Тема 23. Симетрування | кабельних| ланцюгів

1. ПОЧАТКОВІ ПОЛОЖЕННЯ

2. СИМЕТРУВАННЯ| МЕТОДОМ СХРЕЩУВАННЯ

3. КОНДЕНСАТОРНЕ СИМЕТРУВАННЯ|

4. СИМЕТРУВАННЯ| НЧ| КАБЕЛІВ

5. СИМЕТРУВАННЯ| ВЧ КАБЕЛІВ

6. СИМЕТРУВАННЯ| НА ПРОТЯЖНИХ КАБЕЛЬНИХ ДІЛЯНКАХ

1. ПОЧАТКОВІ ПОЛОЖЕННЯ

В наслідок нерівномірності ізоляції| на жилах, неточності кроків скручування і по інших

причинам, залежним від неоднорідності матеріалів і випадкових деформацій, в симетричних кабелях між ланцюгами виникають електрична і магнітна взаємодія.

Для зменшення взаємного впливу проводиться симетрування| ланцюгів в процесі монтажу кабелю. Завдання симетрування| полягає в тому, щоб за допомогою протизв’язку| усунути зв'язки, обумовлені недосконалістю способу виготовлення кабелю. Трудність симетрування| полягає в тому, що зв'язки між ланцюгами носять розподілений і випадковий характер, тоді як їх компенсація шляхом створення протизв’язків| може бути практично вироблена тільки в обмеженому числі місць.

Слід зазначити, що взаємні впливи між ланцюгами збільшуються із зростанням частоти, тому методи симетрування| низькочастотних (НЧ|) і високочастотних (ВЧ) кабелів різні. У низькочастотному діапазоні домінують зв'язки, місткостей (електричні), а у області високих частот — комплексні електромагнітні зв'язки. Виходячи з цього, в НЧ| кабелях досить проводити симетрування| зв'язків, ємностей, у ВЧ кабелях необхідно симметрировать всі складові (активні і реактивні) електричних і магнітних зв'язків. Для симетрування| НЧ| кабелів застосовуються метод схрещування жил і конденсаторний метод. Симетрування| ВЧ кабелів проводиться шляхом схрещування жил і концентрованого симетрування|.

Розрізняють вплив між ланцюгами усередині четвірок і між ланцюгами різних четвірок. Найбільший вплив виявляється між ланцюгами усередині четвірок.

Враховуючи, що між електричними (ємностями) і магнітними (індуктивними) зв'язками є повна відповідність|, досить оперувати лише з одним зв'язком. Простіше вимірювати зв'язок, ємності (між про-|

Рис.23.1. Зв'язки ємностей, між провідниками та між провідниками і оболонкою

відниками) і асиметрію, ємності (між провідниками і оболонкою) (мал. 23.1).

Зв'язки:

к₁=(С₁₃+С₂₄)—(С₁₄+С₂₃) — між основними ланцюгами в четвірці;

к₂=(С₁₃+С₁₄)—(С₂₃+С₂₄)— між першим основним ланцюгом і фантомної;

к₃= (С₁₃+С₂₃)—(С₁₄+С₂₄)— між другим основним ланцюгом і фантомної.

Асиметрії:

е₁=(С₁₀ – С₂₀|) — між першою парою і оболонкою;

е₂=(С₃₀ – С₄₀|) — між другою парою і оболонкою;

е₃=(С₁₀ + С₂₀|) — (С₃₀ – С₄₀|) між фантомним ланцюгом і оболонкою.

Взаємні впливи між коаксіальними парами, визначаються конструкцією зовнішніх провідників і екранів, зменшуються із зростанням частоти, тому ніякі заходи щодо зменшення взаємних впливів в коаксіальних кабелях при їх прокладці і монтажі не застосовуються.

Зменшення взаємного впливу між симетричними ланцюгами досягається:

методом схрещування провідників; симетруванням| за допомогою конденсаторів; шляхом концентрованого симетрування| за допомогою контурів протизв’язку|;

симетруванням| між трактами передачі на ділянці ОПП—ОПП| за допомогою компенсуючих пристроїв.

