Внутренняя индуктивность, емкость и сопротивление изоляции симметричной цепи

 

В двухпроводной цепи распространяется ТЕМ- волна, т.е. структура поля в поперечном сечении эквивалентна структуре поля постоянного тока и постоянных зарядов, поэтому для определения внешней индуктивности и ёмкости можно воспользоваться известными соотношениями для статического режима (определение ёмкости С) и стационарного (определение индуктивности L) режима. Индуктивность определяет способность системы накапливать магнитную энергию.

Внешняя индуктивность определяется на длину линии в 1 км, используя соотношения

, Гн/км, (5.17)

где Ф – магнитный поток, I – ток в системе.

Внешняя индуктивность не зависит от частоты, она определяется геометрией системы.

Общая индуктивность симметричной кабельной цепи,

 

. (5.18)

 

Ёмкость С и проводимость изоляции G связаны с процессами в диэлектрике. Под действием переменного электромагнитного поля в диэлектрике происходит переориентация диполей и поляризация диэлектрика. Ёмкость характеризует возможность системы проводников запасать энергию электрического поля, поляризацию диполей, величину токов смещения. Проводимость изоляции определяет величину потерь в диэлектрике на поляризацию диполей и характеризуется тангенсом угла диэлектрических потерь . Ёмкость определяется соотношением

, Ф/км, (4.19)

где Q – заряд в системе, U – разность потенциалов между проводниками. Ёмкость цепи не зависит от частоты.

Для определения проводимости изоляции воспользуемся частью схемы двухпроводной цепи, содержащей поперечные параметры (рис. 4.2).

 

а) б)

Рис. 5.2 – Схема цепи с поперечными параметрами (а) и векторная диаграмма для этой цепи (б)

 

; ; ,

откуда получаем

В общем случае, сопротивление изоляции содержит две составляющих

,

где – сопротивление изоляции постоянному току, т.е. . Обычно , поэтому .

Кабели связи, как правило, имеют сложную комбинированную изоляцию, в расчетах принимаются эквивалентные значения и , учитывающие долю диэлектрика в общем объёме изоляции. Следует отметить, что с ростом частоты увеличивается, но в диапазоне частот, в котором используется та или иная цель это величина практически постоянная.