь. Но наша загружаемая коаксиальная таблица сделает это за вас!

Возможный ярлык …

Эта информация была предоставлена ​​нам Хорхе, который работает на крупного оборонного подрядчика. Мы еще не пробовали. Он опирается на устаревшую военную спецификацию MIL-C-17.

Вместо расчета затухания в проводнике и диэлектрике по заданным формулам на странице коаксиального кабеля вы можете получить результаты, используя:

a = K1 x sqrt (F) + K2 x F (дБ / 100 футов)

Где K1 — постоянная потерь в сопротивлении
K2 — постоянная диэлектрических потерь
F частота в МГц

Просто разделите результаты на 1200, число дюймов в 100 футах., чтобы получить дБ / дюйм. K1 и K2 доступны на таблицах аттенюации и управления питанием MIL-C-17.

Times Microwave ссылается на эти расчеты на своем веб-сайте, но они, похоже, являются единственным поставщиком кабелей, который его использует. Мы не смогли найти K1 и K2 для RG6, чтобы сравнить с выполненным нами расчетом потерь.

Удачи!

Расчет коаксиальных потерь из-за тангенса угла диэлектрических потерь

Новое в октябре 2006 года: формулы для потери в коаксиальном кабеле из-за тангенса угла потерь получены на этой отдельной странице.

Потери из-за тангенса угла диэлектрических потерь довольно легко рассчитать. Диэлектрическая проницаемость материала на самом деле является комплексным числом, поэтому «эпсилон» состоит из двух частей:

Спасибо Паоло за исправление этой формулы, двойное простое число epsilon входит в числитель, а не в знаменатель! Epsilon single-prime — это число, с которым мы обычно имеем дело, и оно не вызывает потерь, и в большинстве повседневных разработок вы не видите простых обозначений.Виновным является мнимый epsilon double-prime . Микроволновые инженеры обычно имеют дело с соотношением между ними, которое для краткости называется касательной дельта , или tanD (скажем, «tan- ди »). Если tanD равно нулю, потери за счет диэлектрика отсутствуют. Если он не равен нулю, он создает потери, которые пропорциональны частоте (обратно пропорциональны длине волны), как показано в уравнении ниже:

Обратите внимание, что в его академической форме (выше), «естественные» единицы Nepers / метр результат.Кроме того, все единицы измерения, которые вы предпочитаете использовать для длины волны, будут сохранены при расчете потерь, поэтому, если вы введете длину волны в сантиметрах, потеря будет выражаться в неперах / сантиметре.

Чтобы получить «более технические» единицы децибел / метр, отметим, что один Непер равен 8,68588 дБ (ровно 20 / ln (10)), а пи = 3,14159, а затем упростим:

На практике вы можете округлить константу до 27,3 и не потерять сон. Вот, возможно, более удобная формула для потерь в коаксиальном кабеле из-за тангенса угла потерь, когда вы подключаете частоту в ГГц вместо длины волны:

Кстати, этот расчет справедлив для любой линии электропередачи ТЕА, поэтому он одинаков для полосовой и прямоугольной линий! Но это не сработает для микрополоски…

Обратите внимание, что диэлектрические потери пропорциональны частоте, тогда как потери в проводниках увеличиваются только на квадратный корень частоты. Это восходит к масштабированию — диэлектрические потери масштабируются по размеру и частоте, но потери проводников — нет. Уравнение потерь также говорит о том, что вы не можете уменьшить диэлектрические потери, изменив геометрию кабеля, как вы можете это сделать с потерей в проводнике. Единственный способ уменьшить его — использовать диэлектрик с очень низким тангенсом потерь или низкой диэлектрической проницаемостью. Например, тефлон (а.К.А. PTFE), который обычно используется в качестве диэлектрика, имеет тангенс угла потерь 0,0004. Чтобы проиллюстрировать соотношение потерь в проводнике и диэлектрике, с полужестким кабелем диаметром 0,141 дюйма с медными проводниками и тефлоновым диэлектриком, потери в проводнике выше, чем у диэлектрических потерь вплоть до частоты среза, хотя потери двух видов стать примерно равным на частоте среза в этом примере.

Потери из-за диэлектрической проводимости постоянны по частоте и не зависят от геометрии!

,

No related posts.

0 comments on “Рассчитать потери в кабеле: Онлайн расчет потери напряжения в кабеле”

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Comment *

Name *

Email *

Website