2. СИМЕТРУВАННЯ| МЕТОДОМ СХРЕЩУВАННЯ

Метод схрещування полягає в компенсації електромагнітних зв'язків однієї ділянки кабелю (ділянки А) зв'язками іншої ділянки кабелю (ділянки Б) шляхом прямого з'єднання жив цих ділянок або з'єднання з схрещуванням. При прямому з'єднанні жил (мал. 23.2) електромагнітні зв'язки обох ділянок алгебраїчно складаються (к^А + к^Б), а при схрещуванні — віднімаються (к^А - к^Б) . Якщо ділянки кабелю, що сполучаються, А і Б мають зв'язки різних знаків, то їх належить сполучати напряму|. Так наприклад, к^А=—400 пФ, | к^Б==500 пФ|. Сумарне значення к=—400+500=100 пФ|.

Якщо у ділянок кабелів зв'язку, що сполучаються, мають однакові знаки, то їх слід з'єднати не напряму|, а з схрещуванням жил однієї пари, причому якнайкращий ефект зхрещува-|

Рис.23.2. Електромагнітні зв'язки: а) при прямому з'єднанні провідників: би) при схрещуванні

ння| спостерігається при з'єднанні четвірки кабелю А і кабелю Б з рівними по абсолютній величині зв'язками. В цьому випадку рівні по величині і зворотні по знаку зв'язки повністю компенсуються. Можна здійснити вісім різних комбінацій схрещування при з'єднанні кожної четвірки кабелів А і Б: чотири перші комбінації для основних ланцюгів, а послідуючі—з урахуванням| штучних ланцюгів.

Якщо не можна одночасно зменшити асиметрію ( е₁, е₂|, е₃|) і зв'язок (к₁, к₂. к₃), то оператор вибирається, виходячи із завдання компенсації зв'язків. Як приклад вибираємо оператора симетрування| кабелю методом схрещування без штучних ланцюгів, що значно спрощує завдання, оскільки дає можливість оперувати лише параметрами к₁, е₁, е₂| і першими чотирма схемами схрещування.

3. КОНДЕНСАТОРНЕ| СИМЕТРУВАННЯ|

При конденсаторному симетруванні| ємнісні зв'язки| (к₁,к₂,к,₃) і асиметрії (е₁, е₂, е₃|) вирівнюються за допомогою| симетруючих| конденсаторів. У цьому| випадку| вимірюють зв'язки| й асиметрію кабельної четвірки і підключають у сполучних| муфтах між жилами кабелю і жилами і землею (свинцевою| оболонкою|) з меншими| частковими| ємностями симетруючі| конденсатори| відповідної ємності. Приклад симметрування| ємнісних зв'язків кабельної четвірки за результатами вимірів к₁,к₂,к,₃ приведен1 у табл. 23.1.

На мал. 23.3 показане| включення| додаткових| конденсаторів у четвірку. Підбір симетруючих| конденсаторів виконується в такий| спосіб. З вимірів відомо, що| к₁=—30 пф|. Це означає |, що| сума часткових| ємностей (С₁₃+ +С₂₄) менше| (С₁₄+ +С₂₃) на 30 пф|. Увімкнувши між жилами 1—3 чи| 2— 4 конденсатора ємністю 30 пф|, доведемо| значення| к₁ до нуля. Якщо конденсатор підключити лише| до однієї парі жил (/—3) чи| (2—4), то при цьому| змінюються величини| к₂| і к₃. Тому при симетруванні| до обох| пар жил (з меншою| сумарною| ємністю) підключається конденсатор ємність якого| дорівнює половині значення| симетруючого| зв'язку|. Так, у розглянутому| прикладі до пліч 1—3 і 2—4 необхідно підключити конденсатори| ємністю 15 пф|. Асиметрія четвірки не зміниться, якщо| ємності симетруючих| конденсаторів зменшити| на однакову| найменшу| величину (10 пф|, див|. табл. 23.1.).

