книги из ГПНТБ / Грызлов, А. Ф. Линейные сооружения городских телефонных сетей учеб. пособие

12.2. ОМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И АСИММЕТРИЯ ЦЕПИ

Сопротивление цепи переменному току влияет на слышимость, это учитывается величиной затухания. От сопротивления абонент­ ской цепи постоянному току зависит величина тока питания микро­ фона телефонного аппарата, что, в свою очередь, также определяет слышимость. Кроме того, от величины сопротивления цепи абонент­ ской и соединительной линий зависит работа реле в схемах станци­

/ — длина цепи, км; R — параметр, называемый километрическим сопротивлением, Ом/км. R определяется, во-первых, конструкцией цепи — удельной проводимостью металла проводов и их диамет­ ром, для кабельных цепей учитывается также спиральность (укрутка); в!о-1Вто|рых, условиями передачи — температурой проводииков и частотой тока. В справочных данных R приводится для постоян­ ного тока при / = 20°С.

Для различных кабельных цепей нормируемые величины R при­ ведены в табл. 2.5; 2.7 и 2.9, для воздушных — в табл. 12.1. Сопро-

Ч Первое значение R для-обычной, второе для медистой стали.

тивление воздушных линий изменяется в больших пределах, чем кабельных, из-за колебаний температуры. Однако для кабельных цепей имеет место большой разброс величин R из-за скрутки. Спи­ ральность увеличивает сопротивление отдельных пар до 1% в ка­ беле емкостью 100X2 и до 7% в кабеле 1000X2 по сравнению с кабелем 10x2. Чтобы пересчитать сопротивление для температуры, отличной от 20°С, пользуются формулой /?<=./?2оП + TK,R(t°—20)'], где R20 — сопротивление при 20°С; ТКя — температурный коэффи­ циент сопротивления, равен 0,0040 для меди, 0,0043 для алюминия, 0,0046 для стали; f — температура, для которой ведется пересчет сопротивления, °С.

Величина сопротивления шлейфа постоянному току для абонент­ ских и соединительных линий (ал и сл) нормируется в зависимости от их назначения и системы АТС. Некоторые нормы Rmл приведены в табл. 12.2.

200

Т а б л и ц а 12.2

Электрические нормы цепей для Линий городской телефонной сети

Омическая асимметрия (разность сопротивлений «остоянному току irapоводов разговорной цепи) .нормируется для обеспече­ ния симметрии питающего моста и повышения помехозащищенно­ сти цепей, а также для использования цепей ГТС при телеграфиро-

201

вании. Для кабельных цепей асимметрия постоянному току не должна превышать 1% от сопротивления шлейфа, для воздушных цепей — ю Ом на участок линии с сопротивлением шлейфа не ме­ нее 1000 Ом.

12.3. РАБОЧАЯ ЕМКОСТЬ ЦЕПИ

Электрическая рабочая емкость цепи, как и сопротивление шлейфа, влияет на слышимость и на работу реле в схемах обору­ дования АТС. Величина рабочей емкости рассчитывается по фор­ муле Сраб — С - 1 . Здесь I — длина цепи, км; С — километрическая емкость, нФ/км, зависит от конструкции цепи: диэлектрической проницаемости материала изоляции, диаметра провода и расстояния

между проводами.

Условия передачи (частота и температура) на величину емкости практически не влияют.

■Для воздушных линий электрическая емкость относительно ма­ ла. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, воздух как изоляция имеет диэлектрическую проницаемость, равную 1, во-вторых, воздушные провода имеют небольшой диаметр (1,2— Ч-'2,0 мм); в-третьих, значительное расстояние (между проводами (20—35 см). Несколько увеличивают емкость (в пределах 5%) со­ седние провода и изоляторы, а также влияние земли. Величина километрической емкости воздушных цепей ГТС составляет 4— 5 нФ/км. Емкость цепей воздушных линий обычно не учитывается.

Для кабельных линий электрическая емкость велика. Это объ­ ясняется следующими тремя основными причинами. Во-первых, изоляция в кабелях комбинированная с воздухом или сплошная, диэлектрическая проницаемость при этом увеличивается для кор- дельно-полистирольной изоляции до 1,2, для сплошной полиэтиле­ новой до 2,2; во-вторых, невелико расстояние между жилами: для сплошной до 0,4 мм, кордельной до 1,2 мм; в-третьих, скрутка уве­ личивает длину жил до 7%. Для кабельных цепей величины С при­ ведены в табл. 2.5; 2.7 и 2.9. Разброс величин зависит от влияния в многопарных кабелях соседних цепей и металлической оболочки или экрана.

