CC BY
44
УДК 621.397.13:621.315.212
ВЫБОР КАБЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ИХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Артюшенко В.М., Корчагин В.А., Енютин К.А.,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»
The economic analysis based on electrotechnical parameters offers effective ways of cable equipment selection, including the choice of the best structures of main and distribution cables for closed-circuit television (CCTV). Successful choice of the optimal CCTV cable structure and amplifiers remains grounded in the minimal total costs. The author offers practical information for making a high-quality cable equipment selection.
В статье выполнен экономический анализ выбора оптимальных конструкций магистральных и распределительных кабелей для СКТпо их электротехническим характеристикам. Показано, что при окончательном выборе оптимальной для СКТ конструкции кабеля предпочтение должно быть отдано той, которая совместно с усилителями обеспечивает минимум суммарных затрат на систему кабельного телевидения в целом.
Как известно, расчет и обоснование экономической эффективности кабелей для систем кабельного телевидения (СКТ) целесообразно выполнять по типовой методике определения экономической эффективности капитальных вложений. В качестве исходного выражения для построения математической модели целесообразно использовать соотношение
Q = Qк + Qу,
где Qк — затраты на кабель, Qу — затраты на усилительное оборудование, отражающее зависимость приведенных затрат на линейные сооружения системы СКТ от электротехнических, конструктивных и стоимостных показателей кабелей и усилителей.[1]
Функция приведенных затрат должна быть исследована согласно системе уравнений
6,0,7) _п дху ’
(1)
где Qij — приведенные затраты для Ьсис-темы, X- — оптимизируемый параметр Ьсис-темы, фДхц) — уравнение ограничений для ьсистемы, во всей области определения и на
ее границах; причем в качестве независимых характеристик переменных следует принимать оптимизируемые параметры, а заданные характеристики должны представлять собой константы.
При этом второе уравнение системы (1) отражает ограничения и дополнительные условия, накладываемые на кабели для СКТ. Так волновое сопротивление кабелей всех типов должно быть 75 Ом. Это упрощает задачу, так как сокращается число переменных величин. Одну и ту же величину коэффициента затухания можно получить для различных кабелей, стоимость которых будет неодинаковой, изменяясь в зависимости от типа выбранной изоляции (сплошной и пористый полиэтилен), от материалов внутреннего и внешнего проводников и т.д.
С целью выбора оптимальных конструкций, рассчитанных по вышеизложенной методике, необходимо провести анализ ряда типовых конструкций однокоаксиальных кабелей. При расчете однокоаксиальных кабелей всех конструкций волновое сопротивление принималось равным 75 Ом; внутренний проводник — сплошной медный, оболочка — полиэтиленовая с подклеивающим слоем битума; изоляция из сплошного полиэтилена с 8 = 2,3 и tg 5 « 3,5 • 10-4. При этом считалось, что
дБ/км
Рис. 1. Зависимость стоимости кабеля от затухания: 1 — сплошной полиэтилен; 2 — пористый полиэтилен
4—1
9-2 — 3
дБ/км
Рис. 2. Зависимость стоимости коаксиального кабеля от затухания: 1 — изоляция из пористого полиэтилена; 2 — то же, внешний проводник медный, гладкий; 3 — то же, внешний проводник медный гофрированный
дБ/км
Рис. 3. Зависимость суммарной стоимости кабеля и усилителя от коэффициента затухания кабеля
Выбор кабельного оборудования с учётом их электротехнических характеристик
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0, мм
Рис. 4. Зависимость суммарной стоимости распределительного кабеля и усилителя от диаметра кабеля:
1 — изоляция из пористого полиэтилена, внешний проводник — алюминий; 2 — то же, внешний проводник медный, гладкий; 3 — то же, внешний проводник медный, гофрированный
Рис. 5. Зависимость суммарной стоимости магистрального кабеля и усилителя от диаметра кабеля: 1 — изоляция из пористого полиэтилена, внешний проводник — алюминий; 2 — то же, внешний проводник медный, гладкий; 3 — то же, внешний проводник медный, гофрированный
использовались усилители: магистральные с усилительной способностью 20 дБ (стоимость каждого 500...1000 у.е.) и распределительные с усилительной способностью 32.40 дБ (стоимость каждого 350.750 у.е.).
