книги / Междугородные кабельные линии связи
..pdfРабочая ёмкость экранированной пары определяется по ф-ле (3.3). Входя щий в эту формулу коэффициент ф должен вычисляться по формуле
Проводимость изоляции экранированной пары определяется по ф-ле (3.4). Вторичные параметры экранированных цепей а, В, 2 б, ь и / рассчитываются по ф-лам (3.8) — (3.13).
Связь, обусловленная влиянием напряжения, между парами .при наличии эк рана принимается равной нулю, так как экран почти полностью нейтрализует дей ствие поперечного электрического поля. Связь, обусловленная влиянием тока между парами при наличии экрана, вычисляется по формуле
М 1 2 = 1 (13 Ш х 5 ,
где ^ — коэффициент экранирования, характеризующий степень уменьшения
влияющего поля. Для случая двух экранированных пар величина М12 |
равняется: |
||
|
Мп = |
1 шт15 2. |
(3.29) |
Величину коэффициента экранирования в зависимости от частоты со и тол |
|||
щины стенки экрана А9 можно определить по приближённой формуле |
|
||
5 |
______________1______________ |
(3.30) |
|
|
|
||
|
сь у 1 к3 А3+ |
5Ь У Т кэ Дэ |
|
Здесь к = У сораэ |
— постоянная вихревых токов, |
|
|
УГк9г9 |
коэффициент вихревых токов экрана. |
|
|
Рт |
|
||
|
|
|
|
Значения зЬ У 1 х |
и ей У'\ х находятся по табл. 3.5. |
|
|
При тональных частотах металлизированная бумага даётдостаточное экра нирующее действие, а при высоких частотах она непригодна вследствие больших потерь. В последнем случае применяют медный или алюминиевый экран.
Переходное затухание на ближнем конце и защищённость на дальнем кон це куска кабеля строительной длины рассчитывают по ф-лам (3.18) и (3.19), а для усилительного участка — по ф-лам (3.20) и (3.21). Дополнительным влиянием на дальний конец вследствие внутренних неоднородностей и -перехода через тре тью цепь, в случае экранированных пар, пренебрегают.
Пример 3.4. Рассчитать параметры влияния между двумя экранированными вещательными парами с жилами диаметром 1,4 мм при частоте 10 кгц. Толщина
алюминиевого |
экрана |
Дэ=0,05 |
радиус экрана |
гд=3 - 1 0 " " 3 |
м. Средняя |
|||
величина индуктивной связи т ^ б О ‘ 10” 9 гн, \2в\ =150 |
ом, 1С=0,425 |
км, |
1у=* |
|||||
=30 км, а =0,095 неп[км. |
|
|
|
|
|
|
||
Р е ш е н и е . |
Для |
алюминиевого экрана р, г= 1, р=рг ^ *Ю"~ 7 |
гн/м » |
°э = |
||||
=33,9 • 106 мо/м, постоянная вихревых токов |
|
|
|
|||||
ка = |
]/2 .3 ,1 4 -1 0 -1 |
0 3. |
4 -3 ,14-КГ7 -ЗЗ.Э-Юо = |
1,63-103л -1 . |
|
|||
Величина коэффициента вихревых токов экрана |
|
|
|
|||||
|
|
5 = |
У \ |
1 |
.63-10»-3-10'.-з - = У 1.4.9, |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
о!
