[Gl] Тема 5. Первичные и вторичные параметры влияния. Меры защиты. [:]

Чтобы понять причину появления и физическую сущность электрической и магнитной связей, рассмотрим эквивалентные схемы связей между цепями одной четверки в сечении X на участ­ке dх линии (рис. 5.3).

Емкостная связь между цепями одной четверки определяется величинами частичных емкостей между жилами 1 и 2 первой це­пи и жилами З и 4 второй цепи, как показано на рис. 5.3, a. Час­тичные емкости С₁₃(х), С₂₃(х), С₁₄(х), С₂₄(х) образуют мостовую схему, где цепь 1-2 является влияющей, a цепь 3-4 - подвержен­ной влиянию. Если

то мост находится в уравновешенном состоянии, и емкостное влияние между цепями на участке dх в сечении x отсутствует.

Если же это условие соблюдается по всей длине линии, то между цепями будет отсутствовать влияние за счет емкостной связи. Емкостная связь между цепями вызвана измeнением по длине линии диэлектрической проницаемости изоляции жил, ее толщины, взaимного расположения жил в четверке и т. д.

Она определяется уравнением

Активная составляющая электрической связи g(х) обусловлена асимметрией потерь энергии в диэлектрике, окружающем жилы кабеля.. При протекании переменного тoка по жилам кабеля в диэлектpике возникают потери, пропорциональные проводимости изоляции (ωCtgδ). Если диэлектрик неоднороден по своим элек­трическим свойствам, или толщина изоляции жил различна, или сердечник кабеля деформирован и т. д., то частичные потери в диэлектрике g₁₃(х), g₁₄(х), g₂₃(х), g₂₄(х) по длине линии будут не одинаковыми. Это нарушает симметрию моста и создает условие для взаимного перехода энергии из одной щели в другую.

Активная составляющая электрической связи определяется через частичные проводимости изоляции уравнением

Индуктивная связь m(х) и активная составляющая магнитной связи г(х) также могут быть представлены мостом частичных вза­имных индуктивностей m₁₃(х),m₁₄(х),m₂₃(х),m₂₄(х) и сопротивлений r₁₃(Х), r₁₄ (х), r₂₃ (х), r₂₄ (х) (рис. 5.3, б).

Коэффициент индуктивной связи характеpизует асимметрию моста и определяется по формуле

Активная составляющая магнитной связи г(х) обусловлена асимметрией потерь на вихревые токи в соседних жилах, экране, оболочке из-за несимметричного расположения жил цепи относительно других цепей и оболочки, a также различием диаметров

жил цепи:

Таким образом, активная составляющая магнитной связи обусловлена асимметрией потeрь на вихревые токи в метaлле, a активнaя составляющая электрической связи - асимметрией потерь в диэлектрике.

Соотношения между электрическими и магнитными связями, их активными и реактивными составляющими могут быть различными в зависимости от типа цепей, диапазона передаваемых частот и ряда других факторов.

B области низких частот (ниже 10 кГц) определяющими явля­ются емкостные связи, На высоких частотах: (более 100 кГц) влияния между цепями обусловлены как емкостными, так и маг­нитными связями. Причем между магнитными и емкостными связями в кабелях существует примерное соотношение m₁₂/C₁₂≈Z²_в , где m₁₂ и С₁₂ - магнитная и емкостная связи в строитeльной длине между цепями 1 и 2. Величины магнитных и электрических связей между, взаимовлияющими цепями зависят от взаимного расположения жил цепей относительно друг друга, оболочки и других цепей, a также от электрических характеристик диэлектрика, геометрических размеров жил и т. д.

Электромагнитные связи, вызывающие влияние между целями, подразделяют на регулярные и нерегулярные. Реryлярные связи определяются номинaльными геометрическими размерами кабельных жил, номинaльными расстояниями между ними и обо­лочкой при условии идеального выполнения всех элементов кон­струкции кабеля. Нерегулярные связи обусловлены неизбежным отклонением конструкции кабеля от идеально симметричной (смещение жил в поперечном сечении кабеля, неравенствo шагов скрутки и т. д.) и зависят от множества случайных факторов, зачастую не поддающихся точному учету. По названию электромагнитных связей влияния между цепями подразделяются на регyлярные и нерегулярные.