Т а б л и ц а 23.1

	Ємності симетруючих конденсаторів, пф|, які необхідно ввключить||
Виміри значення| ємнісних зв'язків	| включити між жилами
пФ
	1—3	1-4	2-3| 2-4
k1=-30	15		—	15
k2= +20	—	—	10	10
K3= +30	—	15	—	15
Сумарне значення|	15	15	10	40
Найменша| величина|	10	10	10	10
різниці ємності
Величина ємності включа|	5	5	0	30
увімкнутих| конденсаторів

Таке зменшення| необхідне для того, щоб| не включати| зайвих| конденсаторів.

Для симетрування| застосовують| спеціальні вологостійкі і теплостійкі малогабаритні конденсатори| типів КТИ-1| і КТИ-2|.

Загальній вигляд муфти| з покладеними| конденсаторами приведень на мал. 23.3. Конденсаторі виготовляють| ємністю від 10 до 500 пф| із градацією через 10 пф| на іспитову напругу| 1800 В. Конденсаторне симетрування| застосовується як при симетруванні| ланцюгів усередині четвірок, так і між четвірками (для кабелів малої ємності до чотирьох| четвірок включно|).

Рис. 23.3. Включення симетруючих| конденсаторів у кабельну| четвірку

Рис. 23.4. Конденсаторна муфта:

1— сполучний провід; 2 — симетруючі| конденсатори

4. СИМЕТРУВАННЯ| НЧ| КАБЕЛІВ

Як вже наголошувалося, в НЧ| кабелях переважають електричні (ємнісні) зв'язки. Це спрощує симетрування| таких кабелів, хоча при цьому витрати праці значно більше, чим на симетрування| ВЧ кабелів.

У кабелів із зоряним скручуванням жил в четвірки найбільший вплив має місце між ланцюгами усередині четвірок. Для захисту від перешкод між ланцюгами суміжних четвірок в кабелях великої ємності застосовується планомірне змішування четвірок. Воно полягає в тому, що впродовж кабельної лінії четвірки міняються місцями, то віддаляючись один від одного, то зближуючись. Так, якщо в першій будівельній довжині кабелю четвірки 1 і 2 розташовані поряд, то в другій будівельній довжині четвірка 2 віддаляється від четвірки 1 на одну четвірку і з'єднується не з четвіркою 2, а з 3 і т.д. При такому змішуванні сусідство між одними і тими ж четвірками повторюється досить рідко (наприклад, при 15 четвірках в повиві| тільки через сім будівельних довжин).

Симетрування| усередині кроку симетрування| проводиться по одноточечній, триточковій і семиточковій схемах, тобто по числу муфт, в яких проводиться симетрування| (мал. 23.5). Вибір тієї або іншої схеми залежить від величини зв'язків, ємностей, і асиметрій в окремих будівельних довжинах. Семиточкова схема дає великий ефект, але вона є найбільш трудомісткою.

Муфти, в яких проводиться

Рис.23.5. Схема симетрування а) семиточкова; б) трохточкова;| в) одноточкова

симетрування| зхрещуваннями| називаются| симетруючими,| в яких здійснюється симетрування| за допомогою включення| додаткових| конденсаторів, конденсаторними. Муфти, що використовуються| без симетрування|, і жили з'єднуються напря|му називаються прямими муфтами.

При симетруванні| по семиточковій схемі (мал. 23.5,а) спочатку вмонтовуються симметруючі| муфти А, потім симетруючі| муфти Б і, нарешті, конденсаторна муфта К, в якій проводиться симетрування| схрещуванням, а потім залишкові зв'язки компенсуються конденсаторами. У цій же муфті за допомогою конденсаторів здійснюється симетрування| суміжних четвірок.

По триточковій схемі (мал. 23.5, б) спочатку вмонтовуються прямі муфти А, а потім симетруючі| муфти Б, в яких виконується симетрування| схрещуванням, і, нарешті, конденсаторна муфта К.