Большая величина емкости кабельных цепей увеличивает собст­ венное затухание, что ухудшает слышимость. Шунтирующее дейст­ вие емкостного сопротивления возрастает с ростом частоты, что также увеличивает затухание и ухудшает слышимость. Кроме того, емкость цепи оказывает заметное воздействие на работу импульс­ ных цепей. Импульс постоянного тока при наборе номера будет ис­ кажаться, поэтому в отдельных случаях (при большой длине ли­ нии) необходимо применять коррекцию импульсов набора номера. Такая коррекция осуществляется с помощью специальных схем, на­ пример конденсаторная схема коррекции в комплектах РСЛК, двухрелейная схема коррекции для РСЛ координатных АТС и в комплекте КУА.

Нормируемые величины рабрчих емкостей для некоторых цепей приведены в табл. 12.2.

202

12.4. СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ И ИНДУКТИВНОСТЬ ЦЕПИ

Величина сопротивления изоляции цепи4) рассчитывается по формуле R из= ^из км/Г где I — длина цепи, км. С увеличением / со­ противление изоляции уменьшается, в отличие от сопротивления проводов цепи.

Ru3 km — километрическое сопротивление изоляции, км-кОм или км-МОм, зависит, в первую очередь, от качества диэлектрика, от конструктивного выполнения изоляции проводов (жил) и условий передачи: температуры и частоты.

Качество диэлектрика определяется величинами объемного со­ противления диэлектрика (изоляции) и тангенсом угла диэлектри­ ческих потерь. В лучших условиях находятся воздушные линии (ру-voo, tg6->0), однако при неблагоприятных атмосферно-клима­ тических условиях (дождь, туман, гололед и иней) качество изоля­ ции значительно ухудшается. Для кабелей заметно снижается со­ противление изоляции с ростом частоты. Это объясняется увеличе­ нием потерь электрической энергии на поляризацию диполей ди­ электрика. Кроме того, увеличивается утечка переменного тока че­ рез емкостное сопротивление. Значения километрического сопро­

Величина сопротивления изоляции влияет на работу реле прибо­ ров АТС в меньшей степени, чем сопротивление шлейфа и емкость цепи. Через сопротивление'изоляции происходит утечка постоян­ ного тока станционной батареи, что ведет к бесполезному расходу энергии при положенной трубке и уменьшает ток питания микро­ фона при снятой трубке.

Для воздушных цепей ГТС сопротивление изоляции не должно быть ниже 0,5 МОм. Для кабельных цепей норма устанавливается в зависимости от назначения линии. Некоторые нормы приведены в табл. 12.2.

Индуктивность цепей ГТС не имеет большого значения, так как величина ее очень мала. Для кабельных цепей она составляет 0,6— 0,8 мГ/км, для воздушных 2—3 мГ/км. Величины индуктивности не нормируются. Увеличение индуктивности положительно сказывает­ ся на передаче электрических сигналов по проводным цепям, сни­ жая собственное затухание. Это используется на линиях ГТС при пупинизации. Однако увеличенная индуктивность цепи несколько искажает фронт нарастания импульса набора номера.

*) Сопротивление изоляции — величина обратная проводимости изоляции. В теории связи рассматривается проводимость изоляции, в практических же це­ лях удобнее пользоваться сопротивлением изоляции.

203

12.5. СОБСТВЕННОЕ ЗАТУХАНИЕ ЦЕПИ

Одной из существенных характеристик для оценки качества те­ лефонной передачи является эквивалент затухания по громкости. На линиях ГТС для упрощения расчетов принято, что эквивалент затухания по громкости по своему значению близок к собственному затуханию цепи на частоте 800 Гц.

Затухание цепи характеризует потери мощности при распростра­ нении электрического сигнала вдоль цепи и определяется форму­ лой a = al, где I — длина цепи, км; а — коэффициент затухания,

дБ/км.

Коэффициент затухания или километрическое затухание зави­ сит от первичных параметров R, С, L и IG, которые определяются конструкцией цепи и условиями передачи. Для кабельных цепей величины а приведены в табл. 2.5; 2.7 и 2.9, для воздушных — в

табл. 12.3.

Величина собственного затухания на ГТС нормируется по,участ­ кам сети в зависимости от построения последней (рис. 12.1). Нормы затухания на соединительных линиях крупных ГТС устанавливают­ ся в каждом отдельном случае с учетом построения ГТС в целом, применения вч уплотнения и распределения затухания по участкам.