B технике связи элeктромагнитное влияние между цепями принято выражать величинами переходных затуханий. Переход­ные затухания характеризуют степень уменьшения токов влияния при переходе из первой цепи во вторую.

B теории влияния конец цепи, на котором во влияющую цепь включен гeнератор (источник сигнала), называют ближним. Про­тивоположный конец линии называют дальним. Соответственно рассматривают и два вида влияния: на ближнем и дальнем концах

Переходные затухания по мощности на ближнем конце А₀ и дальнем конце А₁ определяются в децибелах:

Аналогично можно выразить А₀ и А₁ через токи во влияющей и подверженной влиянию цепях.

Формулы для А₀ и А₁ дают возможность определить величины переходных затуханий по результатам измерений мощностей, напряжений или токов.

B технике связи для удобства вычислений при измерениях или электрических расчетах принято пользоваться абсолютными уровнями передачи по мощности р_м напряжению р_н или току р_i:

где р_м10, p_м20 и р_м21 - абсолютные уровни по мощности соответственно на ближнем конце влияющей цепи, ближнем конце и даль­нем конце цепи, подверженной влиянию.

Для обеспечения хорошего качества передачи сигнaлов необ­ходимо, чтобы их мощность в точке приема Р_с превосходила мощность помех Рп. Степень превышения мощности сигнала над мощностью помех определяется параметром защищенности, дб:

Защищенность цепей от взаимных электромагнитных влияний зависит от величины переходного затухания, для установления этой зависимости рассмотрим влияние между двумя цепями c одинаковым и противоположным направлениями передaчи сигналов по цепям. На рис. 5.5, a представлены схемы влияния между цепями при передаче сигналов в одном направлении. Уровни сиг­нaлов в начaле цепей 1 и 2 обозначены соответственно через Р₁₀ и Р₂₀ .

Обычно в технике связи р₂₀ =р₁₀, а α₁ = α₂= α. В этом слу­чае

На рис. 5.5, 6 приведена схема влияния между цепями при встречном направлении передачи сигналов. Уровни сигнала и помехи в конце цепи 2 согласно рисунку равны

Тогда защищенность на ближнем конце

Параметры А₀, А₁, А ₃ называют вторичными параметрами влияния.

Симметрирование - это комплекс мероприятий и электрических измерений, проводимых в процессе строительства и монтажа кабельных линий связи. На ГТС симметрируют в основном кабе­ли межстанционных соединительных линий, большой протяжен­ности. На практике используют следующие основные методы симметрирования: метод скрещивания, конденсаторный метод и метод концентрированного включения контуров противосвязи.

Симметрирование скрещиванием основано на компенсации электромагнитных связей одного отрезка кабеля связями другого отрезка путем скрещивания жил цепей.

Конденсаторное симметрирование основано на компенсации электpических связей путем включения конденсаторов междy жилами взаимовлияющих цепей.

Симметрирование включением контурoв противосвязи осно­вано на компенсации электромагнитных связей путем включения между жилами взаимовлияющих цепей контуров противосвязи, содержащих резисторы и конденсаторы.

Конденсаторное симметрирование компенсирует только элек­трические связи, поэтому оно применяется в основном для низко­частотных кабелей, в которых эти связи являются определяющи­ми. Симметрирование скрещиванием применяется как для низко­частотных, так и для высокочастотных кабелей. Концентрированное

симметрирование контурами противосвязи в основном при­меняется для ВЧ кабелей.

Отличительная особенность симметрирования НЧ и ВЧ кабе­лей заключается в следующем. Рабочее затухание кабeля в облас­ти низких частот весьма мало, поэтому симметрирование НЧ ка­белей по результатам измерения защищенности на дальнем конце может изменять влияние на ближнем конце, и наоборот. Поэтому НЧ кабели симметрируют на длине шага симметрирования (рас­стояние между смежными точками симметрирования). Длина ша­га симметрирования 1,2...1,7 км. На высоких частотах рабочее затухание велико, поэтому симметрирование по результатам из­мерения взаимных влияний на дальнем конце не изменяет влияния на ближнем концe. Это позволяет выполнять симметрирова­ние ВЧ кабелeй на длине элементарного кабельного участка (ЭКУ).

