книги из ГПНТБ / Марков М.В. Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи учебник

80

Рис. 263. Мост для измерения емкостной связи и емкостной асимметрии

При любом из перечисленных способов симметрирования необхо­ димо знать величины коэффициентов емкостной связи и емкостной асимметрии двух соединяемых концов кабелей. Величины этих коэффициентов определяют электрическими измерениями, которые производят переменным током частотой 800 гц при помощи измери­ теля емкостной связи.

Этот прибор представляет собой мост переменного тока (рис. 263, а), в плечи которого включены три конденсатора постоянной емкости и один конденсатор переменной емкости. В одну диагональ моста вклю­ чен генератор переменного тока Г, в другую — телефон Т. Постоян­ ные конденсаторы имеют емкость по 120 пф; емкость переменного конденсатора путем поворота его рукоятки с указателем, можно изменять от 0 до 240 пф. При нулевом положении указателя на шкале (рис. 263, б) переменного конденсатора емкость его составляет 120 пф; при этом мост сбалансирован и звук в телефоне отсутствует.- Левое крайнее положение указателя, обозначенное «Н-120», соответствует нулевой емкости конденсатора. При крайнем правом положении указателя, обозначенном «—120», емкость конденсатора равна 240 пф.

В качестве примера рассмотрим измерение коэффициента емкост­ ной связи кг. В этом случае после балансировки моста, которая достигается установкой указателя переменного конденсатора на нуле,

не нарушится и звук в телефоне не возникнет. Очевидно, при этом условии коэффициент кх будет равен нулю. Заметим, что в этом слу­ чае и указатель переменного конденсатора стоит в положении «0».

+СЪс).

Вэтом случае равновесие моста нарушится и в телефоне возни­

кнет звук. Для восстановления равновесия моста необходимо в плече АС увеличить емкость переменного конденсатора. Пусть рав­ новесие моста восстановилось, когда указатель остановился против деления шкалы «—100». Это означает, что равновесие моста восста­ новилось за счет того, что к сумме частичных емкостей (Сас + Cbd)

310

мы подключили параллельно емкость, равную 100 пф. Следовательно,

равновесия моста необходимо было бы уменьшить емкость перемен­ ного конденсатора. При этом указатель переменного конденсатора

схеме на рис. 263, а. Описанный выше измеритель емкостной связи позволяет измерять коэффициенты емкостной связи и емкостной

значение, к прибору подключают приставку (состоящую из дополни­ тельных конденсаторов), что позволяет расширить пределы его изме­ рений.

Ознакомившись с методом измерения коэффициентов емкостной связи и асимметрии, перейдем к рассмотрению способов симметри­ рования кабеля.

С и м м е т р и р о в а н и е к а б е л я п о с п о с о б у с к р е ­ щ и в а й и я ж м л . Сущность симметрирования кабеля по способу скрещивания жил заключается в том, что при соединении двух кус­ ков кабеля жилы соответствующих четверок соединяют друг с другом в таких комбинациях, чтобы коэффициенты емкостной связи и асим­ метрии одного куска кабеля по возможности компенсировались коэффициентами емкостной связи и асимметрии другого куска ка­ беля.

Поясним это примерами, причем для простоты рассмотрим сим­ метрирование кабеля, в котором отсутствуют фантомные цепи. При отсутствии фантомных цепей достаточно довести до нормы коэф­

мых четверок соответственно равны друг другу по абсолютной вели­

311

Э / ~t>ai; tie

Рис. 264. Схемы, поясняющие эффективность симметрирования скрещиванием жил

что частичные емкости соединенных четверок станут равными сумме соответствующих частичных емкостей обеих четверок. Например, суммарная частичная емкость Сас между жилами а и с станет равной

Сас= Сас ~~\~ Сас

ИТ . Д .

Но если при соединении жил четверок складываются соответ­ ствующие частичные емкости обеих четверок, то значит складываются и соответствующие коэффициенты емкостной связи и емкостной асим­ метрии. Следовательно, суммарный коэффициент емкостной связи

и суммарные коэффициенты асимметрии ех и ег.

Таким образом, если коэффициенты емкостной связи и емкостной асимметрии в двух соединяемых четверках соответственно равны друг другу по абсолютной величине, но противоположны по знаку, то при соединении жил четверок без скрещивания суммарные коэф­ фициенты равны нулю и, следовательно, взаимное влияние между цепями и влияние посторонних источников помех практически будут отсутствовать.

случае для компенсации связей целесообразно скрестить жилы а и Ь соединяемых четверок, а жилы e n d соединить без скрещивания (рис. 264, б).

Рассуждая так же, как и в предыдущем случае, легко доказать, что при скрещивании жил а и b суммарный коэффициент /сх уже равен не сумме коэффициентов к[ т к'{, а их разности, т. е.

« 4 = к{ — к'[.

Так как по условию ,к{ = к", то

к\ = к[ — к"1 = 0.

312

Точно так же можно доказать, что в данном примере будут равны

соединялись без скрещивания, или скрещивались жилы первой основ­ ной цепи, а жилы второй цепи соединялись без скрещивания.