|
|
|
|
Значения зН У~Гх |
н |
сЬ У г х |
|
|
|
|
X |
зЬ ( У Г х )= 5е‘?з |
сЬ( V I .* )-С е 1?г |
X |
3)1( УГх) =5е1?з |
сН ( У Тх)= Се^с |
|||||
|
?5(в град.) |
|
|
5 |
(в град.) |
|
*е |
|||
|
5 |
С |
(в град.) |
|
С |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(в град). |
|
0,00 |
0,000 |
45,00 |
|
1,000 |
0,00 |
1,1 |
1,109 |
56,52 |
1,116 |
32,69 |
0,05 |
0,050 |
45,02 |
|
1,000 |
0,07 |
1,2 |
1,214 |
58,69 |
1,161 |
38,08 |
0,10 |
0,100 |
45,10 |
|
1,000 |
0,29 |
1,3 |
1,321 |
61,03 |
1,216 |
43,57 |
0,15 |
0,150 |
45,21 |
|
1,000 |
0,64 |
1,4 |
1,430 |
63,57 |
1,283 |
49,08 |
0,20 |
0,200 |
45,38 |
|
1,000 |
1,15 |
1,5 |
1,542 |
66,26 |
1,362 |
54,55 |
0,25 |
0,250 |
45,60 |
|
1,000 |
1,79 |
1,6 |
1,658 |
69,12 |
1,452 |
59,92 |
0,30 |
0,300 |
45,86 |
|
1,000 |
2,58 |
1,7 |
1,778 |
72,13 |
1,556 |
65,15 |
0,35 |
0.350 |
46,17 |
|
1,001 |
3,51 |
1,8 |
1,903 |
75,29 |
1,671 |
70,23 |
0,40 |
0,400 |
46,53 |
|
1,002 |
4,58 |
1,9 |
2,034 |
78,59 |
1,800 |
75,15 |
0,45 |
0,450 |
46,93 |
|
1,003 |
5,79 |
2,0 |
2,173 |
82,02 |
1,941 |
79,92 |
0,50 |
0,500 |
47,39 |
|
1,005 |
7,14 |
2,1 |
2,319 |
85,56 |
2,096 |
84,55 |
0,55 |
0,550 |
47,89 |
|
1,008 |
8,63 |
2,2 |
2,475 |
89,21 |
2,264 |
89,05 |
0,60 |
0,600 |
48,44 |
|
1,011 |
10,25 |
2,3 |
2,640 |
92,95 |
2,445 |
93,44 |
0,65 |
0,651 |
49,03 |
|
1,015 |
12,01 |
2,4 |
2,818 |
96,77 |
2,640 |
97,73 |
0,70 |
0,701 |
49,68 |
|
1,020 |
13,89 |
2,5 |
3,008 |
100,66 |
2,850 |
101,94 |
0,75 |
0,751 |
50,37 |
|
1,026 |
15,89 |
2,6 |
3,212 |
104,61 |
3,075 |
106,09 |
0,80 |
0,802 |
51,11 |
|
1,034 |
18,01 |
2,7 |
3,432 |
108,61 |
3,316 |
110,19 |
0,85 |
0,852 |
51,89 |
|
1,043 |
20,24 |
2,8 |
3,669 |
112,65 |
3,574 |
114,25 |
0,90 |
0,903 |
52,72 |
|
1,053 |
22,57 |
2.9 |
3,924 |
116,72 |
3,850 |
118,28 |
0,95 |
0,954 |
53,60 |
|
1,066 |
24,99 |
3,0 |
4,199 |
120,81 |
4,144 |
122,28 |
1,00 |
1,006 |
54,53 |
|
1,080 |
27,49 |
|
|
|
|
|
Для определения коэффициента экранирования найдём значения: |
|
|||||||||
|
У Т йа Дэ= у Т |
1,63-1030 ,0 5 -10—3 = |
У х |
0,0816; сЪ У 1 0,0816 = |
|
|||||
|
|
= 1 + |
1 |
0,0036; зЬ у Т 0,0816 = |
0,0816еи5>°8в; |
|
|
|||
5 + |
у = |
У Т 4 .9 + |
|
^ 5 ,0 е143’12° |
- у ^ |
зЬ У Г М а = |
||||
|
К |
Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= -4 - е143,12° -0,0816 |
е‘45,08° = 0,22 е188*20° = |
0,007 + |
1 0,22. |
|
|||||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент экранирования |
|
|
|
|
|
|||||
|
8 |
_________ 1_________ |
|
1 |
= 0,968 . |
|
||||
|
1+Ю ,0036+ 0,007+Ю ,22 |
|
|
|
||||||
|
|
|
1,007+Ю ,224 |
|
|
|||||
Связь, обусловленная влиянием тока,
М12 = 12-3,14-10-103*50* 10- 9 - 0,968*= 1 2,94-10~ 3 ом.
Электромагнитная связь .на ближнем и дальнем концах
№п\ = 1^п1 = 2,9д5оа~ ~ = ° ’13' 10-6
Переходное затухание «а ближнем конце и защищённость на дальнем кон це строительной длины [см. ф-лы (3.18) и (3.19)]
^12 |
С |
— Азе = 1п |
= 11,5 неп. |
|
0,13-Ю- 6 -150 |
Переходное затухание на ближнем конце усилительного участка [см. ф-л-у (3.20)]
у — 11,5 — 1п * |
1 |
= 1 0 , 6 неп. |
|
у |
1 _ е —4-0.095-0,425 |
По нормам для вещания при одном усилительном участке должно быть
АП у = Ъ-\-а1у = 8 0,095-30 = 10,85 яеп1).
Защищённость на дальнем конце усилительного участка
А3у = 11,5 — 1п ] / 0 ^ 4 2 5 = 9 - 4 неп-
По нормам для вещания .при одном усилительном участке защищённость
Азу > 8 неп.