Взаимные влияния между цепями внутри четверок существен­но больше, чем между цепями разных четверок, поэтому наибо­лее сложным и трудоемким является симметрирование внутричетверочных комбинаций цепей. Между электрическими (емкостными) и магнитными (индуктивными) связями имеет место достаточно тесная корреляция. Для кабелей c однороднoй изоляцией жил справедливо соотношение m=kZ_в², поэтому компенса­цию электромагнитных связей методом скрещивания можно рассматривать, оперируя только одной связью. C физической точки зрения удобно рассматривать емкостные связи между цепями четверки и емкостные асимметрии цепей четверки относительно заземленной обoлочки (рис. 6.1), величина котoрых характеризует степень взаимных влияний как в низкoчастотных, так и в высоко­частотных кабелях связи.

По одной четверке можно организовать в диапазоне низких частот три цепи: две основные и одну фантомную (искусственную).

Согласно рис. 6.2, первая основная цепь образована жилами 1 и 2, вторая основная цепь - жилами 3 и 4, а фантомная цепь образована c помощью четырех линейных трансформаторов со средними точками.

При подключенном к средним точкaм генераторе по полуобмоткам трансформатoров протекают равные, но противоположно направленные токи. Поэтому их магнитные потоки компенсируют друг друга и ток в станционной обмотке равен нулю. Аналогич­ное явление наблюдается и на противоположном конце линии при подключении к средним точкам нагрузки.

При этом прямым проводом фaнтомной цепи является первая основная цепь, a обратным проводом - вторaя основная цепь. Та­ким образом, по указанным целям организуются три независимые связи.

Согласно рис. 6.1, можно записать приближенные выражения для коэффициентов емкостной связи и емкостной асимметрии (без учета влияния соседних четверок):

Симметрирование скрещиванием. При прямом соединении жил в кабеле электромагнитные связи складываются, a при скрещивании - вычитаются. B кабелях связи конструктивные неоднородности носят случайный характер, по­этому и электромагнитные связи по длине распределены по слу­чайному закону. Это вызывает необходимость подбора схем скрещивания жил кабеля для каждого конкретного случая.

Поскольку вариантов соединения жил кабеля два, a цепей три, то существует 2³=8 способов соедикения жил в четверке. Схема со­единения жил записывается в видe оператора скрещивания. Пер­вый знак оператора относится к первой основной цепи, второй - ко второй, а третий - к фантомной. Соединение жил напрямую обозначается (•), a со скрещиванием (Х). Операторы скрещивания и соответствующие им схемы соединения жил в четверке приве­дены в табл. 6.1.

На ГТС НЧ кабели связи имеют обычно небольшую протя­женность и по параметрам взаимного влияния, как правило, удов­летворяют установленным нормам и симметрированию не под­вергаются. Поэтому подбор оптимaльных операторов скрещивания проводится при симметрировании высокочастотных кабелей.

Технология симметрирования высокочастотных кабелей связи. Высокочастотные кабели связи симметрируют на длине ЭКУ в два этапа: в процессе монтажа и на смонтированных ЭКУ. При к этом для обеспечения более высокой однородности линейного тракта и облегчения последующего симметрирования на стадии подготовительных работ проводят группирование строительных длин кабеля по средним значениям рабочей емкости цепей и по величине переходного затухания на ближнем конце. Строитель­ные длины кабеля следyет прокладывать в такой последователь­ности, чтобы средние значения рабочей емкости смежных стои­тельных длин отличались не более чем на 0,2 нгД/км. Ha подходах к усилительным пунктам должны быть проложены две-три строн­тельные длины кабеля c величиной переходного затухзния на ближнем конце А₀>65 дБ. Выполнение этих мeроприятий позво­ляет снизить составляющие влияния на дальнем конце за счет несогласованности линии и аппаратуры и конструктивных неод­нородностей, a тaкже выполнить норму на величину А_о на длине ЭКУ.