При окончательном выборе оптимальной для СКТ конструкции кабеля предпочтение должно быть отдано той, которая совместно с усилителями обеспечивает минимум суммарных затрат на систему в целом, определяемых из выражения Qк + 0У = ^а). При этом следует учитывать стоимость кабеля в зависимости от материала диэлектрика Qк = ЦМд) и от затухания Qк = Ча). Подобное же решение может быть получено, исходя из Qк + Qу = Приз). Все
расчеты целесообразно выполнять для частоты 800 МГц.
Зависимость стоимости кабеля от затухания а при различных диэлектриках, приведена на рис. 1.
Так как Qк с пористо-полиэтиленовой изоляцией ниже, то для СКТ выгодно применять кабели с изоляцией из пористого полиэтилена. При увеличении затухания, обусловленном уменьшением диаметра кабеля по изоляции, отличие в стоимости кабеля с изоляцией из сплошного и пористого полиэтилена становится незначительным.[2]
На рис. 2 показана зависимость стоимости коаксиального кабеля от коэффициента зату-
хания трех наиболее экономичных конструкций кабеля.
Как видно из рис. 2, наименьшей стоимостью обладает кабель с внутренним проводником из сплошной меди, изоляцией из пористого полиэтилена и внешним проводником из гладкого алюминия (кривая 1). Несколько выше будет стоимость кабеля с таким же внутренним проводником и изоляцией, но с медным гофрированным внешним проводником (кривая 3). Однако хорошие механические характеристики таких кабелей позволяют отдать им предпочтение при использовании в системах кабельного телевидения. Кабель, характеризуемый кривой 2, не обладает достаточной гибкостью и, несмотря на хорошие стоимостные показатели, не может быть рекомендован для СКТ.
На рис. 3 показана зависимость суммарной стоимости кабеля и усилителя от величины коэффициента затухания. Расчет приведен для конструкций кабеля, представленного кривой 1 на рис. 2. При этом усиление принято 32 дБ, а стоимость усилителя — 550 у.е.
Из рис. 3 следует, что кривая суммарной стоимости кабеля и усилителя Qк + Qу = ^а) имеет минимум, который для данных принятых условий соответствует затуханию кабеля 39 дБ/ км. Аналогично может быть выполнен расчет других типовых конструкций магистрального
Литература
и распределительного кабеля при различной стоимости и заданном усилении распределительного и магистрального усилителя.
Окончательный выбор конструкции кабеля по диаметру изоляции необходимо проводить с учетом национального стандарта, в котором приведены предпочтительные диаметры изо-ляции.[3] В этом случае непосредственный интерес представляет зависимость Q + Q =
ЦР). “ '
Подобные зависимости суммарной стоимости кабеля и усилителя от диаметра кабеля для распределительной сети кабельного телевидения представлены на рис. 4, а для магистральной сети — на рис. 5.
Из графиков, приведенных на рис. 4 и 5, следует, что седлообразный характер кривых Qк + Qу = ^а) с минимумом посередине сохраняется. Нанесенные на ось абсцисс величины диаметров по изоляции существенно облегчают выбор конструкций.
Таким образом, осуществлен экономический анализ выбора оптимальных конструкций магистральных и распределительных кабелей для СКТ. Показано, что при окончательном выборе оптимальной для СКТ конструкции кабеля предпочтение должно быть отдано той, которая совместно с усилителями обеспечивает минимум суммарных затрат на систему кабельного телевидения в целом.
1. Кабели TFC. Методика расчета натяжения троса при воздушной прокладке // Кабельное телевидение 2001. Справочник. — М.: Телеспутник, 2001. — С. 124—126.
2. Шелухин О.И., Артюшенко В.М., Молева Л.А. Радиотехнические кабели применяемые в БРЭА и системах кабельного и спутникового телевидения / Под ред. О.И. Шелухина. — М.: ГАСБУ, 1995. — 125 с.
3. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука. 1984. — 831 с.