У разі одноточкової схеми симетрування| (мал.23.5, в) спочатку вмонтовуються всі прямі муфти, а потім—конденсаторна|. У всіх випадках| конденсаторна муфта повинна знаходитися приблизно у середині кроку симетрування|. Системи симетрування| НЧ| кабелів приведені табл. 23.2

|

Таблиця 23.2

	Етап симетрування|	Вимірювані значення	Спосіб симетрування|	Норма	Місце симетрування|
Усередині кроків симетрування|		к1, к2 ,к3 е1, е2, е3|	Схрещування	Найменша величина	Симетруюча| муфта
		к1, к2 ,к3 е1, е2, е3|	Схрещування і включення конденсаторів	к1, к2 ,к3 =20 пФ| е1, е2==300 пф| е3=400 пф|	Конденсаторна муфта
З'єднання кроків		На ближньому кінці	Схрещування	Найбільше значення	12 муфт, найближчих до станції
		На дальньому кінці	Схрещування	Найбільше значення	Вся решта муфт
На змонтованій ділянці		На дальньому кінці	Включення контурів протизв’язку|	Захищеність 61 дБ| для двопро-відних ланцюгів і 65 дБ| для чотирипровідних	Підсилювальна станція

5. СИМЕТРУВАННЯ| ВЧ КАБЕЛІВ

Особливість симетрування|. Природа електромагнітного впливу між ланцюгами у області високих частот обумовлює| особливість симетрування| ВЧ кабелів. У цих кабелях діють комплексні електричні (ємності) і магнітні (індуктивні) зв'язки, сумірні між собою.

На дальньому кінці діє різниця електричних і магнітних зв'язків і відбувається їх взаємна компенсація. Знищення тільки електричних зв'язків збільшує вплив між ланцюгами. З цієї причини при симетруванні| ВЧ кабелів застосовуються тільки схрещування жил в четвірці і включення контурів протизв’язку|, тобто виконується концентроване симетрування| в одній—| трьох точках підсилювальної ділянки (18—20 км).

Симетрування| по характеристиках захищеності. Таке симетрування| здійснюється шляхом підбору і включення контурів протизв’язку| між взаємновпливовими| ланцюгами за наслідками вимірювання захищеності| на дальньому кінці. |

Рис. 23.6. Комбінований контур протизв’язку|

Симетрування| проводиться на найвищій передаваній частоті, а перевіряється у всьому використовуваному діапазоні частот.

При даному методі застосовуються візуальний прилад ВІЗ-1 або ВІЗ-3 і контур протизв’язку| із змінними елементами R(від 0 до 100 кОм|) і С (від 3 до 200 пФ|), що включається в ланцюзі, як показано на мал. 23.6. Міняючи елементи R і С, добиваються найбільшого значення захищеності. Потім змінний контур замінюють контуром, що складається з резистора типа-| УЛИ-0,25| або МЛТ-0,25| і симетруючого| конденсатора типу КТИ-1|, які запаюються між відповідними жилами в муфті.

Симетрування| за наслідками вимірювання захищеності ланцюгів на дальньому кінці проводиться в трьох муфтах з одного боку підсилювальної ділянки тільки у напрямі передачі із зміною місцями взаємновпливаючих| ланцюгів, а на ближньому кінці— з| обох сторін підсилювальної ділянки без зміни місцями ланцюгів. Симетрування| виконується в першу чергу усередині четвірок, а потім — між ланцюгами різних четвірок.

Симетрування| по комплексних зв'язках. При такому симетрувані| підбір контурів протизв’язку| і концентроване симетрування| проводяться за наслідками вимірювання годографів (частотної залежності) комплексних електромагнітних зв'язків взаємновпливаючих| ланцюгів. Для вимірювання комплексних електромагнітних зв'язків взаємновпливаючих| ланцюгів служить прилад типу ІКС-600 (вимірник комплексних зв'язків).

Електромагнітний зв'язок може мати довільну величину і фазу в межах від 0 до 360°, а вектор зв'язку' може знаходитися в будь-якому з чотирьох квадрантів системи прямокутних координат. Відповідно контур протизв’язку| | повинен забезпечувати можливість отримання різних по амплітуді і фазі протизв’язку| |.

Єфективність симетрування| шляхів використовуючи| контури| звязку| добре видні| із зрівнювання годографів комплексних| звязків на (мал.23.7, а)і після (мал.23.7, б) симетрування|.

Етапи симетрування|. Законченим проектом симетрування| ВЧ