При монтаже строительных длин кабеля в соединительных муфтах в каждой четверке жилы соединяют по оператору (Х••), что обеспечивает уменьшение систематической составляющей влияния через третьи цепи и повышает эффективность концен­трированного симметрирования. На смонтированном ЭКУ прово­дят концентрированное симметрирование по результатам измере­ния защищенности на дальнем конце прибором ВИЗ-600 (визу­альный измеритeль переходного затухания) или комплексных связей на дaльнeм конце прибором ИКС-600 (измеритель ком­плексных связей) в диапазоне частот до 600 кГ'ц. При этом сим­метрирование выполняют в трех симметрирующих муфтaх, рас­положенных примерно на одинаковом расстоянии друг от друга, сначaла методом скрещивания, a затем цепи, не удовлетворяющие нормам, симметрируют путем включeния контуров противосвзи.

Подбор оптимальных операторов в трех точках на длине ЭКУ - весьма тpудоемкая работа. Достаточно скaзать, что при восьми операторах в каждой точке общее число возможных соче­таний равно 8³=512.

Для экономии времени и затрат на симметрирование сущест­вует методика кратчайшего подбора операторов скрещивания, которая заключаeтся в следующем. Многообразие операторов скрещивания делится на две группы. При использовании опера­торов первой группы (•••, ХХ•, ••Х, ХХХ) комплексные связи со­единяемых отрезков кабеля складываются, a при использовании операторов второй группы (Х••, •Х• ,Х•Х, •ХХ) вектор комплекс­ной связи первого отрезка поворачивaется, на 180° и связи соеди­няемых отрезков кабеля вычитаются.

На первом этапе проверяют все частотные характеристики защищенности (комплексной связи), получающиеся при скрещива­нии жил в трех точках по основным операторам обеих групп (•••) и(Х••). Цель первого этапа - определение оптимального соедине­ния жил для каждой муфты. На этом этапе нужно проанализиро­вать всего 2³=8 сочетаний операторов скрещивания. В подавляю­щем большинстве случаев уже на первом этапе удается получить нужную прибавку защищенности от скрещивания.

На втором этапе в каждой муфте следует применять операто­ры только той группы, основной оператор которой вошел в наи­лучшее сочетание из восьми, найденное ранее.

Если скрещиванием не удается достичь нормы защищенности цепей на дальнем конце (ддя соединительных линий ГТС А₃>65,2.дБ), то проводят концентрированное симметрирование с помощью контуров противосвязи, подбираемых с помощью при­боров. При этом пользуются переменным симметрирующим кон­туром RC.

На протяженных междугородных кабельных линиях в настоя­щее время применяют методы симметрирования при помощи компенсирующих четырехполюсников, которые включают не в симметрирующих муфтах, а непосредственно на необслуживае­мых или обслуживаемых усилительных пунктах. При этом эле­менты компенсирующих четырехполюсников синтезируют по годографам комплексных электромагнитных связей.

Концентрированное симметрирование при помощи контуров противосвязи. Этот метод находит широкое применение при симметрирова­нии ВЧ кабелей связи. В его основе лежит компенсаиия токов помех, вызываемых электромагнитными связями, токами компен­саиии, создаваемыми контурами противосвязи, которые концен­трируются в отдельных точках ЭКУ. Элементы контура противо­связи подбирают так, чтобы контур создавал ток компенсации I_2k , равный по амплитуде и противоположный по фазе току помех I₂₁ (рис. 6.3, а).

Рассмотрим эффективность концентрированного симметриро­вания на дальнем и ближнем концах. На рис. 6.3 сосредоточенные электромагнитные связи на дальием F₁₂ и ближнем N₁₂ концах, включенные на расстоянии х от начала линии, отображают реаль­ные электромагнитные связи, имеющие распределенный по длине характер. Противосвязи на дальнем F_12k и ближнем N_12k концах, включенные на расстоянии а от начала линии, должны обеспе­чить компенсацию мешаюших токов, переходящих в цепь, под­верженную влиянию.

