Природа взаимных влияний между цепями

Взаимные влияния – это влияние перехода энергии с одной цепи на другую, проявляющихся в виде помех и ухудшающих качество связи.

Помехозащищенность ВЛС и КЛС – важнейшее условие обеспечения надежной связи при передачи сигнала на большие расстояния.

Переход энергии с одной цепи на другую обусловлен электромагнитным взаимодействием между ними и может быть условно представлен в виде суммарного действия электрического и магнитного полей.

Электрическое влияние – это влияние, обусловленное действием электрического поля, которое возникает между проводами влияющей цепи, в результате появления объемных электрических зарядов +Q; -Q на одной проводах этой цепи, при прохождении по ним тока сигнала.

Магнитное влияние – влияние, обусловленное действием магнитного поля, которое возникает вокруг проводов влияющей цепи при прохождении по ним переменного ВЧ сигнала.

Силовые линии электрического и магнитного поля пересекая провод, подверженные влиянию, наводят в них ЭДС. Под действием которой возникает ток помех, который распространяясь вдоль линии, создает в приемниках мешающее влияние.

Чем выше частота передаваемого сигнала, тем больше величина мешающего влияния между цепями.

Электрические и магнитные влияния характеризуются коэффициентом электрической (К₁₂) и магнитной (М₁₂) связями.

Электрическая связь определяется отношением тока I₂, наведенного в цепи, подверженной влиянию, к величине напряжения во влияющей цепи U₁.

К₁₂ = q + j k = (Ом)

Где q – активная составляющая, характеризующая неоднородность проводниковых материалов по их конструктивным особенностям и электрическим параметром,

k - коэффициент емкостной связи, характеризующий неравенство частичных емкостей, в диагональ моста емкостей.

Магнитная связь определяется отношением наведенной влияющей цепи I₁ , с обратным знаком:

М12 = r + j m = - (Ом)

Где r – активная составляющая, характеризует неоднородность изоляционных материалов по их конструктивным особенностям и электрическим свойствам,

m - коэффициент индуктивной связи характеризует неравенство моста индуктивностей в цепях, имеющих трансформаторную связь.

Величины r, q, k, mназываются первичными параметрами влияния.

Затухание токов влияния при переходе с одной цепи на другую характеризуется вторичными параметрами влияния, которое называется переходным затуханием А. Оно является мерой оценки свойств ВЛС и КЛС по взаимному влиянию между цепями. Выражается логарифмом отношения мощности генератора Р₁, питающего влияющую цепь, к мощности помех Р₂ в цепи, подверженной влиянию.

А = 10 lg ( ) (дБ).

Существует два вида переходного затухания:

а) переходное затухание по мощности на ближнем конце

Ао = 10 lg ( ) (дБ).

Это отношение мощности полезного тока в начале влияющей цепи (Р₁₀) к мощности помех (Р₂₀) в начале цепи, подверженной влиянию.

б) Переходное затухание по мощности на дальнем конце.

А₁ = 10 lg ( ) (дБ).

Это отношение мощности полезного сигнала в начале влияющей цепи к мощности помех в конце цепи. Подверженной влиянию.

Для обеспечения должного качества связи необходимо, чтобы мощность полезного сигнала превосходила мощность помех на определенную величину.

Это свойство характеризуется параметром А₃ -защищенность от помех.

А₃ представляет собой разность уровней полезного сигнала Ро и помех Рп в любой точке рассматриваемой линии и может быть выражена через мощности сигнала Рс и мощности помех Рп

А₃ = 10 lg , дБ

А₃ = 10 lg , дБ

Между параметрами влияния однородных цепей существует соотношение

А₃ = А₁ - l дБ

Где А₁ – переходное затухание на дальнем конце.

l– собственное затухание линии,

- километрическое затухание линии,

l – длина линии.

В линиях связи обычно стремятся уменьшить собственное затухание l и увеличить переходное затухание цепи Аз.

