Файл: Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи.pdf

Скачать файл (4,53Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.07.2024

Просмотров: 95

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Функция F(x) табулирована [11]. При аргументе x^slO ее реко мендуется вычислять по формуле:

f W = J - 1 - . (2.21)

Аргумент.х подсчитывается по следующим формулам: для мед ных проводников % = 0,0105 rfol^f, для алюминиевых х=0,0082 daY f,


где do — в и ,	f — в гц.
Расчеты показывают, что выражением				(2.21) можно		пользовать
ся и при значительно меньших величинах х. Например,							при	х = 3
(что для медного		проводника	i i 0 == 1,2	мм	соответствует			частоте
90 кгц) разница между табличными (более					точными)	и	вычислен
ными по ф-ле (2.21)		значениями F(x) не		превышает 5%.
Добавочное	сопротивление,		обусловленное		эффектом		близости,
зависит от частоты,		размеров и материалов жил, толщины					изоляции,

типа скрутки, взаимного расположения жил, конструкции и распо-, ложения экрана. С учетом реакции экрана сопротивление, обуслов

ленное эффектом	близости, может	быть вычислено по формуле
#«л = Д .	T J T . * '	( 2 2 2 )

где а— половина расстояния между осями жил цепи:

2й =

(2.23)

Коэффициент

£ =

£—її,

%—'\

для парной

скрутки

£ = l , 4 t

для

звездной;

'коэффициенты

р = 1

для парной

скрутки

р=5

для

звездной.

G(x)

и Н(х)

табулированы [11]. При х^Ю

Функции

для их вы

числения используются

приближенные

формулы:

У~2х

; Н{х)

G ( * ) « * - — g

0,75.

(2.24)

Реакция экрана учитывается

сомножителем

(2а)* D2.

6 =

1 - 4 —

(2.25)

(2а)*

где D a

— внутренний

диаметр

экрана.

диаметра

сердечника

кабеля,

При

достаточно

большой

величине

его

можно

принять

равным

диаметру

экрана (практически

погреш

ность весьма мала уже для

четырехчетверочных

кабелей). В

этом

случае

из

выражения

(2.25)

учетом

ф-л

(2.12)

(2.23)

получаем

Й =

1 -

Я ^ -

( 2 ' 2 6 )


Как	показывают		расчеты по		ф-ле		(2.25)	для	одночетверочных
кабелей	величина		б	близка	к	нулю		(например,		в	кабеле
ВТСП-1 X4Xil,2		сопротивление			потерь		на эффект		близости в		диапа
зоне частот до		550	кгц	составляет		не	более 3°/о		от полного		актив

ного сопротивления). В то же время для многопарных кабелей мож

но пренебречь реакцией

экрана

принять

6='1

(уже

для

четырех-

четверочных кабелей б > 0 , 8 ) .

Из

выражения

(2.22)

с учетом

ф-л

(2.19), (2.20),

(2.23),

(2.24)

получаем для медной цепи:

0,087 V T

где h =

pd.

Для

одночетверочных

кабелей

можно

принять

Л « 0 , для

много

парных

кабелей h « 5 при

звездной, / г « 1

при

парной, И « 2

при

двой

ной парной скрутке.

Теоретический

расчет

потерь

экране

металлической

оболочке

кабеля,

а также

в соседних жилах [13]

весьма

затруднителен и

неточен. Поэтому целесообразно воспользоваться имеющимися экспе

риментальными данными [Ы].

табл.

2.2

приведены

данные

сопротивления

потерь

экране

и в соседних жилах

для кабеля

в свинцовой и

алюминиевой

оболочке

при частоте

200 кгц.

Потери

на

других

частотах

рассчитываются

по

формулам:

Яэ =

УШШ

( 2 ' 2 8 )

Яж =

# ж

1^200

000

•

( 2

2 9 )

где

расчетная

частота,

гц.