*) Полученная -при расчёте величина «переходного затухания на ближнем кон це мало отличается от требуемой величины и практически соответствует норме.
Г лава 4
СИММЕТРИРОВАНИЕ КАБЕЛЕЙ
4.1. НЕОБХОДИМОСТЬ СИММЕТРИРОВАНИЯ ЦЕПЕЙ
Вследствие неравномерности наложения изоляции на жилы, не точности подбора шагов скрутки и по другим причинам, завися щим от неоднододности материалов и случайных деформаций, в симметричных кабелях после их изготовления имеет место некото рая асимметрия цепей как относительно друг друга, так и относи тельно земли. Вследствие этого между соседними цепями возни кают электрическое и магнитное взаимодействия. Для уменьше ния этих взаимодействий между смежными цепями производят дополнительное симметрирование цепей в процессе монтажа ка беля. Симметрирование кабеля при монтаже — это последний этап борьбы за полную симметрию цепей.
При симметрировании кабельных цепей необходимо иметь в ви ду следующие обстоятельства: при низкой частоте (нч) домини рующее значение имеет электрическое взаимодействие, т. е. связь, обусловленная влиянием напряжения [см. ф-лу (3.14)], а при вы сокой частоте (вч) доминирующее или равное значение имеет маг нитное взаимодействие, т. е. связь, обусловленная влиянием тока [см. ф-лу (3.15)]. Кроме того, при нч связь обычно организуется по двухпроводным цепям (рис. 4.1а), в которых важное значение
ДВухпроВодная цепь
Рис, 4.1. Схемы двух- и четырёхпроводных цепей
имеет электромагнитная связь на ближнем конце [см. ф-лу (3.16)], а при вч в большинстве своём связь организуется по четырёхпро водным цепям или по двум симплексным каналам (рис. 4.16), в которых важное значение имеет электромагнитная связь на даль нем конце [см. ф-лу (3.17)]. Поэтому способы симметрирования кабелей нч и вч отличаются друг от друга.
Симметрирование цепей производят отдельными участками. Длины этих участков зависят от того, какое влияние устраняется: если необходимо устранить влияние на ближний конец, то длина участка симметрирования должна быть не более одной четверти длины волны; если необходимо устранить влияние на дальний ко нец, то длина участка симметрирования может быть равна длине усилительного участка.
Длина волны вычисляется по формуле
где р ’— коэффициент фазы.
Следовательно, максимальный участок симметрирования при устранении влияния на ближний конец определяется из условия
5 (4.1)
Для пупинизированных кабелей участок симметрирования дол жен быть равен шагу пупинизации..
Для симметричных непупинизированных кабелей участок сим метрирования при устранении влияния .на ближний конец опреде
ляется по ф-ле (4.1). Так, |
например, при уплотнении кабеля |
||
МКСБ-4Х4X1,2 до 108 кгц |
(р=3 рад/км) |
З сим= |
=0,52 км, |
т. е. участок симметрирования равен почти |
одной |
• <и |
|
строительной |
|||
длине.
Выше было указано, что влияние на ближний конец зависит от величины электромагнитной связи на ближнем конце'; влияние на дальний конец зависит от величины электромагнитной связи на дальнем конце. Из ф-л (3.16) « (3.17) видно, что последние вели чины, в свою очередь, зависят от ёмкостных и индуктивных связей. Следовательно, для уменьшения влияния между цепями необходи мо уменьшить ёмкостные и индуктивные связи.