Степень влияния между цепями обусловливается взаимным расположением проводников влияющей и подверженной влиянию цепей, типом скрутки, степенью однородности линии, качеством материалов, длины линии и частоты передаваемых сигналов, электромагнитное влияние по характеру делится на регулярное и нерегулярное, непосредственное и косвенное.

Контрольные вопросы:

1. Сущность электрическое влияние между цепями.
2. Сущность магнитного влияния между цепями.
3. Коэффициент электрической связи.
4. Коэффициент магнитной связи.
5. Первичные параметры влияния.
6. Вторичные параметры влияния.

Глоссарий

	Русский вариант	Казахский вариант	Английский вариант
	Электрическое влияние.	Электрлік әсер	Electric effect
	Магнитное влияние.	Магниттік әсер	Magnetic effect
	Первичные параметры влияния.	Бірінші реттік әсерлік параметрлер	Primali parametr effect
	Вторичные параметры влияния	Екінші реттік әсерлік параметрлер	Secondary parametr effect
	Затухание.	Өшу	Damping
	Защищенность.	Қорғаушылық	Protection reate

Задание на СРС

1.Природа взаимных влияний между цепями.

[Л.1],стр.106-128 (конспект).

2.Зависимость первичных и вторичных параметров

влияния от конструкции кабеля.

[Л.1,стр.106-128 Интернет сайт],(конспект)

Задание на СРСП

1.Влияние в симметричных цепях кабельных линий

связи[Л1стр.111-113]

2.Влияние в коаксиальных кабелях.[Л.1стр.119-121]

Лекция 12

Меры защиты цепей от взаимных влияний.

Уменьшение взаимного влияния между соседними цепями в кабелях связи осуществляется следующими способами:

а) Скрутка – меры защиты предназначенная для уменьшения электромагнитных связей между кабельными цепями в процессе изготовления кабеля. Позволяет уменьшить внутри групповые ( между цепями одной и той же группы) и меж групповые (между цепями различных групп) связи. Емкостная и индуктивные связи, выражаются через расстояние между влияющей и подверженной влиянию цепями. a13, а14, а23, а24

Рис. 20 Виды скрутока) четвёрочная б) звёздная четвёрочная

Условием отсутствия емкостной и индуктивной связей является равенство расстояний между влияющей и подверженной влиянию цепью а13=а14=а23=а24 или а14*а23=а13*а24

т.е. ln =0

Каждая кабельная цепь имеет свой шаг скрутки k – это длина, на которой изолированная жила или группа описывают полный круг по оси скручивания.

Для групп k – 100-300 мм, для повивав k = 400-600 мм. Каждый последующий повив скручивается в обратную сторону по сравнению с предыдущим. Согласование шагов скрутки.

Различных цепей производится на участках называемых секциями симметрии s ,которая связана с шагом скрутки соотношением.

h1 h2 – шаги скрутки цепей; D – общий наибольший делитель

s = , мм

б) Симметрирование – кабельных цепей, задача симметрирования состоит в том чтобы установить электра магнитные связи между цепями, полученные в процессе изготовления кабеля, с помощью противосвязей. Симметрирование выполняется во время монтажа кабеля. Существует 3 вида симметрирования кабельных цепей:

1) Симметрирование методом скрещения

2) Конденсаторный метод симметрирования

3) Симметрирование методом контуров противосвязи (концентрированное симметрирование).

Взаимные влияния между цепями увеличиваются с ростом частоты, поэтому методы симметрирования НЧ и ВЧ цепей – различны. Для симметрирования НЧ кабелей применяется метод скрещивания жил и конденсаторный метод, т.к. преобладают емкостные связи, а симметрирование ВЧ кабелей производится путем скрещивания жил и концентрированного симметрирования. Перед проведением симметрирования, методом изменения, определяют частичные емкости между проводами жил (С13, С14, С23, С24), а также между проводом и оболочкой кабеля (С10, С20, С30, С40)

Рис.21 Частичные емкости между цепями

Далее, используя следующие соотношения, определяют:

емкостные связи

k1 = (C13+C24)-(C14+C23) – между основными цепями в четверке.

k2 = (C13+C14)-(C23+C24) – между первой основной цепью и фантомной.

k3 = (C13+C23)-(C14+C24) – между второй основной цепью и фантомной.

