Почему взаимные влияния цепей внутри четверок больше чем между четверками

07.07.202210.07.2022 admin 0 Comments

Нормирование взаимных влиянии между цепями

На кабельных линиях ГТС находят применение кабели различных конструкций. Основными характеристиками, определяющими возможность использования кабельных цепей для передачи различного вида информации, являются переходное затухание на ближнем и защищенность на дальнем концах. Нормы на переходное затухание на ближнем и защищенность на дальнем концах устанавливают исходя из условия выполнения рекомендаций МКТТ по обеспечению качественной телефонной передачи c учетом мешающего действия помех.

Требования к величинам переходного затухания и защищенности регламентируются нормами технологического проектирования и отраслевыми стандартами. Так, для телефонной связи могут быть пригодны цепи низкочастотных кабелей типов T и ТП, между которыми переходное затухание на ближнем конце на частоте 800 Гц не менее 69,5 дБ. При передаче по этим кабелям дискретной информации сигналами высокого уровня необходимо обеспечивать более высокое переходное затухание: А₀>78,2 дБ.

Для низкочастотных кабелей со звездной скруткой типов ТЗ и ТЗПА установлены следующие нормы для частоты 800 Гц на длине элементарного кабельного участка:

при двухпроводной схеме связи А₃ >>61 дб, A₀>>61+αl, дБ, где α − затухание цепи;

при четырехпроходной схеме связи А₃ >>65 дб, A₀>>65+αl, дБ.

Для высокочастотных симметричных кабелей, применяемых на межстанционных соединительных линиях, на длину элементарного кабельного участка установлены нормы в зависимости от используемой системы передачи. Значения переходных затуханий и защищенности приводят в технических данных на аппаратуру.

РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ НА ЛИНИЯХ СВЯЗИ

Симметрирование кабелей связи

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 электрических связей путем включения конденсаторов между жилами взаимовлияющих цепей.

Симметрирование включением контуров 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 кабаля 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 конце. Это позволяет выполнять симметрирование ВЧ кабелей на длине элементарного кабельного участка (ЭКУ).

Рисунок 6.1 − Емкостные связи и асимметрии в кабельной четверке

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

Согласно рисунку 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.

Рисунок 6.2 − Схема организации двух основных и фантомной цепей

При подключенном к средним точкам генераторе по полуобмоткам трансформаторов 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 фантомной цепи является первая основная цепь, a обратным проводом − вторая основная цепь. Таким образом, по указанным целям организуются три независимые связи.

Согласно рисунку 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 2 3 =8 способов соединения жил в четверке. Схема соединения жил записывается в виде 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 таблице 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 оптимальных операторов скрещивания проводится при симметрировании высокочастотных кабелей.

Таблица 6.1 − Операторы скрещивания

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 671 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

5 Первичные и вторичные параметры влияния

[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).

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

Рекомендуемые файлы

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

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.

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:

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:

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.

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.

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).

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.

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

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.

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.

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 F₁₂_k и ближнем N₁₂_k 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

Условие компенсации на ближнем конце залисывается так:

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.

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)

4. Если g₁₃> g₁₄ и С₁₃ S и больше затухание экранирования Аэ, тем лучше кабельные цепи защищены от помех.

Источник

Взаимное влияние между симметричными кабельными цепями.

Влияющая цепь – цепь, создающая первичное влияющее электромагнитное поле. Цепь, подверженная влиянию – это цепь, на которую воздействует влияющее электромагнитное поле и в которой определяются помехи.

Рис.3.29. Влияние между цепями

Экспериментальные методы раздельного определения влияний основаны на измерении токов и напряжений во влияющей цепи и цепи, подверженной влиянию в режимах, когда между цепями существует в основном либо электрическое поле, либо магнитное. Эти условия создаются в коротких отрезках линий по сравнению с длиной волны сигнала при режимах холостого хода (электрическое поле) и короткого замыкания (магнитное поле).

Электрическая связь на единицу длины кабеля (1/(Ом×м)) определяется отношением тока , наведенного в цепи, подверженной влиянию под действием разности потенциалов во влияющей цепи U₁

где g – активная составляющая электрической цепи; k – емкостная связь.

Магнитная связь на единицу длины кабеля (Ом/м) определяется отношением наведенной э.д.с. E₂, взятой с обратным знаком в цепи, подверженной влиянию, в результате протекания тока I₁ во влияющей цепи

где r – активная составляющая магнитной связи; m – индуктивная связь.