При проведении симметрирования кабеля по спрсобу скрещива­ ния жил применяют восемь различных вариантов соединения жил двух четверок, приведенных в табл. 33.

Как видно из табл. 33, различным схемам соединения жил соот­ ветствуют разные значения суммарных коэффициентов емкостной свя­ зи и емкостной асимметрии. Так, при соединении жил без скрещива­ ния суммарные коэффициенты равны сумме соответствующих им коэффициентов соединяемых четверок; при скрещивании жил а и b суммарные коэффициенты к ъ к2 и ех равны разности, а к3, е2 и е3 равны сумме соответствующих коэффициентов обеих четверок и т. д .

313

Из табл. 33 также видно, что каждая из восьми схем соединения

• жил обозначена своим шрифтом, который принято называть операто­

соединены без скрещивания и фантомная цепь должна быть скрещена.

При проведении симметрирования четверок по способу скрещива­ ния жил после измерения величин коэффициентов емкостной связи и емкостной асимметрии просматривают все восемь вариантов и из них выбирают наивыгоднейший вариант соединения жил. За наивы­ годнейший вариант принимают такой, при котором суммарные коэффициенты после соединения между собой жил обеих четверок будут иметь минимальные значения. При этом стремятся в первую

д о п о л н и т е л ь н ы х к о н д е н с а т о р о в . Сущность этого способа симметрирования кабеля заключается в том, что компенса­ цию емкостной связи и емкостной асимметрии двух соединенных между собой кусков кабеля осуществляют включением дополнитель­ ных конденсаторов.

т. е. подключением конденсатора можно скомпенсировать частичные емкости и в значительной степени снизить взаимные влияния между основными цепями.

Однако подключение конденсатора параллельно к частичной емкости СЬс изменит, как это видно из формул (99) и (100), значения коэффициентов к 2 и к3, что может увеличить влияние между фантом­ ной и основными цепями. Для того чтобы коэффициенты кг и к9 остались неизменными, вместо подключения одного дополнитель­ ного конденсатора к одной из емкостей (например, СЬс) подключают два конденсатора емкостью, равной С\/2, причем один из конденса­ торов подключают параллельно частичной емкости СЬс, а другой параллельно частичной емкости Cad. В этом случае одинаковые емкости двух подключенных конденсаторов войдут в выражения

314

шагах пупинизацин была одинаковой или по крайней мере не отлича­ лась от номинальной величины емкости больше, чем на ± 1,5%.

После окончания симметрирования кабеля внутри шагов сим­ метрирования приступают ко в т о р о м у э т а п у с и м м е т р и ­ р о в а н и я п р и с о е д и н е н и и ш а г о в м е ж д у с о б о й , которое производят в соединительных муфтах. Это соединение вы­ полняют по результатам измерения переходного затухания между цепями в соединяемых четверках на частоте 800 гц.

Симметрирование кабелей по результатам переходного затуха­ ния производят обычно только в четных муфтах при помощи скре­ щивания жил в соединяемых четверках. В нечетных муфтах жилы кабеля соединяют без скрещивания.

Скрещивание "жил соединяемых четверок производят по приведен­ ным в табл. 33 комбинациям, причем выбирают такую, при которой переходное затухание между цепями имеет наибольшую величину.

В ближайших от обоих концов усилительного участка 3—12 четных муфтах соединение жил четверок производят по результатам измере­ ния переходного затухания на ближнем конце, а в остальных четных

компенсацию асимметрии производят включением в жилы четверки дополнительных сопротивлений в нечетных муфтах.

На участках железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока, при втором этапе симметрирования проводят мероприятия по снижению величины коэффициента чувствитель­ ности телефонных цепей тональной частоты к помехам. Для этого при проведении второго этапа симметрирования кабельных цепей одновременно с измерением величины переходного затухания между цепями на ближнем или дальнем конце при наращивании шагов в четных муфтах производят измерение напряжений U1 и U2 в ка­ бельных цепях, создаваемых включенным в измеряемую четверку

316

в начале отсимметрированиого участка кабеля А—Б. В четной муфте (точка Б), в которой присоединяют наращиваемый участок кабеля к уже отсимметрированному, соединяют жилы симметрируе­ мой четверки по различным схемам, соответствующим рассмотренным выше операторам.

Наивыгоднейшим оператором соединения жил четверки будет тот, при котором напряжения VI и U2 будут иметь минимальные значе­ ния, так как наименьшему напряжению будет соответствовать и наименьший коэффициент чувствительности телефонных цепей к

' помехам.

Окончательный выбор оператора производится на основании результатов сравнения величин переходных затуханий между цепями в данной кабельной четверке, с одной стороны, и значений измеренных напряжений, характеризующих величину коэффициента чувствитель­ ности телефонных цепей к помехам, с другой. При этом предпочтение отдают не тому оператору, который обеспечивает максимальную величину переходного затухания между цепями, а тому, который, не снижая величину переходного затухания ниже нормы, уменьшает величину коэффициента чувствительности телефонных цепей к по­ мехам.

