www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Linie transmisyjne

Charakterystyka elektryczna linii przesyłowych

Rysunek 1: Schemat zastępczy obwodu przewodu

Czterobiegunowy schemat zastępczy przewodu:
	rezystancja szeregowa R i indukcyjność L działają w kierunku wzdłużnym,
	przewodność izolacji G i pojemność przewodu C działają równolegle. Rezystancja szeregowa omowa Indukcyjność Przewodność izolacji Pojemność przewodu

Rysunek 1: Schemat zastępczy obwodu przewodu

Charakterystyka elektryczna linii przesyłowych

Kable elektryczne do zasilania różnych urządzeń energią elektryczną można znaleźć wszędzie. W szczególności w elektronice komunikacyjnej kable pełnią jednak inną funkcję niż tylko transport energii, na przykład przesyłanie wiadomości przez telefon.

JJednak wiadomość na linii nie dociera do odbiorcy w niezmienionej formie na odległość ponad 100 kilometrów, ale podlega wielu wpływom wzdłuż linii, które wpływają na sygnał.

Jeśli porównasz sygnał wyjściowy linii z sygnałem wejściowym, zauważysz zmiany, które mają następujące przyczyny.

Ponieważ każda linia ma inną charakterystykę, ale wszystkie linie podlegają tym samym wpływom, można narysować schemat zastępczy dla linii, jak pokazano na rys. 1. Na linię działa szeregowa rezystancja omowa R, indukcyjność linii L, wartość izolacji G i pojemność linii C.

Rysunek 2: Obliczanie rezystancji przewodnika o przekroju okrągłym

Schemat przedstawia stylizowany przewód, na którym wykreślono długość L i pole przekroju poprzecznego A.
	Wzór przypomina nam o zależności: pole przekroju poprzecznego A jest równe pi-czwartej kwadratu średnicy przewodu.

Rysunek 2: Obliczanie rezystancji przewodnika o przekroju okrągłym

Rezystancja szeregowa omowa R

Każdy przewodnik, bez względu na to, jak dobry, ma opór dla przepływu prądu, ponieważ poruszające się elektrony zawsze napotykają rdzenie atomowe i dlatego są nieco spowolnione.
Rezystancję można wyrazić w następujący sposób:

R = ρ· l w [Ω] R = rezystancja szeregowa w [Ω]
l = długość kabla w [m]
A = przekrój kabla w [mm²]
ρ = rezystywność w [Ω·mm²/m]
(1)
A

Parametr ten jest określony w arkuszach danych dla określonej długości kabla, np. 1 km, i jest następnie określany jako powłoka rezystancyjna. Jest on obliczany przy użyciu następującego wzoru:

R' = R w Ω (2)
l km
Indukcyjność L

Wokół każdego przewodnika przewodzącego prąd powstaje pole magnetyczne. Pole magnetyczne zmienia się proporcjonalnie do przyłożonego napięcia AC. Indukuje to napięcie w przewodniku, które przeciwdziała jego przyczynie. To indukowane napięcie osłabia przepływ prądu. Wielkość indukcyjności L zależy od następujących parametrów:

Parametr ten jest określony w arkuszach danych dla określonej długości kabla, np. 1 km, a następnie jest określany jako wartość indukcyjności. Jest ona obliczana przy użyciu następującego wzoru:

L' = L w mH (3)
l km
Konduktancja izolacji G

W praktyce nie istnieje idealny izolator, przez który nie płynie prąd. Dlatego też, nawet w przypadku izolowanej linii dwuprzewodowej, zawsze istnieje pewien prąd upływowy, który przepływa przez izolację z przewodu przedniego do powrotnego. Konduktancja izolacji jest oznaczana jako G i czasami jest również nazywana rezystancją skrośną lub upływem. Konduktancja izolacji jest równa odwrotności jej rezystancji omowej. S („Siemens“) jest używane jako jednostka miary konduktancji.

G = 1 w [S] (4)
R

Parametr ten jest określony w arkuszach danych dla określonej długości kabla, np. 1 km, i jest następnie określany jako wartość przewodności. Jest ona obliczana przy użyciu następującego wzoru:

G' = G w S (5)
l km
Pojemność linii C

Każdy odbiornik ma rezystor, na którym spada napięcie. Jeśli napięcie to jest doprowadzane linią do odbiornika, między przewodami zasilającym i powrotnym powstaje gradient potencjału.

Rysunek 3: Tworzenie się pojemności linii

Pojemność linii:
Pomiędzy przewodem zasilającym i powrotnym linii dwuprzewodowej powstaje pojemność, która jest przedstawiona na tym schemacie jako szeregowe połączenie wielu małych kondensatorów na linii do odbiornika.

Rysunek 3: Tworzenie się pojemności linii

Hinleitung Rückleitung Verbraucher

Ze względu na ten fakt, linie przesyłowe i powrotne działają jak płyty kondensatora. To sprzężenie poprzez pole elektryczne jest opisane przez pojemność C.

Parametr ten jest określany w arkuszach danych dla określonej długości linii, np. 1 km, a następnie oznaczany jako powłoka pojemnościowa. Jest ona obliczana przy użyciu następującego wzoru:

C' = C w nF (6)
l km
Impedancja Z

Termin „impedancja kabla“ jest również używany w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości. Zmienną tą jest rezystancja prądu przemiennego Z. Jest to iloraz zależnego od czasu złożonego napięcia przemiennego u(t) i zależnego od czasu złożonego prądu przemiennego i(t). Impedancja składa się z części rzeczywistej (rezystancja R) i części urojonej (reaktancja X). Wielkość impedancji kabla jest niezależna od jego długości. Pojęcie to zostanie omówione bardziej szczegółowo później w związku z kablem koncentrycznym.