Т А Б Л И Ц А

2.2

Дополнительные

сопротивления

симметричной

цепи,

обусловленные

потерями

соседних

жилах

и в

металлических

оболочшіх

кабелей при

частоте 200

кгц

R' ,

ом 1км,

R'^, ОМ/КМ ,

R',

он/км,

Число

четверок в

для

распо

для цепи,

распо

цепи,

для цели,

кабеле

и их

рас

ложенной в пови-

ложенной

внутри

ложенной

внутри

положение

по

вах

свинцовой оболоч

алюминиевой

обо

повнвам

ки в

повивах

лочки

в повивах

1-м

2-м

3-м

1-м

2-м

3-м

1 -м 2-м

3-м

8,1

1 +

8,0

7 ,5

—

1 ,5

5 ,5

—

0,6

2,0

—

1+6+12

8ч 0

7,5

1,0

0,4

Для другого материала оболочки или жил пересчет Ra и Rx производится путем умножения табличных значений на коэффициент

7 , где р —	удельное сопротивление	материала экрана или жил,
соответствующего данным табл. 2.3; р' —		то же, для материала, по
тери в котором следует определить.
При многослойном экране можно для проводимых в настоящей
работе расчетов	ограничиться рассмотрением		лишь внутреннего
слоя, так как на	достаточно высоких частотах реакцией остальных
слоев можно пренебречь.
Подставляя значения отдельных составляющих			в формулу (2.18),

определяем выражение для расчета полного активного сопротивления

высокочастотной		симметричной		медной	кабельной цепи	в спектре
частот	от нескольких		десятков	килогерц	до нескольких	(около де
сяти)	мегагерц:
	0,174	12~ + h-		0,087
	dlVl
+ 2 , 2 3 - Ю - 3 (R'x		+	R's) Wf ,	ом/км,		(2.30)

яде .размерности входящих величин: f — в гц, d0 и di — в мм,

вом/км.

При достаточно высоких частотах вторым слагаемым в квадрат ных скобках в ф-ле (2.30) можно пренебречь.

Индуктивность кабельной цепи состоит из межпроводниковой индуктивности, обусловленной внешним мданитным полем, внутрен ней индуктивности, обусловленной полем внутри проводов, и допол нительной индуктивности, обусловленной магнитным полем в экране.

При немагнитном экране на достаточно высоких частотах							можно
пренебречь		составляющими индуктивности, обусловленными					полями
внутри проводников и внутри экрана. В этом случае полная							индук
тивность	равна			межпроводниковой	индуктивности с учетом		реак
ции экрана и может быть определена					в виде
L= 4 - Ю - * in			4а
			—	, гн/км.		(2.31)
где ф —	коэффициент, учитывающий				реакцию	экрана.
Рабочая		емкость симметричной кабельной				цепи определяется кон
струкцией кабеля				и материалом изоляции:
	8э- Ю - 6			ф/км,			(2.32)
			4а
36 In		— 1р
			d0

где 8Э — эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции. Величина еэ для различных типов изоляции приведена в [10]. В част ности, для сплошной полиэтиленовой изоляции она принимается равной 2,1, для пористой — 1,6, для стирофлексно-кордельной —

1,3. Для других типов комбинированной^ изоляции величина е э может быть определена ориентировочно по фор'муле:

	2 "	3 1
8Э =	- '	(2.33)
где	є г и 5;	— относительные диэлектрические проницаемости ди

электриков и площади, занимаемые ими в поперечном сечении ка

беля.

Входящая в

выражения

для

индуктивности и емкости

величина

учитывает

реакцию экрана и соседних жил и вычисляется, исхо

дя

из метода

зеркальных отображений:

Щ -

(2а)«

(2.34)

Г>\ +

(2а)*

Здесь D3 —

диаметр

экрана (в

случае

одночетверочных и

однопар-

ных кабелей

и экранированных

четверок и пар) или диаметр

вооб

ражаемой

цилиндрической

оболочки,

образованной

окружающими

рассматриваемую

четверку

или

пару

проводниками

соседних

цепей

(в

многопарных

кабелях).

