ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КАБЕЛЕЙ И ПРОВОДОВ

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В КАБЕЛЕ

Совокупность электрического и магнитного полей, распространяющихся вдоль линии с определенной скоростью, называют электромагнитной волной. На всем пути, проходимом электромагнитной волной, энергия электрического поля Wэ равна энергии магнитного поля WM. Энергия магнитного поля может переходить в энергию электрического поля и наоборот. При передаче по цепи энергии высокочастотных колебаний плотность тока увеличивается к поверхности токопроводящей жилы кабеля, причем чем выше частота, тем сильнее эффект вытеснения тока на поверхность жилы. Электромагнитная энергия при передаче по цепи сосредоточивается в основном в изоляции, окружающей жилу, поэтому при передаче сигналов связи по жилам кабеля носителем высокочастотной магнитной энергии являются не жилы кабелей, а окружающая их среда. Жилы кабеля лишь задают направление движения энергии. Благодаря жилам кабеля электромагнитная энергия не рассеивается во все стороны, а движется вдоль линии.

Электромагнитная волна состоит из волны напряжения и волны тока. Между ними в любой точке цепи существует определенное соотношение, зависящее от свойств цепи и имеющее размерность сопротивления (ом), называемое волновым сопротивлением

Распространение электромагнитной энергии вдоль однородной кабельной линии с согласованными нагрузками характеризуется уравнениями:

где U0, I0 и Р0 — напряжение, ток и мощность в начале цепи; Ux, Ix и Px — напряжение, ток и мощность в любой точке цепи на расстоянии х от ее начала; γ — коэффициент распространения.

Между напряжением, током и мощностью в начале (0) и конце кабельной линии (l) существует следующая зависимость:

При согласованной нагрузке Zе

При несогласованной нагрузке (ZH), когда цепь изолирована на конце (ZH = ∞), или цепь замкнута накоротко (ZH = 0), электромагнитная энергия, дойдя до конца линии, полностью отразится и не будет воспринята приемником. В случае, когда цепь нагружена на любое сопротивление, отличное от Zc, за счет несогласованности появятся отраженные волны и лишь часть энергии поступит в приемник.

Скорость распространения электромагнитных волн по кабелю определяется частотой тока и параметрами цепи. При передаче по кабельной цепи электромагнитная энергия уменьшается (затухает) по амплитуде и изменяется по фазе. Явление затухания обусловлено тепловыми потерями энергии в токопроводящих жилах, потерями в изоляции на диэлектрическую поляризацию, дипольными потерями, токами утечки и т. д.

Качество передачи по кабельным линиям связи и их электрические свойства характеризуются первичными параметрами кабеля: активным сопротивлением токопроводящих жил R, индуктивностью L, емкостью С и проводимостью изоляции G, относимыми к единице длины. Эти параметры не зависят от напряжения и передаваемого тока, а зависят от конструкций кабеля и частоты используемого тока.

Волновое (характеристическое) сопротивление Z и коэффициент распространения γ являются вторичными параметрами линии, широко используемыми для оценки эксплуатационно-технических качеств линии связи.

← Предыдущая | Следующая →
... содержание ...

Авторизация

Регистрация

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.