Условие компенсации при влиянии на дальнем конце характе­ризуется равенством

из которого нетрудно видеть, что в случае, когда коэффициенты распространения взаимовлияющих цепей равны друг другу (γ₁=γ₂), условие компенсации F_12k= -F₁₂ выполмяется независимо от места включения контура противосвязи. Из рис. 6.3, а видно, что токи I₂₁ и I_21k проходят одинаковые пути, поэтому достаточно только nодобрать элементы контура противосвязи так,чтобы они воспроизводили частотную характеристику действующей между цепями электромагнитной связи и тем самым обеспечивали высо­кую степень компенсации (I_21k) в широком диапазоне частот.

Условие компенсации на ближнем конце залисывается так:

Из этого равенства следует, что достичь компенсации ме­шающих токов на ближнем конце можно только путем включения контура противосвязи в месте расположения электромагнитной связи, т. е. при выполнении условия х=α. Если учесть, что в дей­ствительности электромагнитные связи, как отмечено выше, но­сят распределённый характер, то становится ясно, что для полу­чения компенсации нужно между цепями включать большое чис­ло контуров противосвязи, что практически неприемлемо. Кроме того, в связи с тем, что коэффициенты распространения (главным образом коэффициенты фазы) зависят от частоты, то добиться высокой компенсации на ближнем конце можно только на одной частоте. На других же частотах эффективная компенсация не наблюдается. Причем на частотах, удаленных от частоты с высокой степенью компенсации, включенный контур может даже увели­чить взаимные влияния. Физически это можно объяснить тем, что токи I₂₀ и I_20K проходят разные пути (рис. 6.1, б), претерпевают разные амплитудные и фазовые изменения и условие компенса­ции I_20k= - I₂₀ не выполняется. По указанным причинам концен­трированное симметрирование на ближнем конце не применяют.

Таким образом, концентрированное симметрирование ВЧ ка­белей проводят только на дальнем конце, симметрируя кабели на длине элементарного кабельного участка. При этом, как правило, применяют схемы контуров противосвязи, представленные на рис. 6.4.

Как отмечалось выше, электромагнитные связи между цепями в области высоких частот носят комплексный характер, поэтому в теории симметрирования кроме переходного затухания и защи­щенности между цепями широко пользуются характеристикой взаимного влияния - nроводимостью комплексной связи, выра­жаемой в микросистемах:

Из этого выражения следует, что проводимость комплексной связи есть вектор, угловое смещение которого равно разности фаз тока помех и влияющего напряжения. Между проводимостью комплексной связи и защищенностью между цепями существуют следующие соотношения:

из которых следует, что чем больше защищенность между цепя­ми, тем меньше длина вектора комплексной связи и, наоборот, чем больше модуль связи, тем меньше защищенность. Соотноше­ния (6.4) считаются основыми в инженерной теории симметри­рования.

Второе основное соотношение симметрирования связывает проводимость комплексной связи между цепями с частичными проводимостями между жилами цепей:

Схема (рис. 4.3, а) аналогична мосту переменного тока, по­этому соотношение (6.5) можно использовать при рассмотрении симметрирования как процесса уравновешивания моста перемен­ного така путем изменения проводимости его плеч.

Так как симметрирование проводится с помощью контуров противосвязи, содержащих конденсаторы и резисторы, то можно записать

Противоположные плечи моста эквивалентны, поэтому, отне­ся суммы частичных проводимостей одного знака к одному из плеч, выражение (6.6) можно упростить:

По причине конструктивных и диэлектрических неоднородно­стей частичные проводимости носят случайный характер, поэто­му при Y≠0 возможны четыре характерных варианта расположе­ния на комплексной плоскости вектора проводимости комплекс­ной связи между цепями (рис. 6.5)

1. Если g₁₃> g₁₄ и С₁₃>С₁₄ ,то действительная и мнимая части проводимости комплексной связи положительны и вектор Y нахо­дится в 1 квадранте комплексной плоскости. Для его компенсаиии необходимо создать вектор противосвязи Y_п, расположенный в 3 квадранте. Такой вектор противосвязи можно создать подключе­нием между жилами 1 и 4 контура противосвязи, состоящего из конденсатора и резистора (рис. 6.5, а). Последовательное соеди­нение элементов контура выбрано исходя из таго, что включение контура не должно изменять величину сопротивления изоляции жил кабеля.

