Первичные параметры передачи

Электрические свойства линий связи и качество передачи по ним полностью характеризуются первичными параметрами передачи: активным сопротивлением R, индуктивностью L, емкостью С, проводимостью изоляции G. Эти параметры не зависят от напряжения и передаваемого тока, а определяются лишь конструкцией линии, используемыми материалами и частотой тока.

По физической природе параметры линии аналогичны параметрам электрических контуров, составленных из элементов R, L, С. Разница лишь в том, что в контурах эти параметры являются сосредоточенными, а в линиях они равномерно распределены по всей их длине. Принято определять параметры линий связи на 1 км длины. На рис. 18.1 представлена эквивалентная схема участка цепи связи. Здесь включенные последовательно R и L (продольные) образуют суммарное сопротивление Z=R+j?L, a G и С (поперечные) —суммарную проводимость Y=G+j?C.

Параметры R и L характеризуют процессы в металлических частях линии (проводники, экраны, оболочки), параметры G и С — процессы в диэлектрике (изоляция кабеля, изоляторы воздушных линий).

При прохождении сигналов связи по линии уменьшаются напряжение и ток, так что мощность сигнала, проходящего в конец линии, существенно меньше начальной.

Рис. 18.1. Эквивалентная схема цепи связи

R и G обусловливают потери энергии: первый— потери на тепло в проводниках и других металлических частях (экран, оболочка, броня), второй — потери в изоляции. Если бы удалось создать линию с проводниками, обладающими сверхпроводимостью (R =0) и идеальной изоляцией (G=0), то передача электромагнитной энергии по такой линии проходила бы без потерь.

Активное сопротивление цепи R складывается из сопротивления проводников самой цепи и дополнительного сопротивления, обусловленного потерями в окружающих металлических частях кабеля (соседние проводники, экран, оболочка, броня). При расчете активного сопротивления обычно суммируются сопротивление цепи постоянному току (Ro) и переменному току (R_~): R=Ro-R_~.

Сопротивление цепи зависит от материала, диаметра, длины проводников и наличия окружающих металлических масс и измеряется в омах на километр (Ом/км).

Индуктивность цепи L обусловлена появлением (индуцированием) электродвижущей силы (ЭДС) при изменении магнитного потока. При этом индуцированная ЭДС может быть вызвана как изменением магнитного потока в соседней цепи (взаимоиндукция), так и — в собственной цепи (самоиндукция) .

Индуктивность цепи складывается из внутренней индуктивности самих проводников и внешней индуктивности, обусловленной внешним магнитным потоком.

L=L_вт+L_вш

Индуктивность цепи зависит от материала, размеров проводников и расстояния между ними. С ростом частоты передаваемого тока уменьшается внутренняя индуктивность. Внешняя индуктивность остается постоянно:

Индуктивность измеряется в миллигенри на километр (мГн/км).

Емкость цепи С — аналогична емкости конденсатора, у которого обкладками служат поверхности провод ков, а диэлектриком — изоляционный материал. Емкость выражается отношением количества электричества напряжению: С= Q/U.

Емкость цепи зависит от диаметра проводников, расстояния между ми, свойств изоляционного матери и близости соседних металлических масс. Емкость практически постоянна в очень широком диапазоне частот

В кабельной технике емкость цепи принято называть рабочей емкостью в отличие от частичных емкостей, т.е. емкостей между любыми отдельными жилами и жилами — оболочкой кабеля.

Емкость цепи измеряется в нанофарадах на км (нФ/км).

Проводимость изоляции G xapaктеризует качество изоляции проводников цепи (диэлектрик кабеля, материал изоляторов). Под проводимое изоляции понимается явление частичной электропроводимости изоляционных материалов, в результате часть передаваемой по цепи энергии рассеивается в диэлектрике, т. е. происходит утечка тока. Проводимость изоляции складывается из проводимостей изоляции постоянному (G_o) и переменному току (G_~): G=G₀+ G_~

Проводимость изоляции постоянному току обратно пропорциональна величине сопротивления изоляции (Rиз), Go=1/Rиз Проводимость изоляции переменному току растет с увеличением частоты и существенно зависит качества диэлектрика — тангенс угла диэлектрических потерь (tg ?), т. е. G_~=?Ctg ?

В результате проводимость изоляции определяется следующей формуле

Обычно величина G_O=1/ Rиз — мала, поскольку сопротивление изоляции нормируется 1000—10000 МОм-км. Проводимость изоляции измеряется сименсах на километр (См/км).

первичные параметры передачи (R, L, С, G) от диаметра и материала проводников, расстояния между ними, изоляции, частоты и температуры.