С и м м е т р и р о в а н и е н а с м о н т и р о в а н н о м у с н- л и т е л ь н о м у ч а с т к е , являющееся третьим этапом симметри­ рования кабельных цепей н. ч., производят в муфте, расположенной в середине участка. В этой муфте соединение жил в четверках про- _ изводят по результатам измерений переходного затухания на дальнем ' конце. В четверках, не удовлетворяющих нормам переходного зату­ хания, в дополнение к скрещиванию жил производят включение компенсирующих контуров, состоящих из сопротивления и емкости, соединенных последовательно.

На участках железных дорог, электрифицированных по системе постоянного тока, а также на неэлектрифицированных участках, симметрирование кабельных цепей тональной частоты в магистраль­ ных железнодорожных кабелях можно производить по упрощенному методу, так как на этих участках уровень внешних помех значительно меньше, чем на электрических железных дорогах переменного тока.

При этом методе первый этап симметрирования кабельных цепей тональной частоты заключается в том, что в каждой соединительной муфте в пределах усилительного участка пары в низкочастотных непупинизированных четверках соединяют по оператору Х - • , т. е. жилы первой пары скрещивают, а второй — соединяют без скрещивания; в пупинизированных четверках рекомендовано при­ менять оператор х X • и в каждом шаге пупинизации производить выравнивание рабочих емкостей кабельных цепей.

Второй этап заключается в подборе наивыгоднейшего оператора в трех муфтах на усилительном участке непупинизированных цепей тональной частоты, имеющем длину 25—30 км. Такими муфтами являются муфты, примерно равноотстоящие друг от друга и от кон­ цов усилительного участка (рис. 267). Подбор операторов произво­ дят по результатам измерения переходного затухания на ближнем

317

Рис. 267. Схема симметрирования кабеля в пределах усилительного участка

конце между кабельными цепями тональной частоты, защищенности на дальнем конце и асимметрии каждой цепи по отношению к земле. Измерения проводят на частоте 800 гц. Если подбором операторов достичь установленных норм переходного затухания и защищенностине удается, применяют симметрирование при помощи включения между жилами цепей компенсирующих контуров.

Пупинизированные цепи тональной частоты имеют длину усили­ тельного участка до 120 км и, следовательно, состоят из четырех участков, отсимметрированных описанным выше методом. Эти участки соединяют между собой по результатам измерения переходного зату­ хания на ближнем конце, защищенности на дальнем конце и асиммет­ рии. При этом подбор операторов делают в местах стыка этих участков, обычно совпадающих с местами установки усилителей на цепях высокой частоты и на непупинизированных цепях тональной частоты. При необходимости в месте стыка участков устанавливают компенси­ рующие контуры.

Упрощенный метод симметрирования может найти применение и на магистральных кабелях, проложенных на участках железных дорог переменного тока. Однако применение его возможно только при прокладке кабелей с минимальными значениями коэффициента ем­ костной связи и емкостной асимметрии.

§ 146. Симметрирование кабельных цепей высокой частоты

Симметрирование высокочастотных кабельных цепей, уплотня­ емых в диапазоне частот до 60, 108 или 250 кгц, имеет ряд особенно­ стей по сравнению с симметрированием цепей тональной частоты.

При укладке кабеля, цепи которого подлежат уплотнению аппара­ турой высокочастотного телефонирования, все строительные длины

в том, что при соединении строительных длин кабеля в соединитель­ ных муфтах в пределах усилительного участка в, ч. первую цепь соединяемой высокочастотной четверки скрещивают, а вторую соединяют без скрещивания, т. е. применяют оператор ( х • • )•

1 Концом А строительной длины кабеля принято условно называть тот конец, при котором расцветка жил в четверке, если смотреть по часовой стрелке, чередуется в следующем порядке: красная, зеленая, желтая, синяя.

318

Т а б л и ц а 34

' Исключением являются только те случаи, когда в некоторых сое­ динительных муфтах необходимо соединить между собой концы А

измеряют переходное затухание на ближнем конце с обеих сторон усилительного участка между высокочастотными цепями в четверках. Если переходное затухание ниже установленных норм, то его вели­ чину повышают подбором операторов в ближайших к усилительным пунктам симметрирующих муфтах. Затем в трех муфтах на усили­ тельном участке в. ч., примерно равноотстоящих друг от друга и от концов усилительного участка, подбирают наивыгоднейшие опера­ торы соединения жил в четверке по результатам измерения защи­ щенности цепей внутри четверок на дальнем конце. В необходимых случаях в муфтах включают компенсирующие контуры.

Измерения переходного затухания и защищенности производят на наивысшей передаваемой частоте с последующим контролем на бо­ лее низких частотах. В результате симметрирования кабельных цепей переходное затухание между цепями на ближнем конце, защищенность цепей на дальнем конце и затухание асимметрии' этих цепей по отношению к земле на смонтированных усилительных участках должно удовлетворять нормам, приведенным в табл. 34.

Коррозией металлической оболочки и брони кабелей называют их разрушение, вызываемое физическим или электрохимическим воздействием внешней среды. В зависимости от характера этого воз­ действия различают почвенную (электрохимическую), межкристаллитную коррозии, электрокоррозию блуждающими токами.

319