Взаимных влияний методом скрутки.

Взаимные влияния между кабельными цепями и значением электромагнитных связей обусловлены взаимным расположением ТПЖ, зависящим от способа их скрутки, и неоднородностями в кабеле (отклонения диаметров жил, неоднородная изоляция и т.п.) практически не поддающееся предварительному учету.

Провода цепей симметричных кабелей скручиваются в парную, двойную парную или звездную скрутку. При парной скрутке возникает задача уменьшения межгрупповых связей, а при звездной - внутри групповых и межгрупповых связей.

Рассмотрим способ снижения электромагнитных связей между двумя цепями, который получил название – скрещивание.

Емкостная и индуктивная связи выражаются через расстояния между влияющей (первой) и подверженной влиянию (второй ) цепями.

m = f₁(Q)

k = f₂(Q) (51)

где:

- параметр симметрии ;

При скрещивании в середине линии среднее интегральное значение коэффициента k на длине L равно 0.

Условием отсутствием емкостной и индуктивной связей является Q = 0, для этого необходимо, чтобы а₁₃ = а₁₄ = а₂₃ = а₂₄ , достаточно так же чтобы соблюдалось следующее равенство а₁₄ × а₂₃ = а₁₃× а₂₄

Эти условия выполняются при звездной скрутке, когда влияющая цепь ( I жилы 1 – 2 ) и цепь подверженная влиянию ( II жилы 3 – 4 ), расположены на

взаимно перпендикулярных осях. При этой скрутке связи внутри группы обуславливаются лишь допусками и неоднородностями производственного характера (случайные составляющие электромагнитных цепей).

При всех других типах скрутки (парная, двойная парная ) расстояния между жилами цепей влияющая и подверженная влиянию непрерывно изменяются вдоль кабеля, и, чтобы влияния как внутри группы, так и между группами было минимальным необходимо специальное согласование шагов скрутки.

Принципиально кабельная скрутка представляет собой равномерно распределенное скрещивание по длине кабеля.

Для получения эффекта ослабления взаимных помех каждая кабельная цепь должна скручиваться с различным шагом скрутки. Под шагом скрутки – h понимается длина, на которой изолированная жила цепи (или группа) описывает полный круг по оси скручивания.

- кратность шага скрутки ; (52)

- коэффициент укрутки; (53)

D` = D + d

При малых шагах скрутки увеличивается физическая длина цепей, возрастают расходы материалов и диаметр кабеля. При больших шагах скрутки получается неустойчивая (рыхлая) конструкция кабеля.

Для магистральных симметричных кабелей связи с диаметром жил 0,9 … 1,2 мм оптимальным диаметром шагов скрутки в группы составляет 100 … 300 мм, а в повивы 400 … 500 мм, каждый последующий повив скручивается в обратную сторону по сравнению с предыдущим повивом.

Шаги парной и звездной скрутки телефонных кабелей с диаметром жил 0,3 … 0,9 мм и ПЭ изоляцией выбираются обычно в пределах 40 … 100 мм. Проводники с воздушно-бумажной изоляцией имеют шаги примерно в пределах 80 … 250 мм. Цепи этих кабелей скручиваются в повивы в различную сторону. Изменение направлений скрутки отдельных повивов не только уплотняет сердечник кабеля, но и уменьшает взаимное влияние между цепями различных повивов за счет увеличения средних расстояний (а₁₃ , а₁₄ , а₂₃ , а₂₄), что приводит к приближению к 1. Подбор согласования шагов скрутки кабельных групп в высокочастотных магистральных симметричных кабелях, в которых число цепей и групп не велико ( обычно 2, 8 , 14 ) производится по участкам, называемым секциями симметрии, это длина на которой все цепи приходят в исходное состояние. На этом участке (L₃) осуществляется согласование шагов скрутки каждой группы кабеля со всеми остальными группами. Секция симметрии связана с шагом скрутки следующим соотношением :

. (54)

где: Д – общий наибольший делитель для h1 и h2.

Например, h1 = 60 , h2 = 90 , тогда Д = 30.

Величина секции симметрии

Величина L_S должна быть согласованна со строительной длиной, т.е. целое число раз укладываться на строительной длине Lстр = n×L_S . Для исключения действия неуравновешенной длины обеспечения требуемой компенсации связей необходимо, чтобы было нечетным числом. В нашем случае . Кроме того секция симметрии L_S не должна превышать 1/8 длины волны высшей передаваемой частоты ( ).

Таким образом на участке кабеля, длиной L_S выполняется соотношение а₁₄ × а₂₃ » а₁₃× а₂₄ , где параметры а₁₃ , а₁₄ , а₂₃ , а₂₄ - среднеинтегральные величины на длине секции симметрии, в результате чего емкостные магнитные связи становятся близкими к нулю.

Влияния магнитного поля проявляется везде, вплоть до отдельных групп кабеля. Влияния электрического характера существует лишь между близлежащими группами т.к. электрическая связь более отдаленных групп в силу электростатического экранирования ничтожно мала. Поэтому в низкочастотных кабелях, в которых взаимное влияние между цепями обусловлено практически емкостными связями, можно согласовывать шагами скрутки лишь у соседних групп кабеля. В этом случае достаточно принять два различных, согласованных между собой шага скрутки и чередовать их. Так, например, в повиве с 10 группами 5 групп с нечетными номерами, скручиваются с шагом h1, а остальные с четными номерами – с шагом h2. В случае нечетного числа групп в повиве необходимо иметь еще третий согласованный шаг скрутки h3 (для последней группы). В кабелях дальней связи, предназначенных для высокочастотного уплотнения, большое значение имеют магнитные связи, поэтому производят согласование между каждой комбинацией групп кабеля.

3.6.5 Симметрирование кабелей связи

Симметрированием называется комплекс мероприятий, проводимый в процессе монтажа кабелей связи, а иногда и при производстве их с целью уменьшения взаимных влияний между цепями и помех от внешних источников. Симметрирование является основным способом защиты от помех в кабелях связи, особенно в современных высокочастотных кабельных магистралях большой протяженности. При симметрировании компенсируются в кабеле электромагнитные связи и повышаются защищенность и переходное затухание между цепями.

Методы симметрирования:

1. метод скрещивания

2. конденсаторный метод

3. концентрированное симметрирование

1 и 3 методы снижают влияния электрического и магнитного полей, второй метод уменьшает лишь электрическое влияние.

В низкочастотном диапазоне доминируют емкостные (электрические) связи, а в области высоких частот – комплексные электромагнитные связи. Поэтому в низкочастотных кабелях необходимо симметрировать все составляющие (активные и реактивные) электрических и магнитных связей. Для симметрирования высокочастотных кабелей применяется метод скрещивания жил и конденсаторный метод. Симметрирование высокочастотных кабелей производится путем скрещивания жил и концентрированного симметрирования.

Симметрирование методом перекрещивания.

Метод скрещивания состоит в компенсации электромагнитных связей путем скрещивания жил цепей в муфтах при соединении строительных длин кабеля.