公共广播的系统线材选用.doc

定压式公共广播系统是目前公共广播工程的主流。尽管有些规模很大的公共广播系统使用了网络传输，但在网络的终端、在系统分控中心所属的广播服务区内，大多数仍然是使用定压式功率线路传输。 随着经济的发展，大规模的共广播系统越来越多，其覆盖尺度动辄以千米计。例如：天安门广场：南北长880m，东西宽500m（44公顷）；广州动物园：400m1100m（约43公顷）；华南植物园300公顷；浙江大学：136公顷；北京火车站每个站台长度：约600m；北京奥林匹克公园：680公顷森林公园，405公顷场馆中心区.。即便是在室内，一些大型场馆如机场、会展中心、科技展览馆、大型超市，其尺度也非常大。因此，传输线路成为不可忽视的问题，其工程量和投资额度往往“喧宾夺主”，成为工程主体。 定压式公共广播传输线路的工程问题有两个方面。一个是线路的路由及其拓扑结构；另一个是线路的实体，包括传输电压、线路截面和线路损耗等问题。本文是针对后者。 定压式公共广播的传输线路模型 虽然现在很多定压式公共广播的传输线路可能很长，但却不能认为是“长线”。因为传输的是声频信号，其理论频带为20Hz20kHz（工程中实际传输频率在12.5kHz以下）。以其最高分量20kHz计，传输信号的最短波长为： 式中为波长（m），C为光速（m/s），f为频率（Hz）。 可见波长仍然比实际线路长得多。所以这种线路仍可用集总参数来描述，分布电抗也可忽略不计，其模型见图一。 图一定压广播系统传输线路模型点击此处查看全部新闻图片对于工程来说，大家关心的是如何选择传输线，特别是如何确定传输线路的截面。毫无疑问，线路截面与传输线电压、负载、允许衰耗等因数有关。 下面，我们就以线路截面为应变量来建立计算模型。 定压广播扬声器的等效负载电阻 定压广播扬声器通常有额定工作电压U（该电压必须与线路传输线电压相容，因此也即是传输线电压）、额定功率P两个参数。其等效电阻为： 式中U为扬声器额定工作电压（V），P为扬声器额定功率（W）。 传输线路的增益和衰耗 根据增益的定义： dB 因此，相应的衰耗为： dB（1） 由式（1），可根据给定的线路衰耗值，求得允许的传输线路电阻r （2） 式中为由给定的衰耗（单位为dB）决定的“线路衰耗系数”： 为便于计算，表1给出了对应于给定衰耗的值。 表1线路衰耗系数 1dB2dB3dB4dB5dB6dB1.1221.2591.4141.5851.7782.00传输里程L是工程给出的，线路的长度是传输里程的2倍，如果已知线路电阻r，即可椐以求出线路截面S 根据电工理论： （3） 式中为线材电阻率。铜导线的电阻率为铜=20mm2/km国家标准GB/T3956-1997，允许铜导线的电阻率为20mm2/km。，铝导线的电阻率铝=29.4mm2/km，为线路总长度。将式（2）代入（3），即得到传输线路的导体截面积为： mm2（4） 式中为线材电阻率(mm2/km)，L为传输里程(km)，P为负载扬声器功率(W)，U为传输线电压(V)，为线路衰耗系数。 式（4）表明，如果传输距离、负载功率已定，则为了减小线路截面以节约投资，最有效的办法是提高线路传输电压U。线路传输电压每提高1倍，线路截面即可减小4倍。经验证明，传输距离超过1km时，就应考虑使用120V200V的传输电压，尤其是在室外。此外，合理地确定允许的传输损耗，也是一个重要的方面。 顺便指出，当广播扬声器不是集中在线路终端，而是沿线路均匀分布时，可以大体上认为负载集中挂在传输线路的中点，这时式（4）中的L可折半估算。 当传输线电压为100V、传输线为铜线、广播扬声器沿线路均匀分布、且允许传输损耗为3dB时，式（4）可简化为 mm2(5) 式中S为传输线截面（mm2），L为传输里程（km）,P为负载扬声器功率（kW）。 式（5）十分方便于工程应用。 线路衰耗的争议 在编制国家标准公共广播系统工程技术规范的过程中，有关传输线路允许的传输损耗有不同的看法。主要是3dB与1dB之争。前者认为，线路允许的传输损耗太小，例如小至1dB，将会过分增加工程投资和增加施工困难。后者认为，线路允许的传输损耗太大，例如大至3dB，将会降低工程运行质量，增加运行负担。 笔者倾向于前者。 以传输线电压为100V，负载扬声器的总功率为500W，传输里程为1.0km，使用铜导线传输为例，由式（4）计算出不同的允许衰耗所对应的线路截面（及线材估价）见表2。 表2100V/500W/1.0km对应的线路截面及线材估价 1dB2dB3dB4dB5dB6dBS（mm2）16.47.74.833.422.572.00线材费（万元）*4.11.931.210.860.640.5*以RVV双芯线约2.5元/mmm2估算。由线材引起的投资，实际上还应考虑线管和布线施工，表2未计及这些考虑。 由表2可见，从投资和施工的角度来看，线路衰耗不应大于1dB的方案所需线径太粗、价格太贵，是不容易接受的。那么，表2所对应的规模是否过分夸张？不是的。根据我们的经验，2000W/2km也是常有的事。这时，如果按线损1dB计算，线路截面将达131mm2，广播线将比动力线还要粗！ 放宽对功率传输线路衰耗的限制，如上例将线路衰耗由1dB放宽到3dB，则不仅节省近3倍的线材，而且布线施工会容易很多，因而费用会节约很多。 但放宽对功率传输线路衰耗的限制，理论上将有大量功率耗散于线路，从而须额外增加功率放大器的输出功率，同时增加日常运行的成本。 众所周知，衰耗放宽到3dB，听觉上不会有太大变化。而且广播扬声器通常备有相差3dB的端子（例如100V端子和70V端子），其用意之一，就是为了便于适应衰耗较大的线路末端。3dB衰耗所对应的线路终端电压正是0.707U。其实，改革开放以前，遍布我国大地的农村有线广播线路，是按终端电压不低于0.63U计算的有线广播基本知识安徽省广播管理局编，1960年。 ，运行了多少年都很正常。所以原则上不必为此而增大功放的容量。剩下来的问题是会不会增加日常运行的成本。因为损耗增加了，必须开大音量。如果损耗为3dB，则意味着有半数功率损耗在线路上。乍看起来，电费将增加一倍。其实不然。因为即使是损耗1dB,线路上也有功耗，大约是21%。所以，满打满算，损耗3dB也只是增加了30%的功耗。实际上，在正常情况下，系统一般会在不大于四分之一功率的状态下运行（例如所谓“最高可用增益”状态），而且语言和音乐信号都有许多低潮和间歇，因而电