емкостные асимметрии

1 = (С10 - С20) - между первой парой и оболочкой

2 = (С30 - С40) – между второй парой и оболочкой

3 = (С10 + С20) – (С30 + С40) – между фантомной цепью и оболочкой

Емкостные связи между четверками k9, k10, k 11, k12.

Симметрирование методом скрещения

Заключается в компенсации электромагнитных связей одного участка кабеля (участка А) связями другого участка кабеля (участка Б) путем прямого соединения жил этих участков. При прямом соединении жил электромагнитные связи обоих участков алгебраически складываются.

К ^АБ = k ^А + k^Б (оператор ‘’ ^. ‘’ ) – соединение на прямую

поэтому, если электромагнитные связи соединяемых отрезков, имеют разные знаки, их соединяют напрямую. Если у соединяемых участков кабелей электромагнитные связи имеют одинаковые знаки, то их соединяют методом скрещивания, т.к. в этом случае общие электромагнитные связи обоих участков равны алгебраической разности соединяемых участков.

К ^АБ = k ^А - k^Б (оператор “x“ ) – соединение скрещиванием

Рис.22 Соединение пар: а) напрямую, б) скрещиванием

При соединении каждой четверки кабелей А и Б можно осуществить 8 комбинаций скрещивания (операторов) – 4 для основных цепей и 4 для искусственных. Результирующие связи определяют, с помощью таблицы операторов, в которой указано, следует ли связи и асимметрии складывать или вычитать. В результате выбирается оператор, при котором максимальное значение остаточной связи имеет меньшее значение.

Операторы скрещивания обозначают тремя символами. Первый символ обозначает соединение проводов, второй основной пары в четверке, а третий – соединение пар между собой. Например, оператор “x x“

Конденсаторное симметрирование

В случае емкостные связи (k1, k2, k3)и асимметрии ( ) выравниваются с помощью симметрирующих конденсаторов марки КТН. Симметрирование проводится в специальных симметрирующих муфтах при монтаже кабеля. Конденсаторное симметрирование применяется как при симметрировании цепей внутри четверок, так и между четверками.

Рис.23 Схема включения симметрирующих конденсаторов

Концентрированное симметрирование

Данный метод основан на компенсации токов помех, вызванных электромагнитными связями между цепями кабеля, токами влияния противоположной фазы, создаваемыми с помощью, включаемых контуров,который создает ток компенсации Iк, равный по величине и обратный по знаку току влияния I, действующему между цепями.

Компенсирующий контур представляет собой последовательно соединенное включение высокоомных резисторов R и конденсаторов C и применяется для симметрирование высокочастотных кабелей.Включение контуров производится в специальных симметрирующих муфтах во время монтажа кабеля.

Контур включается между влияющими цепями кабеля.

Рис.24 Схема включения компенсирующего контура

Концентрированное симметрирование устраняет взаимное влияние между кабельными цепями электромагнитные связи в двух-трех точках усилительного участка (20 км).

Контрольные вопросы:

1. Назначение скрутки кабельных цепей.

2. Емкостные связи и асимметрии

3. Сущность симметрирования методом скрещивания

4. Конденсаторное симметрирование

5. Концентрированное симметрирование

Глоссарий

	Русский вариант	Казахский вариант	Английский вариант
	Емкостная связь	Сыйымдылық байланыс	Capacity communication
	Емкостная асимметрия	Сыйымдылық ассиметрия	Capacity an inbalanci
	Скрещивание цепей	Тізбекті қиылыстыру	Cross range
	Компенсирующий контур	Тепе-теңдік контуры	Compensation contour

Задание на СРС

1.Способы защиты цепей от взаимного влияния

.[Л1],стр.138-144(конспект).

