Особенности исследования характеристик ленточных высокочастотных проводов, использующих трехпроводную схему передачи сигналов

  • Алексей [Aleksey] Григорьевич [G.] Корякин [Koriakin]
  • Юрий [Yuriy] Тимофеевич [T.] Ларин [Larin]
  • Вячеслав [Vyacheslav] Михайлович [M.] Леонов [Leonov]
Ключевые слова: кабель, ленточные провода, высокочастотный ленточный провод, многопроволочные планарные линии связи, трехпроводная линия, изоляция провода (кабеля), стационарное электрическое поле, электростатическое поле, многоуровневая изоляция, метод «косоугольных квадратов», взаимное влияние, поверхностный эффект, коэффициент затухания, эффект близости

Аннотация

Рассмотрены характеристики ленточных проводов, использующих трехпроводную схему передачи сигнала. Теоретические и экспериментальные исследования цепей ленточных проводов основаны на анализе многопроволочных планарных линий связи.

На первом этапе задействован метод моделирования цепей кабельных изделий. Приведен пример модели электромагнитного поля в трехпроводной линии ленточного провода с изоляцией ограниченной толщины. Уточнено, что электромагнитное поле концентрируется не только в плоскости ленточного провода, а частично распространяется в окружающее пространство.

Основой моделирования является аналогия, существующая между электростатическим полем в изоляции провода и стационарным электрическим полем модели. Ее сложность — главное затруднение реализации метода.

Дана модель электрических полей на основе метода «косоугольных квадратов», позволяющая определить значения емкости, защищенности цепей ленточных проводов от взаимного влияния. Электроды в модели расположены с учетом значений относительной диэлектрической проницаемости отдельных слоев изоляции.

Для теоретических расчетов изучена не только структура элегического магнитного поля изоляции, но и структура электрического поля в проводниках трехпроводной линии. Представлены эпюры распределения плотности тока в сечениях проводников при влиянии поверхностного эффекта.

Приведены формулы расчета коэффициента затухания для одиночной трехпроводной цепи высокочастотного ленточного провода, а также формулы для расчетов электрического сопротивления с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости для круглых и прямоугольных жил ленточных проводов и расчет электрической ёмкости при соотношении толщин ленточных проводов. Дана частотная зависимость коэффициента затухания для трехпроводной кабельной цепи.

Полученные результаты исследования показывают, что при условии идентичности всех остальных факторов, меньшим коэффициентом затухания обладают ленточные провода с жилами прямоугольного сечения. Это объясняется влияниями поверхностного эффекта и эффекта близости на потери в жилах и подтверждается при анализе картин электромагнитных полей цепей ленточных проводов, полученных с помощью моделирования.

Сведения об авторах

Алексей [Aleksey] Григорьевич [G.] Корякин [Koriakin]

ведущий научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности

Юрий [Yuriy] Тимофеевич [T.] Ларин [Larin]

доктор технических наук, главный научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности

Вячеслав [Vyacheslav] Михайлович [M.] Леонов [Leonov]

доцент кафедры физики и технологии электротехнических материалов и компонентов НИУ «МЭИ», e-mail: Leonovvm@mail.ru

Литература

1. Agrawal A.K., Fowles H.M., Scott L.D. Experimental Characterization of Multiconductor Transmission Lines in Inhomogeneous Media Using Time — Domain Techniqu-es // IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility. 1979. V. 21. No. 1. Pp. 20—32.
2. Холодный С.Д., Серебрянников С.В., Боев М.А. Методы испытаний и диагностики в электроизоляционной и кабельной технике. М.: Издат. дом МЭИ, 2009.
3. Емельянов А.Н., Спиридонов В.Н. Оптимизация конструкций ленточных проводов методом моделирования // Электротехническая промышленность. Серия «Кабельная техника». 1980. Вып. 8 (186). С. 4—6.
4. Карякин Р.Н. Нормы устройства сетей заземления. М.: Энергосервис, 2006.
5. Электротехнический справочник / под общ. ред. А.И. Попова. М.: Издат. дом МЭИ, 2009. Т. 3.
6. Орлов С.И. Расчет и конструирование коаксиальных резонаторов. М.: Советское радио, 1980.
7. Пешков И.Б. Кабели и провода. Основы кабельной техники. М.: Энергоатомиздат, 2009.
8. Ларин Ю.Т., Плетнёв И.М. Ленточные провода. М.: Энергоатомиздат, 1982.
9. Глебович Г.В. Переходные характеристики коаксиальных кабелей с учетом потерь в проводниках и диэлектрике // Электросвязь. 1961. № 5. С. 73—75.
---
Для цитирования: Корякин А.Г, Ларин Ю.Т., Леонов В.М. Особенности исследования характеристик ленточных высокочастотных проводов, использующих трехпроводную схему передачи сигналов // Вестник МЭИ. 2019. № 2. С. 43—49. DOI: 10.24160/1993¬6982-2019-2-43-49.
#
1. Agrawal A.K., Fowles H.M., Scott L.D. Experimental Characterization of Multiconductor Transmission Lines in Inhomogeneous Media Using Time — Domain Techniques. IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility. 1979;21;1:20—32.
2. Kholodnyy S.D., Serebryannikov S.V., Boev M.A. Metody Ispytaniy i Diagnostiki v Elektroizolyatsionnoy i Kabel'noy Tekhnike. M.: Izdat. Dom MEI, 2009. (in Russian).
3. Emel'yanov A.N., Spiridonov V.N. Optimizatsiya Konstruktsiy Lentochnykh Provodov Metodom Modelirovaniya. Elektrotekhnicheskaya Promyshlennost'. Seriya «Kabel'naya Tekhnika». 1980;8 (186):4—6. (in Russian).
4. Karyakin R.N. Normy Ustroystva Setey Zazemle- niya. M.: Energoservis, 2006. (in Russian).
5. Elektrotekhnicheskiy Spravochnik / Pod Obshch. Red. A.I. Popova. M.: Izdat. Dom MEI, 2009;3. (in Russian).
6. Orlov S.I. Raschet i Konstruirovanie Koaksial'nykh Rezonatorov. M.: Sovetskoe Radio, 1980. (in Russian).
7. Peshkov I.B. Kabeli i Provoda. Osnovy Kabel'noy Tekhniki. M.: Energoatomizdat, 2009. (in Russian).
8. Larin Yu.T., Pletnev I.M. Lentochnye Provoda. M.: Energoatomizdat, 1982. (in Russian).
9. Glebovich G.V. Perekhodnye Kharakteristiki Koak- sial'nykh Kabeley s Uchetom Poter' v Provodnikakh i Dielektrike. Elektrosvyaz'. 1961;5:73—75. (in Russian).
---
For citation: Koriakin A.G., Larin Yu.T., Leonov V.M. Specific Features to Studying the Characteristics of High-Frequency Tape Conductors Using the Three-Wire Signal Transmission Arrangement. Bulletin of MPEI. 2019;2:43—49. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-2-43-49.
Опубликован
2018-02-27
Раздел
Электротехнические материалы и изделия (05.09.02)