4.2. ЁМКОСТНЫЕ СВЯЗИ
Величина ёмкостной связи определяется разницей частичных ёмкостей между жилами различных пар одной четвёрки или меж ду жилами соседних пар при парной скрутке.. На рис. 4.2 показа на схема распределения частичных ёмкостей внутри четвёрки. Эту
схему путём преобразования |
звезды |
в |
четырёхугольник можно |
|
представить иначе (рис. 4.3), |
где Сас,С Ьс,Са4 иСьа— приведённые |
|||
частичные ёмкости1)- |
|
|
переменный ток, то |
по |
Если по первой цепи будет протекать |
||||
|
тенциал провода а этой цепи бу |
|||
|
дет индуктировать на проводах с |
|||
|
и й |
электрические потенциалы. |
||
|
По величине эти потенциалы бу- |
|||
|
|
а- |
СГ Г " |
I |
|
|
|
||
|
|
Ь |
аЬ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ша*. |
|
|
|
|
Г . т 1 |
§ |
|
|
|
4 : ^ |
«г |
|
|
|
|
|
Рис. 4.2. Схема частичных ём |
|
Рис. 4.3, Схема ёмкостных свя |
||
костей в четвёрке |
|
зей между основными цепями |
||
дут различны, так как частичные ёмкости Сас и Сай могут быть неодинаковы. Разность пртенциалов между проводами с и Л будет определяться так:
где 1^1= 1 а С/\ |
^2 = И7ЛСас- С аа), |
|
|
|
||
— коэффициент пропорциональности, |
||||||
8 |
— волновое сопротивление 2-й цепи, |
|||||
V I |
||||||
— напряжение тока в 1-й цепи. |
|
|||||
Аналогично этому потенциал провода Ь |
будет |
индуктировать |
||||
через ёмкость СЬс и Сьа |
разность потенциалов между |
проводами |
||||
с и с? с обратным знаком: |
|
|
|
|||
|
Ы* = -Ч Г г{С Ьс- С ьа). |
|
|
|
||
Общее влияние проводов а и Ь 1-й пары |
на |
2-ю пару будет |
||||
равняться сумме влияний, т. е. |
|
|
|
|||
г/,= ! / , ; + у , |
= и м < с « - с * ) - ( с * - с м)]. |
(4,г> |
||||
Выражение в квадратных скобках представляет собой ёмкост
ную связь кх между основными цепями данной четвёрки: |
|
|
К = |
(С« + СМ) - ( С ^ + С #.). |
(4.3) |
!) Приведение осуществляется по формуле |
|
|
|
СдоОо |
|
Сас — |
Сас + Сдо + С,о + Сс0+ Сао |
|
Если рассматривать электрическое взаимодействие между 1-й основной и фантомной цепями, то схема распределения приведён ных ёмкостей может быть представлена на рис. 4.4. Провода 2-й основной цепи показаны замкнутыми накоротко потому, что для
тока в фантомной цепи сопро |
|
|
|
|
||||
тивления |
вторичных |
обмоток |
|
|
|
°оь ВС! |
||
трансформаторов, |
включённых |
3 |
с |
Т |
||||
во вторую цепь, очень малы. |
|
|
||||||
Допустим что |
по |
фантом |
|
|
X X |
|||
ной цепи |
протекает |
перемен |
|
|
|
Фантомная |
||
|
|
|
цепь |
|||||
ный ток, |
тогда потенциал |
в |
|
|
мм ^гл |
|
||
замкнутых |
накоротко |
прово |
|
|
2 ■я цель |
|
||
дах с и й индуктирует на про |
|
|
|
|
||||
воде а 1-й пары |
потенциал, |
Рис. 4.4. Схема ёмкостных связей между |
||||||
пропорциональный |
приведён |
|
|
основной и фантомной цепями |
||||
ным ёмкостям Сас+^ай, И |
НЭ |
пропорциональный |
приведённым |
|||||
проводе Ъ 1-й пары потенциал, |
||||||||
ёмкостям Сьс+См. Разность потенциалов между проводами а и Ь 1-й пары будет
|
с/х = |
[(Сас+ Саа) - |
(Сь; + с ьа)], |
(4.4) |
|
где №2= |
■*“р 1' С/ф |
— коэффициент |
пропорциональности, |
|
|
|
2 в1 |
— волновое сопротивление 1-й основной цепи, |
|||
|
1 ) ф |
— напряжение тока в фантомной цепи. |
|
||
Выражение в квадратных скобках представляет собой ёмкост |
|||||
ную связь |
между |
1-й основной и- фантомной цепями четвёрки: |
|||
|
/•2 = |
(Сас “Ь Саа)— (СЬс + Сьа). |
(4.5) |
||
Аналогично этому можно вывести формулу для определения значения ёмкостной связи между 2-й основной и фантомной цепя ми четвёрки:
К = (Сас + СЬс) - (Сы + Сьй). |
(4.6) |
Из ф-л (4.2) и (4.4) следует, что индуктированные напряже ния и {/г прямо пропорциональны разности приведённых ёмко стей. Если добиться равенства приведённых ёмкостей
Сос = Сай — СЬс = С6а, |
(4.7) |
то индуктированные напряжения в любой из рассмотренных цепей будут равны нулю, что также соответствует нулевому значению ёмкостных связей. Поэтому при симметрировании кабеля необхо димо стремиться к тому, чтобы получить нулевые значения ёмко стных связей.