2. Если g₁₃< g₁₄ и С₁₃>С₁₄ ,то вектор Y расположен в 4 квад­ранте и для размещения вектора противосвязи Y_п в 1 квадранте необходимо включить контур противосвязи между жилами 1 и 3 (рис. 6.5, Б).

3. Если g₁₃< g₁₄ и С₁₃>С₁₄ ,то действительная часть проводимо­сти комплексной связи отрицательна, мнимая - положительна и вектор Y расположен во 2 квадранте. Для размещения вектора противосвязи Y_п в 4 квадранте необходимо включить между жилами 1 и 3 контур противосвязи, содержащий конденсатор и резистор, а между жилами 1 и 4- только конденсатор, создающий вектор, параллельный мнимой оси в отрицательном направлении (рис. 6.5, е). Положение вектора Y_п зависит от соотношения меж­ду R, С₁ и С₂.

4. Если g₁₃> g₁₄ и С₁₃<С₁₄, то вектор Y расположен в 4 квад­ранте и для размещения вектора противосвязи Y_п во 2 квадранте необходимо включить контур противосвязи пo схеме.

На рис. 6.5 приведены векторные диаграммы, определенные на одной отдельно взятой частоте. Симметрируют же ВЧ кабели в широком диапазоне частот, поэтому необходимо знать частотную характеристику векторов комплексных связей (ХКС) - годограф.

Годограф - это кривая, соединяющая вершины векторов ком­плексных связей на отдельных частотах. Годограф содержит пол­ную информацию о характере взаимного влияния между цепями, в то время как частотная характеристика защищенности (пере­ходного затухания) характеризует только модуль электромагнит­ной связи.

На рис. 6.6 представлен типовой годограф комплексных свя­зей при влиянии между цепями внутри четверки (годограф нахо­дится в первом квадранте комплексной плоскости). Для компен­сации комплексной связи между жилами 1 и 4 включают контур противосвязи, состоящий из конденсатора и резистора, который создает годограф противосвязн в третьем квадранте Y_п(ω). После компенсации результирующий годограф смещается к началу ко­ординат. Подбором элементов контура R и С добиваются такого размещения результирующего годографа (Y(ω)- Y_п(ω)), при ко­тором он не выходит из окружности радиусом, соответствующим нормативному значению проводимости комплексной связи (за­щищенности) между цепями.

Экранирование кабелей связи. Для уменьшения взаимных влияний между цепями и защиты от внешних помех широко используют экранирование кабелей связи. Для защиты от внешних злектромагнитных влияний на кабельный сердечник накладывают металлическую оболочку (эк­ран), которая, как правило, имеет сплошную цилиндрическую конструкцию и выполняется из свинца, алюминия или стали.

Стальные оболочки ддя повышения гибкости гофрируют. В кабе­лях ГТС в качестве экранов широко используют алюминиевые экраны ленточного типа в виде спиральных лент или в виде труб­ки с продольным швом. В радиочастотных кабелях находят при­менение оплеточные экраны из плоских и круглых проволок.

Для защиты от взаимных влияний используют разделительные экраны, которые являются составной частью конструкции ка­бельного сердечника. Такие экраны разделяют цепи прямого и обратного направлений передачи и обеспечивают тем самым су­щественное снижение взаимных влияний между экранированны­ми цепями.

В настоящее время находят применение симметричные кабели для цифровых систем передачи, разделительные экраны которых изготовлены из тонкой алюминиевой фольги. Такие конструкции кабелей позволяют организовать связь по однокабельной системе, которая по сравнению с двухкабельной имеет более высокие тех­нико-экономические показатели.

На кабели связи оказывают влияние как электрические, так и магнитные поля. Однако в зависимости от режима работы источ­ников помех может преобладать либо магнитная, либо электриче­ская составляющая поля. Сильные магнитные поля создаются цепями с большими токами и малыми напряжениями, а сильные электрические поля характерны для источников с большими на­пряжениями и малыми токами. Поэтому можно отдельно рас­сматривать действие магнитных и электрических полей. При этом следует отметить, что наибольшее влияние на кабели связи ока­зывают магнитные поля.