На весь тракт телефонной передачи по системе ЕАСС от аппара­ та до аппарата установлена норма затухания до 29,5 дБ (рис. 12.2). Общее затухание на участке от абонентского аппарата до АМТС не должно превышать 9,6 дБ на сетях без узлов и 13,9 дБ на сетях с узлами

12.6. ДАЛЬНОСТЬ ТЕЛЕФОННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Дальность телефонной передачи на ГТС определяют в основном два фактора. Это собственное затухание (слышимость) и сопротив­ ление цепи (устойчивость работы реле станционных схем). Даль­ ность можно увеличить, улучшив конструкцию кабельной цепи, т. е. применяя качественные материалы и создавая рациональную кон­ струкцию кабельной цепи и кабеля в целом.

Необходимую дальность передачи можно обеспечить надлежа­ щим выбором кабеля, в первую очередь выбором наименьшего до­ пустимого диаметра жил. Исходными данными для экономичного выбора диаметра жил являются длина линии I и электрические нормы затухания й„ и сопротивления Ru. Расчет ведется в следую­ щем порядке.

Рассчитывают допустимое километрическое затухание а ' = ан// и по справочным данным подбирают ближайшее меньшее или рав­ ное километрическое затухание а и соответствующий ему диаметр жил кабеля d.

Затем рассчитывают фактическое затухание и сопротивление це­ пи: йф—а/ и Rcj,=R-l, где R — величина километрического сопро­ тивления, взятая из справочника и соответствующая диаметру жил.

Полученные величины йф и сравнивают с нормами. При этом

204

Рис. 12.1. Распределение затухания по участкам районированных сетей: а) без узлов; б) с узлом входящего сообщения; в) с узлами исходящего и входящего сообщений.

Примечание. В скобках указана величина затухания при вч уплотнении цепей

Рис. 12.2. Распределение затухания при междугородном соединении

205

могут соблюдаться обе нормы, т. е. <3ф^ан и или не соблю­ дается одна из норм — затухания или сопротивления, т. е. a4> a,, при Яф ===:£„ или а ф ^ а н при /?ф > Рн. В последнем случае следует принять соответствующие меры.

Для снижения затухания необходимо или выбрать больший диа­ метр жилы, или поставить усилитель, или пупинизировать цепь. Для снижения сопротивления необходимо выбрать больший диаметр жилы или применить специальные схемы на станции, например, РСЛ, КУА.

Выбор большего диаметра жил ограничен номенклатурой вы­ пускаемых кабелей. Усилители на абонентских линиях можно уста­ новить в телефонном аппарате (например, аппарат ТАУ-04), а на соединительных линиях —■в помещениях АТС (усилители мостово­ го типа УМТ).

Если на соединительных линиях используется частотный спо­ соб передачи сигналов взаимодействия и набора номера, необходи­ мость нормировать сопротивление цепи отпадает. Для этого случая нормируется лишь величина затухания. Так, для сл АТСК 100/2000 установлена только норма затухания 9,55 дБ при

800 Гц.

Одним из эффективных способов снижения затухания на лини­ ях ГТС является пупинизация — искусственное увеличение индук­ тивности цепи.

12.7. ПУПИНИЗАЦИЯ

Пупинизация на ГТС осуществляется путем включения в цепь катушек индуктивностей по 100 или 70 мГ через определенное рас­ стояние, называемое шагом пупинизации 5 (рис. 12.3). Шаг пупи-

Рис. 12.3. Схема включения пупиновских катушек

низации связан с величинами индуктивности и емкости и определя­ ется расчетом. Максимально допустимые величины шага пупиниза­ ции даны в табл. 12.4.

Пупиновская катушка типа ТЧ имеет обмотку из медной изоли­ рованной проволоки, выполненную на тороидальном (кольцеобраз­ ном) сердечнике. Сердечник изготовлен из магнитодиэлектрика, по­ рошка магнитного материала—альсифера, запрессованного в ди­ электрик—пластмассу. Сопротивление катушки 70 мГ—7 Ом, ка­ тушки 100 мГ-—10 Ом. Емкость катушек незначительна и составля-

2 0 6

П р и м е ч а н и е . Затухание дано для 800 Гц лр.и 20°С.

ет около 2 нФ. Каждая катушка заключена в металлический че­ хол— экран. Комплект катушек размещается в герметизированном чугунном или стальном корпусе и называется пупиновским ящи­ ком. Выводы от катушек группируются в вводном кабеле (стаб-кабе- ле). Данные пупиновских ящиков приведены в табл. 12.5.