Параметры r, g, m, k называются первичными параметрами влияния.

Рассмотрим природу и характер действия электрической и магнитной связей между цепями.

На рисунках 3.30 и 3.31 показаны эквивалентные схемы, поясняющие природу возникновения электрической и магнитной связей между симметричными цепями. Изображенный на рис. 3.30 емкостной мост из частичных емкостей и проводимостей между проводами влияющей (провода 1, 2) и подверженной влиянию (провода 3, 4) цепей показывают причину появления электрической связи. В реальных линиях связи этот мост в той или иной мере оказывается разбалансированным в результате асимметрии расположения проводов цепей, а также отклонения эквивалентных значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь изоляционных покрытий проводов кабеля от средних величин.

Под действием напряжения влияющей цепи в цепи, подверженной влиянию, возникает ток помехи, значение которого пропорционально разности частичных емкостей между проводами цепей 1 и 2 на длине (см. рис. 3.30) . Значение этой разности, отнесенное на единицу длины однородной линии, называют коэффициентом емкостной связи или просто емкостной связью

Рис.3.30. Эквивалентная электрическая схема электрической связи

Рис.3.31. Эквивалентная электрическая схема электрической связи

Емкостная связь является результатом асимметрии частичных емкостей между жилами влияющей и подверженной влиянию цепей.

Между цепями не будет влияния, если суммы противоположных емкостей будут равны между собой .

Активная составляющая электрической связи между первой и второй цепями выражается через разность потерь в диэлектрике , , и аналогичным выражениям для емкостной связи

Индуктивная связь по аналогии может быть представлена мостом частичных индуктивностей, имеющих трансформаторную связь (см. рис. 3.31). Коэффициент индуктивной связи характеризует асимметрию моста и соответственно относительную величину перехода энергии магнитного поля влияющей цепи в цепь, поверженную влиянию

Активная составляющая магнитной связи обусловлена различием потерь на вихревые токи в проводах и металлических оболочках кабеля, возникающих вследствие несимметричности расположения проводов цепей относительно оболочки экранов и третьих цепей кабеля. В результате мост активных сопротивлений , , и (см. рис. 3.31) расстраивается и появляется активная составляющая комплексной магнитной связи

Соотношения между электрическими и магнитными связями, их активными и реактивными составляющими могут быть различными в зависимости от характера цепей, диапазона передаваемых частот и ряда других факторов. На рис. 3.32 приведена частотная зависимость процентного соотношения различных видов связей внутри четверки.

Рис.3.32. Зависимость различных видов связей от частоты

Из рисунка следует, что:

1. В области низких частот (тональный спектр) доминируют емкостные связи; другие связи можно не учитывать.

2. С возрастанием частоты увеличивается удельная значимость магнитного влияния и, начиная примерно с кГц, индуктивные связи становятся равными емкостным

3. Активные связи и , будучи равными практически нулю при низких частотах и постоянном токе, в области высоких частот существенно возрастают; в среднем соотношение активных и реактивных составляющих связи

4. между индуктивными и емкостными связями в кабелях существует соотношение

Вторичным параметром влияния называется переходное затухание А, характеризующее затухание токов влияния при переходе с первой цепи на вторую. В линиях связи обычно стремятся уменьшить собственное затухание цепи α и увеличить переходное затухание А. Переходное затухание измеряется в децибелах (дБ)

где Р₁ – мощность генератора во влияющей цепи; Р₂ – мощность помех в цепи, подверженной влиянию.

Переходное затухание может измеряться в неперах (Нп)

При рассмотрении влияния между цепями связи различают два вида перехода энергии: на ближнем (передающем) и на дальнем (приемном) концах. Влияние, появляющееся на том конце цепи, где расположен генератор первой цепи, называется переходным влиянием на ближнем (передающем) конце А₀. Влияние на противоположный конец цепи называется переходным влиянием на дальнем (приемном) конце A_l. Наряду с величинами и в технике связи широко используется параметр – защищенность цепей .

Рис.3.30. Влияние между симметричными цепями

Переходные затухания выражаются через мощности следующим образом (см. рис. 3.33):

;

Между защищенностью цепей и переходным затуханием на дальнем конце существует следующая связь

Переходное затухание может быть выражено через токи и напряжение:

;

Электромагнитными связями пользуются преимущественно при рассмотрении явлений влияние в коротких линиях (сотни метров). В дальних линиях связь оценивается при помощи переходного затухания.

— электромагнитная связь на ближнем конце