линии 2 лаба. Лабораторная работа 3 Исследование зависимости первичных и вторичных параметров двухпроводных цепей от частоты и конструкции
![]()
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии» Кафедра «Электрическая связь» Дисциплина: «Линии связи» Лабораторная работа №3 «Исследование зависимости первичных и вторичных параметров двухпроводных цепей от частоты и конструкции» Вариант 10
Замечания:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Санкт-Петербург 2021 Оценочный лист
Цель работы: Провести расчеты зависимостей первичных и вторичных параметров различных типов кабельных цепей от частоты и от соотношения между толщиной изоляции и диаметром проводника на частоте f=1000 кГц с помощью программы Lab1.exe. Данные по варианту: Таблица 1
Выполнение работы Измерения и расчеты зависимостей от частоты первичных и вторичных параметров следующих кабельных цепей 1.1. Неэкранированная симметричная пара Таблица 2
1.2. Неэкранированная симметричная четверка Таблица 3
1.2. Экранированная симметричная пара Таблица 4
Сравним первичные параметры цепей ![]() Рис.1 Зависимость сопротивления линий от частоты ![]() Рис.2 Зависимость ёмкости линий от частоты ![]() Рис.3 Зависимость индуктивности линии от частоты ![]() Рис.4 Зависимость проводимости изоляции линии от частоты Вывод: Проанализировав полученные значения первичных неэкранированной пары и четвёрки в частотном диапазоне 0,1-10000 кГц, можно сделать вывод, что: По графикам можно наблюдать, что погонное сопротивление прямо зависит от частоты. До 100 кГц сопротивление остаётся неизменным. При этом значения сопротивлений для неэкранированных пары и четвёрки практически равны. При сравнении неэкранированной и неэкранированной пары можно заметить, что сопротивление экранированной пары практически в 2 раза выше неэкранированной Погонная ёмкость линий не зависит от частоты. Наибольшая ёмкость соответствует экранированной паре (91.1 нФ/км), наименьшая- неэкранированной четвёрке (23.09 нФ/км). Разница между экранированной и неэкранированной парой порядка 3х раз. Зависимость погонной индуктивности линии обратно пропорциональна частоте. Наибольшее значение достигается в неэкранированной четвёрке, а минимальное в экранированной паре. Из этого следует, что наиболее неэкранированная четвёрка больше подвержена влиянию электромагнитных полей. Погонная проводимость изоляции имеет прямую зависимость от частоты. Наибольшую проводимость имеет экранированная пара, наименьшую- неэкранированная четвёрка. Значения проводимостей для неэкранированных пары и четвёрки довольно схожи. Так же можно заметить, что при увеличении частоты в 10 раз, проводимость тоже будет увеличиваться ровно в 10 раз При сравнении значений километрического коэффициента затухания α линий, можно сделать вывод, что у экранированной пары он значительно больше, чем у неэкранированных пары и четверки. Наименьшим коэффициентом затухания обладает неэкранированная четверка, соответственно, по ней можно будет передать сигнал на значительно большее расстояние Километрический коэффициент фазы β наибольший у экранированной пары, а у неэкранированных пары и четверки он практически одинаков. Волновое сопротивление ZB обратно пропорционально частоте. При сравнении значений волнового сопротивления линий заметно, что наибольшее значение волнового сопротивления достигается в экранированной паре, а наименьшее в неэкранировванной паре. Фаза волнового сопротивления ϕ имеет отрицательное значение и возрастает с ростом частоты. Наименьшим значением фазы волнового сопротивления обладает неэкранированная четверка, а наибольшим неэкранированная пара Фазовая скорость V стремительно растет с ростом частоты. Для неэкранированной четверки фазовая скорость наибольшая, а для экранированной пары – наименьшая. Измерения и расчеты зависимости первичных и вторичных параметров на частоте f = 1000 кГц Исходная толщина изоляции находится из соотношения: δ0 = (D – d) / 2. δ0 = (0,68 – 0,32) / 2 = 0,18 мм пример расчета диаметра изолированной жилы для 0.1δ0: d1= δ0∙2∙0,1+0,32=0,036+0,32=0,356 мм Исходная толщина изоляции δ0 умножается на 2, поскольку при расчете диаметра изолированной жилы она должна быть учтена с обеих сторон. Таблица 5
![]() Рис.5 График зависимости погонного сопротивления для симметричной пары от толщины изоляции ![]() Рис.6 График зависимости погонной емкости для симметричной пары от толщины изоляции ![]() Рис.7 График зависимости погонной индуктивности для симметричной пары от толщины изоляции ![]() Рис.8 График зависимости погонной проводимости для симметричной пары от толщины изоляции Вывод: При изменении толщины изоляции можно заметить, что сопротивление, ёмкость, проводимость, километрический коэффициент затухания и километрический коэффициент фазы линии обратно пропорциональны, а индуктивность, фазовая скорость, волновое сопротивление и его фаза прямо пропорциональна толщине изоляции. Заключение При выполнении данной лабораторной работы были произведены расчёты первичных и вторичных параметров цепей при различных значениях частоты для трёх типов кабелей (неэкранированные пара и четвёрка, экранированная пара). Для неэкранированной пары были определены параметры при частоте f=1000 кГц и при различных значения толщины изоляции. В зависимости от условий эксплуатации, кабели могут являться не только источниками электромагнитных волн, но и выступать в роли антенны, улавливающей наведенные излучения. Экран, входящий в конструкцию кабеля, служит для его защиты от внешних помех, создаваемых другими источниками, а также не позволяет внутреннему магнитному полю оказывать воздействие на кабели, проложенные рядом. Экранированный кабель выпускается с экранами, изготовленными из электропроводящей бумаги, специальных полимерных композиций, фольгированных лент, в виде повива или оплетки из медной проволоки, а также в комбинированном варианте. В первом пункте работы мы сравнили зависимость параметров линии от конструктивных особенностей кабелей (от числа жил и от наличия изоляции) Во втором пункте были выявлены зависимости параметров линии от толщины изоляции. При увеличении шага скрутки в линии возрастает влияние внешних сил на жилу, но уменьшается затухание в кабеле. Из вышеизложенного следует: для использования в местах с высоким уровнем внешних электромагнитных воздействий лучше всего использовать экранированные пары/четвёртки с маленьким шагом скрутки и толстой изоляцией |