Выражая

D0 через диаметр цепи и расстояние

между

изолиро

ванными проводниками цепи и экраном

(реальным

или воображае

мым), из выражений

(2.34),

(2.12), (2.23) получаем

( D 9 - < f r p )

~1*

( A . - 4 - p )

(2.35)

Е2

В случае наложения экрана непосредственно на цепь, можно при

нять D3=dTp.

Тогда

из выражения

(2.35) находим: для

звездной

скрутки г))«0,5, для парной скрутки i|)«0,6. Для многопарных ка

белей можно приближенно принять D3—drp=di	и,	следователь
но, из выражения (2.35), найдем: для звездной	скрутки	\\|з«0,69; для
парной — г()«0,8.

Для одночетверочных кабелей, имеющих, как правило, поясную изоляцию, следует учитывать ее толщину, и расчет производится по полной ф-ле (2.35).

В случае достаточно тонкой изоляции расчет емкости				необходимо
производить по более точным			формулам. Например, в [16] рекомен
дуются	выражения для случая		однородного диэлектрика	с учетом
эксцентричного расположения цепи в экране:
для	парной	скрутки
	4а		4а*гі	1 2
	4а	-	4а*гі
	In —	-	4а
	*о	(г2э-э*У	4а
				(2.36)
-194				33

для звездной	скрутки
JP —		4a*ri
4а		4a*ri
I n — —		('2—)' J
а«	id-*)	('2—)' J
а«	id-*)
		(2,37)
2 —•
где г э — радиус	экрана; э — эксцентриситет цепи в экране (рас

стояние между центром сечения цилиндрического экрана и средней точкой сечения цепи).

При достаточно высокой частоте (на основании ортогональности векторных линий электрического и магнитного полей в случае рез ко выраженного поверхностного эффекта) индуктивность кабельной

цепи	равна	только		внешней	индуктивности и может быть вычисле
на посредством			ф-л	(2.36) и	(2.37) из соотношения
	9-101 0 є
L =	—-	,	гн/км.		(2.38)

Ввиду сложности и неудобства использования выражений (2.36), (2.37) и (2.38) при проведении расчетов оптимальных конструкций кабелей связи рекомендуется использовать ф-лы (2.31) и (2.32) с уточнением величин (|і и е, по результатам экспериментальных дан ных для однотипных либо близких к рассматриваемой в каждом конкретном случае конструкций.

Проводимость изоляции

G = 2 n / C p t g 6 9 ,		(2.39)
где tg63	— тангенс угла диэлектрических потерь	комбинированной
изоляции:
	£ S ; t g ,
tg б э -	- 4 г	(2.40)

где tg6i — тангенс угла диэлектрических потерь диэлектриков, из


которых состоит комбинированная				изоляция.
У современных		кабелей связи		с	высококачественной				изоляцией.
величина G весьма мала. Ввиду этого затуханием в диэлектрике ио
можно пренебречь.										250 кгц
Например, для кабеля типа МКС - 4Х4ХІ . 2							при	частоте
коэффициент	затухания		а = 2,65	дб/клі,		а рассчитанная			по		ф-ле
(2.17) а0 = 0,0065 дб/км,			т. е. около		0,3%.					симмет
Как показывают		расчеты, для		современных конструкций
ричных кабелей связи до частот				порядка		нескольких		мегагерц			(ори
ентировочно	до ilO Мгц)		можно	ограничиться			первым слагаемым в
формуле, т. е. принимать			а = ан,	(2.16). Для			коаксиальных			кабелей
соответствующие предельные частоты					значительно выше.

Смотрите также файлы

Lektsia_7.doc

Челпанова О.М. Среднее многолетнее давление воздуха над океанами.pdf

Lektsia_8.doc

Чепиль А.М. Конспект лекций по элементам теории случайных процессов.pdf

Черный Ф.Б. Теория электромагнитного поля курс лекций.pdf

Файл: Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно