Изменение влияний при нескрещенных цепях в зависимости от длины линий и частоты тока

Анализ влияний на ближний и дальний концы между нескрещенными цепями позволяет выявить особенности влияний на каждый из концов цепи и определить предварительные требования к схемам физического скрещивания проводов с целью уменьшения влияний.

Влияние на ближний конец. Рассмотрим зависимость величины тока электромагнитного влияния на ближнем конце цепи I ₂₀ от длины взаимовлияющих цепей, для чего воспользуемся формулой (11). Зависимость I ₂₀ от длины цепей и коэффициента распространения волны определяется выражением .

Так как , а b=2p/l, то

.

Это выражение показывает, что при постоянной частоте, а следовательно, при постоянной длине волны (l), но при различных значениях l, выраженных через l получим:

Из полученного следует, что при постоянной частоте с изменением длины линии модуль а следовательно, I₂₀ и A₀, изменя­ются волнообразно (рис. 3).

Рис. 3

Амплитуды колебаний I₂₀ и A₀ с увеличением длины цепей умень­шаются. При электрически длинных цепях, когда модуль »1, колебания прекращаются, и ток стремится к пределу

.

Физически волнообразно-затухающее изменение параметров I₂₀ и A₀ объ­ясняется тем, что токи, поступающие к ближнему концу с отдельных участков линии, имеют различные амплитуды и фазы из-за неодинаковых, проходимых ими, расстояний. На рис.4,апоказаны векторы токов, посту­пающих к ближнему концу цепи 2 с отдельных участков линии, равных l/16. Сдвиг фаз между соседними векторами равен 45°.

Рис. 4

Токи, поступающие с участков 5, 6, 7 и 8, имеют противоположное направление токам, поступающим соответственно с уча­стков 1, 2, 3 и 4. Следовательно, результирующий вектор, равный геометрической сумме векторов токов, поступающих на ближний конец с участков 5—8, имеет противоположное направление ре­зультирующему вектору токов, поступающих с участков 1- 4 (рис. 4, б). Таким образом, через участки, равные 1/4 l, происходит как бы изменение знака коэффициента электромагнитной связи. Это явление называют электрическим скрещиванием по аналогии с явлениями, происходящими при физическом скрещивании проводов (жил) цепей. Так как шаг электрического скрещивания уменьшается пропорционально увеличению частоты, то влияние между электрически длинными цепями на ближнем конце цепи не зависит от частоты и имеет значение значительно меньшее по сравнению с тем, если бы этих электрических скрещиваний не было.

Рассмотрим, как изменяется A₀ в зависимости от частоты тока при неизменной длине цепей. Минимум A₀ (максимум влияния) будет тогда, когда длина линии l равна 1/4 l, 3/4 l и т. д., а максимум A₀ (минимум влияния) — когда l равно 1/2 l, l и т. д. (см. рис. 3). Определим частоты, на которых A₀ имеет наибольшие и наименьшие значения, называемые критическими частотами.

Так как , где u — скорость распространения энергии, то первый минимум A₀ будет при частоте . Другие частоты, на которых будут минимальные и максимальные значения A₀, оп­ределяются как При нечетных k значения A₀ минималь­ные, а при четных максимальные.

При расчетах переходного затухания в широком диапазоне час­тот необходимо учитывать колебательные процессы и в первую оче­редь проверять соответствие затухания нормам на нечетных крити­ческих частотах.

Влияния на дальний конец цепи. Из формулы (13) следует, что влияние на дальний конец увеличивается пропорционально частоте тока, но с увеличением длины цепей может не только возрастать, но и убывать в зависимости от . Физически последнее объясняется тем, что токи влияния на дальний конец, поступающие с отдельных участков взаимовлияющих цепей, имеют одинаковую длину пути (рис. 5) и при одинаковых цепях фазы токов поступающих с отдельных участков, складываются арифметически. Поэтому защищенность между цепями уменьшается с увеличением длины цепей. По той же причине снижается и переходное затухание на дальнем конце . Однако с увеличением длины взаимовлияющих це­пей возрастает их собственное затухание (a l), поэтому до некоторой длины цепей переходное затухание на дальнем конце снижается, а затем возрастает. Характер зависимости переходного затухания и защищенности от длины линии приведен на рис. 6.Если коэффициенты распространения волны взаимовлияющих цепей неодинаковы , то величина влияний первой цепи на вторую отличается от величины влияний второй цепи на первую, т.е. наблюдается так называемый эффект перестановки. Этот эффект обусловлен тем, что в формуле (10) для расчета тока электромагнитного влияния на дальнем конце цепи, при влиянии первой цепи на вторую, входит разность коэффициентов распространения первой и второй цепи ; при влиянии второй цепи на первую в формуле (10.10) появятся множители вида () вместо . В формуле (9) для расчета тока электромагнитного влияния на ближний конец цепи при неодинаковых коэффициентах распространения волны взаимовлияющих цепей входит их сумма, поэтому эффект перестановки на ближнем конце взаимовлияющих цепей не наблюдается, т.е. ток I₂₀ одинаков в случае влияния первой цепи на вторую и в обратной комбинации при влиянии второй цепи на первую.

Рис. 5	Рис. 6

Контрольные вопросы

1.В чем состоит проблема электромагнитной совместимости цепей; каковы ее особенности в железнодорожных магистральных кабельных линиях?

2. Что понимается под непосредственными влияниями между цепями?

3. На какой конец цепи (ближний или дальний) непосредственное влияние больше и почему?

4. Что понимается под переходным затуханием и защищённостью между цепями?

5.Как изменяется переходное затухание между нескрещенными цепями в зависимости от длины параллельного пробега и частоты тока?