2.Симметрирование НЧ кабелей.[Л1],стр.144-146(конспект)

3. Симметрирование ВЧ кабелей.[Л1],стр.146-148(конспект)

Задание на СРСП

1.Таблица операторов скрещивания. Выбор оператора в зависимости

от типа и марки кабеля. [Л1],стр.132-135

2.Мероприятия по симметрированию при прокладке и монтаже ВЧ кабелей.

[Л1],стр.149

Лекция 13

Внешние влияния и меры защиты

Источники электромагнитных влияний

Под действием внешних электромагнитных полей в сооружениях связи могут возникать U и I опасныеU>42B, I>15mA – угрожающие жизни обслуживающего персонала, абонентов или приводящие к повреждению аппаратуры.

Мешающие, U=1-2mB, I=15mA при которых возникают помехи, шумы, искажения, приводящие к искажению, нормальной работе средств связи. Источниками опасных влияний являются: атмосферное электричество, линии высоковольтных электропередач (ВЛ), мешающих– электрифицированные железные дороги, передающие радиостанции. По характеру воздействия различают следующие виды внешних влияний:

Электрические– обусловленные действием электрического поля.

Магнитные– возникающие за счет магнитного поля.

Гальванические– проявляющие за счет наличия в земле блуждающих токов от ВЛ и электрифицированного ж.д. транспорта.

Рис.25. Виды внешних влияний

Влияние атмосферного электричества

Возникают в результате действия грозы на ЛСС.

Молния – разряд статического электричества на землю через слой воздуха, называемого каналом молнии.

Вероятное число повреждений кабеля от ударов молнии характеризуются плотностью повреждений на 100 км трассы.

n = N*100; N –число повреждений молнией

K*L

K – количество лет эксплуатации

L – длина трассы

Опасность повреждения молнией зависит от удельного сопротивления грунта и проводимости кабельной оболочки. Чем > сопротивление грунта (песок, скала, глина) опасность повреждения кабеля возрастает. Грозоповреждаемость кабелей в алюминиевой оболочке, имеющей малое сопротивление, существенно меньше, чем в свинцовой и стальной оболочках. Повреждения кабеля при прямом ударе молнии приводит к расплавлению металлических оболочек, изоляция жил, расплавлению жил кабеля.

Влияние линий электропередач

Зависит от величины U передаваемых по ЛЭП, режима работы и схемы включения. Величина U передаваемых по ЛЭП – 35,220,500,750 кВ ~ U

400,500,600,800,1000 кВ = U

Режимы работы – нормальный, вынужденный, аварийный.

Схема включения - симметричная с изолированной нейтралью, симметричная с заземленной нейтралью, несимметричная.

Рис.26 Схемы включения ЛЭП:

а) с изолированной нейтралью б) с заземлённой нейтралью

В) несимметричная

Влияние, отказываемые ЛЭП на линии связи, могут быть электрическими, магнитными и гальваническими. На линии связи воздействуют ЛЭП как переменного, так и постоянного тока, оказывающие мешающие воздействие и ухудшающие качество предаваемых сигналов. По диапазону частот наиболее вредное воздействие оказывают ЛЭП постоянного тока, что требует относа линии связи на значительное расстояние. В аварийном режиме, при обрыве провода на землю, ЛЭП может оказать опасное влияние.

Влияние электрифицированных железных дорог

Электрифицированный ж.д. транспорт представляет собой однопроводную несимметричную систему с использованием земли (рельсов) в качестве, обратного провода, в которой протекает сильный неуравновешенный ток и возникает сильная магнитное влияние. Эл. ж.д. является источником опасного и мешающего влияние Л.С. наряду с магнитным они оказывают гальваническое влияние. Эл. ж.д. переменного тока оказывают влияние в диапазоне тональных частот; Эл. ж.д. постоянного тока действует так в тональном, так и высокочастотном диапазоне (до 30 кГц). Эл. ж.д. оказывает более сильное и длительное влияние, чем ЛЭП. Степень влияние зависит от удельного сопротивление грунта, проводимость оболочки кабеля, трассы сближения ЛС с эл. ж.д. чем меньше удельное сопротивление грунта и меньше сопротивления проводимости оболочке, те дальше необходимо относить трассу кабеля от линии эл. ж.д.