П р и м е ч а н и е . Пупиновские ящики в чугунном корпусе имеют марку ЧИ, в сталь­ ном — СИ

Пупиновские ящики устанавливают в колодцах: в большом — по два ящика любого типа по обеим стенкам; в среднем — по два ящика типа ЧИ-1, 2, 3 или по одному ящику другого типа; в ма­ лом — по одному ящику типа ЧИ-1 или ЧИ-2. В отдельных случаях ящики устанавливаются в нишах или лунках (рис. 12.4) специаль­ ных колодцев. Ящики могут устанавливаться и непосредственно в грунт (на бронированных кабелях). Если в бронированном кабеле

207

пары пупинизируются частично, рекомендуется устраивать коло­ дец для размещения ящика и разветвительных муфт.

Пупиновские ящики устанавливают с п р а к т и ч е с к и м ша ­ гом, который равен или меньше максимального. Расчет практи­ ческого шага ведется в следующем порядке.

Рис. 12.4. Размещение пупиновского ящика в колодце

Определяют исходные данные для расчета — длину пупинизированного кабеля I, индуктивность катушек и максимальный шаг пупинизации 5 макс, исходя из допустимого километрического зату­ хания. Затем рассчитывают количество пупиновских ящиков (шагов пупинизации) А^= //5макс, округляя N' :в ‘большую сторону до це­ лого числа N. Практический шаг S np= l/N.

Первый и последний пупиновские ящики устанавливаются на расстоянии полушага (см. рис. 12.3).

Пупинизированная цепь в электрическом отношении подобна фильтру нижних частот, поэтому применяемая на ГТС система пу­ пинизации рассчитана только на тональный спектр (до 3,4 кГц). Пупинизированные цепи уплотнению не подлежат. Недостатком пу­ пинизации является также небольшое снижение (на 5—8%) пере­ ходного затухания.

12,8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ГТС

Помимо основного использования цепей ГТС для телефонной связи в настоящее время часть цепей все больше используют для организации передач программ проводного вещания, телеграфной связи, передачи сигналов автоматики, телемеханики, телеметрии, сигнализации и других видов информации. В связи с широким внедрением в народном хозяйстве систем автоматического управле­ ния (АСУ) роль комплексного использования линий ГТС значитель­ но возрастет.

208

Для проводного вещания телефонная сеть представляет двух­ проводные цепи для передачи программ (одной, двух или трех) от центральной усилительной станции. Кроме того, к районным (опор­ ным) станциям выделяют цепи для обратного звукового контроля и передачи сигналов дистанционного управления усилительным стан­ циям. Для большей надежности добавляются резервные цепи.

Выделяемые кабельные цепи должны иметь высокую помехоза­ щищенность. Максимальный уровень напряжения псофометрических помех не должен превышать —60 дБ (0,78 мВ) во всем спектре частот вещания. Чтобы уменьшить влияние на телефонные цепи, уровень напряжения вещательной передачи ограничен до 17,4 дБ

(5,73 В).

При использовании искусственных цепей средних точек для сиг­ нализации и дистанционного управления телефонные пары не дол­ жны иметь асимметрию переменному току свыше 1% (40 дБ). Те­ лефонные пары, предназначенные для вещания, должны иметь по­ вышенное переходное затухание на ближнем конце А0 (табл. 12.6). Такие пары отбирают по результатам измерений всех пар.

Для телеграфной связи выделяют двухпроводные цепи, причем допускается использование их по схеме «два провода—земля». Ли­ нейное напряжение не должно превышать 80 В при схеме «два про­ вода—земля» и 120 В при двухпроводной схеме. Пары с повышен­ ным напряжением выводят на специально отмеченные оконечные устройства, кабели в колодцах отмечают так же, как и при дистан­ ционном питании. Переходное затухание на ближнем конце на час­ тоте 800 Гц между всеми телефонными и телеграфными цепями должно быть не менее 78,2 дБ. При организации свыше пяти теле­ графных связей на одном участке перед каждым телеграфным ап­ паратом следует включать фильтр, который значительно снижает помехи.

Для телемеханических систем также выделяют двухпроводные цепи, причем только по симметричной схеме. В большинстве слу­ чаев в системах телемеханики используют импульсный метод пере­ дачи информации постоянным или переменным током. Системы подразделяются по роду работы на системы спорадического (крат­ ковременного) и циклического (непрерывного) действия. Сигналы импульсных систем характеризуются параметрами: импульсы по­

209