5.6. Вторичные параметры симметричных цепей

Вторичные параметры симметричных цепей Zв, ,,v следует рассчитывать по формулам, приведенным в гл. 3. В ряде случаев вторичные параметры выражают непосредственно через параметры цепей (a, d) и исходных материалов .

Подставив в формулу значенияL и С, получим значение волнового сопротивления симметричной цепи, Ом:

. (5.29)

Коэффициент затухания симметричной цепи с медными про­водниками, дБ/км:

; (5.30)

путем подстановки в эту формулу значений первичных параметров

. (5.31)

Коэффициент фазы, рад/км:

или , (5.32)

где с - скорость света, равна 300000 км/с.

Скорость распространения энергии, км/с:

. (5.33)

5.7. КАБЕЛИ С ИСКУССТВЕННО УВЕЛИЧЕННОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ. ОПТИМАЛЬНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ СВЯЗИ

Одной из актуальных проблем кабельной техники является увеличение дальности связи без дополнительного расхода цветных металлов. Для разрешения, этой проблемы оптимизируют конструкцию линий связи по критерию минимального значения затухания кабельной цепи. Электрические свойства кабеля связи характеризуются четырьмя первичными параметрами - R, L, С, G, а коэффициент затухания цепей связан с этими параметрами выражением

, (5.34)

где - коэффициент затухания в металле;- коэффициент затухания в диэлектрике. Создать такую линию, в которойR=G=0, невозможно, так как любая, реальная кабельная цепь обладает активным сопротивлением R и проводимостью G. Можно лишь подобрать такое соотношение Х между параметрами цепи, чтобы затухание ее было наименьшим. Условно вводя в приведенное выражение для величины , получаем

, (5.35)

где .

Отсюда нетрудно доказать, что затухание цепи имеет минимальное значение () при, т. е. когда ее первичные параметры находятся в соотношении

RC=LG. (5.36)

Такое соотношение является оптимальным, и к нему следует стремиться при конструировании кабелей связи. Наименьшее затухание цепи при этом

(5.37) .

На рис. 5.9 показан характер изменения коэффициентовипри различных значенияхX. Из графика следует, что с ростом Х значение увеличивается, арезко падает. ПриX=1 потери в металле равны потерям в диэлектрике () и затухание кабеля имеет наименьшую величину:. В кабелях существующих типов так какR и С превосходят по величинам L и G, т. е. RC>>LG.

Рис. 5.9. Затухание в металле и диэлектрикепри различных соотношениях первичных параметров цепи

Т

аким образом, затухание может быть снижено либо уменьшениемR, что крайне з

атруднительно, так как величинаR регламентирована допустимым расходом меди (диаметром жилы), либо уменьшением емкости цепи С, либо увеличением ее индуктивности L. Для снижения емкости необходимо увеличить расстояние между жилами кабеля, т. е. увеличить его габаритные размеры, что явно нецелесообразно.

Единственным целесообразным путем уменьшения затухания кабельных линий связи является искусственное увеличение индуктивности цепи. Из (5.34) видно, что оптимальное значение индуктивности, которым должна обладать кабельная цепь для обеспечения минимального затухания, составляет Lo=RC/G. С возрастанием частоты степень несоответствия параметров кабелей уравнению (5.33) существенно уменьшается. Это объясняется увеличением проводимости изоляции с возрастанием частоты, в результате чего условие (5.34) выполняется на определенной частоте без искусственного повышения индуктивности. Значенияможно найти с учетом (4.9) из того же условия (5.34):, отсюда.

Для симметричных кабелей связи теоретически частота лежит в пределах 200 - 600 кГц, и для снижения затухания в спектре практически используемых частот приходится прибегать к искусственному увеличению индуктивности. Однако иногда это оказывается экономически невыгодным даже при относительно низких частотах.

Известно несколько различных способов искусственного увеличения индуктивности кабельных цепей связи: пупинизация, крарупизация, биметаллизация жил и, наконец, использование магнитодиэлектрика.