4.3.ЁМКОСТНЫЕ АСИММЕТРИИ
Вкабелях дальней связи, помимо влияния между внутренними цепями необходимо ещё учитывать влияние внешних цепей, на пример линий электропередач, трамвайных проводов и др. Элек
трическое взаимодействие между внешними и внутренними цепя
ми |
происходит через землю или свинцовую оболочку и проявляет |
||||||
|
|
|
ся в |
виде шумов. |
|
||
|
|
|
Схема распределения частичных ёмко |
||||
|
|
|
стей первой пары по отношению к свинцо |
||||
|
|
|
вой оболочке показана на рис. 4.5. Пусть по |
||||
|
сао~ |
свинцовой оболочке протекает |
переменный |
||||
|
|
|
ток какой-либо |
влияющей внешней цепи, |
|||
|
СВинцоВая оболочка |
тогда потенциал оболочки будет индуктиро |
|||||
|
|
|
вать в проводе а потенциал, пропорциональ- |
||||
Рис. 4.5. Схема распреде- |
лый частичной ёмкости Св0, а в проводе Ь — |
||||||
ления |
частичных емко- |
потенциал, |
пропорциональный |
ёмкости Сьо. |
|||
|
стен по отношению к |
|
|
г |
1 |
„ |
|
|
свинцовой оболочке |
Разность потенциалов между |
проводами а |
||||
|
|
|
и Ь будет выражаться формулой |
||||
|
|
|
|
|
|
|
(4.8 |
где |
№3 — коэффициент пропорциональности. |
|
|||||
|
Выражение в скобках называется ёмкостной асимметрией 1-й |
||||||
основной цепи: |
#1 = Са0 |
Сьо. |
(4.9) |
||||
|
|
|
|||||
|
Аналогично этому выводятся формулы для определения ёмко |
||||||
стных |
асимметрий 2-й основной и фантомной цепей: |
|
|||||
|
|
|
^2= Ссо |
|
|
(4.10 |
|
|
|
ез == (Сао.+ |
Сь0) — (Ссо+ См). |
(4.11) |
|||
Из ф-лы (4.8) следует, что индуктированное иапряжение во внутренней цепи от влияния внешней цепи прямо пропорциональ но разности частичных ёмкостей. Если частичные ёмкости выров нять, то индуктированное напряжение будет равно нулю, что соот ветствует нулевым значениям ёмкостных асимметрий. Поэтому при симметрировании кабеля необходимо стремиться к тому, чтобы и ёмкостные асимметрии имели нулевые значения. Особенно это важно для четвёрок, расположенных рядом со свинцовой оболоч кой, т. е. находящихся во внешнем повиве.
4.4. ИЗМЕРЕНИЕ ЁМКОСТНЫХ СВЯЗЕЙ И АСИММЕТРИЙ
Для определения трёх ёмкостных связей ки к2 и к2> характери зующих величину переходного разговора с 1-й основной цепи на 2-ю основную и переходного разговора с фантомной цепи на 1-ю и 2-ю основные, служит измеритель ёмкостной асимметрии (симмет рирующий прибор) типа ИЕА-1.
58
Измеритель ёмкостной асимметрии содержит в схеме моста из мерительный конденсатор, четыре подстроечных конденсатора, дифференциальный трансформатор, подстроечный потенциометр и переключатель схем (рис. 4.6). Подстроечные конденсаторы регу-
ЦэмерениеС,
Рис. 4.6. Принципиальные схемы измерений при помощи симметрирующего прибора типа ИЕА-1
лируются, когда стрелка измерительного конденсатора занимает своё среднее положение «О» до тех пор, пока в телефоне совсем исчезнет характерный звук. Клеммы /, 2, 3 и 4 (рис. 4.7а), соеди няются с соответствующими жилами кабельной четвёрки. Пере ключатель схем включает источник переменного тока (например, зуммер или ламповый'генератор), измерительный телефон (Г) и измеряемые телефонные цепи.
Путём регулировки измерительного конденсатора (0...250 пф) добиваются получения минимального звука в телефоне. Найден ные при трёх положениях переключателя величины ёмкости пере-, менного конденсатора С1г С2, С3 будут положительными или отри цательными значениями связи къ к2, к3. Три последних положения переключателя А А 2 и Л3 дают схемы для измерения асиммет рий в\, е2 и е3, т. е. асимметрии 1-й основной, 2-й основной и фан томной цепей.
Произведённая таким же образом, как и при измерениях связи, регулировка переменного 'конденсатора даст соответственно поло жениям переключателя положительную или отрицательную асим метрию основных цепей или фантомной цепи. Пределы измерения на ИЕА-1 без дополнительных конденсаторов составляют ±250 пф- а с дополнительными конденсаторами ±2400 пф. При
Переключат ель четвёрок |
Переключатель скрещивания |
1 1
Л'|
48!
68
выход 600ом
Земля
Усилитель
Рис. 4.7. Схема включения комплекта приборов для симметрирования кабеля: а) общая схема, б) переключатель скрещивания, в) схема генератор-зуммера