На ВЛС одновременно действует электрическое и магнитное поле. На КЛС оказывает влияние только магнитное влияние, т.к. силовые линии электрического поля замыкаются на металлическую оболочку кабеля и не проникает сердечник кабеля. Магнитное влияние на КЛС снижается за счет экранирующего действия кабельной оболочки.

Влияние радиостанции

Передающее радиостанции оказывают мешающее влияние на высокочастотные каналы связи, когда рабочие частоты радио станции совпадают с диапазоном частот ВЧ систем. На линии связи оказывают воздействие радиостанции, работающие в СДВ (f 30-30 кГц), ДВ (f 30-30 кГц) и СВ (f 300-3000 кГц) диапазонах. Степень мешающего влияния радиостанции на цепи связи зависит от многих причин: излучаемой мощности, расположения трассы линии связи относительно влияющей радиостанции, проводимости земли, асимметрии проводов цепи относительно земли. Для уменьшения степени влияния необходимо соблюдать минимально допустимые расстояния (в км) размещения передающих радиостанций до ЛС.

Симметричный кабель со свинцовой оболочкой – 7,7 км, с алюминиевой – 1,3 км, стальной – 3,3 км, коаксиальный кабель – 1 км.

Меры защиты линий связи от внешних влияний

Источник внешнего влияния	Характер влияния	Мероприятия, проводимые на линиях
влияющих	связи
ЛЭП	Опасные и мешающие поля Е и Н	Автоматика Сглаживающие фильтры Экранирующие тросы	Относ трассы Каблирование Скрещивание и симметрирование Разрядники и предохранители Заземления Нейтрализующие и редукционные трансформаторы
Эл. ж.д.	Опасные и мешающие поле Н	Сглаживающие фильтры Отсасывающие трансформаторы Увеличение проводимости и изоляции рельсов	Относ трассы Каблирование Скрещивание и симметрирование Разрядники и предохранители Заземления
Гроза	Опасное поле Е	-	Каблирование Молниеотводы на воздушных ЛС Тросы на кабельных ЛС Каскадная защита Разрядки и предохранители Заземления
Радиостанция	Мешающее поля Е и Н	Выбор несущей частоты Относ радиостанции	Относ трассы Каблирование Скрещивание и симметрирование

Контрольные вопросы:

1. Источники опасных влияний на ЛС
2. Источники мешающих влияний на ЛС
3. Влияние атмосферного электричества
4. Влияние линий электропередач
5. Влияние электрифицированного ж.д транспорта
6. Влияние передающих радиостанций
7. Меры защиты от внешних влияний

Глоссарий

	Русский вариант	Казахский вариант	Английский вариант
	Внешние влияния.	Сыртқы әсер	Outside influences
	Атмосферное электричество.	Атмосфералық электр	Atmosphere electricity
	Линии электропередач.	Электр беру желілері	Streamline electricity communication
	Передающие радиостанции	Беру радиостанциялары	Transfer radio station
	Электрифицированный транспорт	Электрленген транспорт	Electricity transport

Задание на СРС

1. Меры защиты линий связи от электрофицированного

транспорта[Л1.],стр.170 (конспект).

2. Меры защиты линий связи от ЛЭП. Редукционные

трансформаторы. [Л1.],стр.169 (конспект).

3. Экранирование кабелей связи,устройство заземлений.

. [Л1.],стр.170-175 (конспект).

Задание на СРСП

1.Схемы защиты воздушных и кабельных линий связи от внешних

влияний.[Л1.],стр.163-168

Лекция 14