3.5 Розповсюдження електромагнітних хвиль та імпульсів у багатопроводних лініях

Розглянемо трипроводну лінію [10], в якій між проводом А і землею ввімкнено генератор електричних імпульсів і по проводу розходиться імпульс u_А (рис.3.4 ). Внаслідок електромагнітного зв'язку між проводами в сусідніх проводах В і С також з'являться імпульси напруги u_В та u_с .

Рис. 3.4 - Розповсюдження імпульсу в трипровідній лінії

Таким чином, у розходженні й відбитті електромагнітних хвиль та імпульсів у трипроводній лінії бере участь вся система в цілому, а не тільки провід, до якого підключений генератор імпульсів.

Симетричну трипроводну лінію можна розглядати як сукупність каналів двох типів:

1. нульовий канал «провід - земля»;

2. міжпроводний канал «провід - провід».

У симетричній лінії все міжпроводні канали однакові. При цьому крім точок підключення генератора імпульсів або місць порушення симетрії лінії розходження хвиль по обох каналах відбувається незалежно. У зазначених же точках відбувається не тільки відбиття хвиль, але й перехід їх з одного каналу в іншій і перерозподіл енергії між каналами.

У симетричній трипроводній лінії будуть поширюватися два типи хвиль:

1) «повільні», що розходяться нульовим каналом, обумовленим первинними параметрами R_o ,C_o ,L_o ,G_o;

2) «швидкі», що розходяться по міжпроводних каналах, обумовленими первинними параметрами даного каналу.

Для кожного типу хвиль будуть свої швидкість розходження v , хвильовий опір Z_B, характеристики загасання і викривлення імпульсу. Значення швидкості розходження імпульсів і хвильового опору наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1- Швидкості розходження імпульсів у лінії та хвильові опори

Тип лінії	Швидкість розширення імпульсів, м/мкс		Хвильовий опір, Ом		Параметр загасання і викривлення сек ½ км -1 10-4
	нульовий канал	міжпровідний канал	нульовий канал	міжпровідний канал	нульовий канал	міжпровідний канал
	Vo	V	ZBO	Zo
Повітряні ЛЕП:	275	292-296	725	387	23,2	0,250
35кв
110кв	275	292-296	675	389	23,2	0,178
220кв	275	292-296	637	387	23,2	0,139
400-500кв	275	292-296	452	270	23,2	0,198
Кабельні ЛЕП	152-159	159-161	14-45	5-23	2,5-5	2,5-5
6кв
10кв	152-159	159-161	19-57	10-28	2,5-5	2,5-5

Параметри хвильових каналів кабельних ЛЕП визначаються в основному конструкцією та матеріалами самого кабеля. Свинцева або алюмінієва оболонка трижильних силових кабелів практично повністю запобігає проникненню електромагнітного поля високої частоти (10кГц і більше) у зовнішній простір. Тому впливом землі на параметри хвильових каналів кабеля можна зневажити.

Трижильні силові кабелі з поясною ізоляцією являють собою симетричну систему до частот, вимірюваних десятками мегагерц, і швидкості проходження для обох хвильових каналів близькі одна одній.

Швидкість розходження електромагнітної хвилі або імпульсу в лінії є однієї з головних величин, що визначають точність імпульсних вимірів у лініях. Тому при визначенні місця пошкодження в лініях імпульсними методами необхідно рахуватися з обома хвильовими складовими швидкості V й V_o .

Для схеми, наведеної на рис. 3.4, маємо наступні граничні умови для початку лінії:

.

У результаті вирішення рівнянь для напруг і струмів одержимо

;

;

,

де . При q = 1,7 маємо , , .

Таким чином, при ввімкненні генератора імпульсів за схемою «провід - земля» імпульси розходяться обома хвильовими каналами, але міжпроводна складова на проводі лінії, до якого підключено генератор, у два рази більша, ніж на інших проводах.

Напруги на проводах В і С на початку лінії будуть рівні

.

Тобто при q = 1,7 .

Напруга на проводі А на початку лінії буде дорівнювати

.

З розглянутого прикладу видно, що на проводі А полярності нульової і міжпроводної складової напруги збігаються, а на інших проводах лінії вони протилежні.