По принципу пействия экраны подразделяют на электростати­ческие, магнитостатические и электромагнитные.

Электростатическое экранирование основано на замыкании электрического поля на поверхности металлического экрана и отводе электрических зарядов в землю.

Как показано на рис. 6.7, в цепь влияющего провода А вклю­чен источник ЭДС помех Е, а провод Б подвержен влиянию. Если экран не заземлен (рис. 6.7, а), то электрические силовые линии, созданные положительно заряженным проводом А, будут замы­каться на внутренней поверхности экрана и индуцировать на ней отрицательные заряды, а на внешней поверхности экрана будут индуцироваться положительные заряды. Эти заряды создадут в свою очередь электрические силовые линии, замыкающиеся на поверхности провода Б, индуцируя на нем отрицательные заряды.

В итоге никакого экранирующего действия замкнутый экран не оказывает. Чтобы полностью устранить влияние провода А на провод Б, необходимо замкнутый экран хорошо заземлить (обеспечить ма­лое сопротивление заземления). В этом случае положительные заряды, сконцентрированные на внешней поверхности экрана; отведутся в землю и не будут оказывать влияние на провод Б (рис. 6.7, б). Аналогичный эффект экранирования будет иметь место и при влиянии внешнего электрического поля помех на провод А, помещенный внутри экрана. Эффект электростатического экранирования не зависит от ма­териала и толщины экрана. Поэтому экран из любого металла в одинаковой степени локализует электростатическое поле помех. Электростатические экраны эффективно работают только на низ­ких частотах. Магнитостатическое экранирование основано на замыкании магнитного поля в толще экрана из-за повышенной его магнито­проводности. Такие экраны изготавливают из материалов с большой магнитной проницаемостью. . На рис. 6.8, а провод А является источником магнитного поля, провод Б помещен в магнитный экран. Магнитные силовые линии магнитного поля помех будут в основном замыкаться в толще стенок экрана, так как он имеет малое магнитное сопротивление по сравнению с пространством внутри экрана, в котором нахо­дится провод Б. В результате влияние провода А на провод Б рез­ко уменьшается. Экранирующее действие магнитных экранов улучшается с увеличением магнитной проницаемости µ и толщи­ны экрана l. Магнитостатическое экранирование, как и электро­статическое, эффективно лишь в диапазоне низких частот. В диа­пазоне высоких частот магнитостатический режим экранирования переходит в электромагнитный. Электромагнитное экранирование основано на принципах отражения электромагнитных волн от поверхности экрана и по­глощения энергии в толще экрана. Электромагнитные зкраны наиболее эффективно работают на высоких частотах, при этом они защищают как от магнитного, так и от электрического ме­шающих полей. Электромагнитная волна с амплитудой W, падающая на экран (рис. 6.9), на границе диэлектрик-металл частично отражается, а частично проходит в зкран, затухая при этом в его толще. Дос­тигнув второй границы металл-диэлектрик, волна вторично от­ражается. В результате в экранирующее пространство проникает лишь оставшаяся часть энергии W_э. Амплитуда отраженных составляющих W₀₁ и W₀₂ зависит от соотношения волновых сопро­тивлений диэлектрика и металла. Чем 6ольше их различие, тем более интенсивно энергия мешающего поля отражается. Затуха­ние энергии в толще самого экрана обусловлено тепловыми поте­рями на вихревые токи. Экранирующее действие экранов количественно оценивается коэффициентом экранирования, который для однородных экранов равен отношению электрического Е_э (магнитного Н_э) поля в рас­сматриваемой тачке при наличии экрана к напряженности элек­трического Е (магнитного H) поля в этой же точке при отсутствии экрана. Коэффициент экранирования S изменяется от 0 до 1. Идеаль­ный экранирующий эффект характеризуется S=0. Для оценки экранирующих свойств экранов используется также затухание экранирования: Чем меньше коэффициент экранирования S и больше затуха­ние экранирования Аэ, тем лучше кабельные цепи защищены от помех.

Электромагнитное экранирование в широком диапазоне частот Электромагнитный режим работы кабельных экранов охваты­вает достаточно широкий диапазон частот: от 10'...10 до 10^R..10⁹ Гц. [kgl]