3.5 Порядок измерения емкости рабочей пары

Измерение производится методом вольтметра-амперметра. Переключатель РОД РАБОТЫ устанавливается в положение Rиз, С. Диапазон измерений разбит на 5 поддиапазонов: 3...30 нФ; 10...100 нФ; 30...300 нФ; 100...1000 нФ; 300-3000 нФ. Необходимый диапазон устанавливается переключателем ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ. Измерение производится переменным напряжением 17 или 56 В, частотой 25 кГц. Калибровка производится потенциометром КАЛИБРОВКА С при нажатии кнопки КАЛИБРОВКА С. При этом ко входу измерителя емкости подключается генератор напряжением 17 В через конденсатор С кал емкостью 0,1 мкФ.

Рис. 3.2 Схема измерения С.

Калибровка может быть произведена в любом положении переключателя ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ и ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЛИНИЙ. Измерение производится при нажатии кнопки ИЗМЕРЕНИЕ С. Электрическая емкость отсчитывается по шкале прибора с учетом положения переключателя ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ. При подсоединении к клеммам 1 и 2 жил кабеля, а к клемме 3 заземления и соответствующих положениях переключателя ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЛИНИЙ происходит измерение С между жилами а и б, между жилой а и заземлением, между жилой б и заземлением.

Во вкладке «Подключение» :

1. Установить параметры исследуемой линии согласно задания;

2. Сформировать начальную базу данных неисправностей кабеля:

3. Подключить клеммы к исследуемым парам кабеля

(Прим. Правила ввода параметров кабеля, формирования базы данных неисправностей, а также вопрос подключения клемм прибора, приведены в работе №1 настоящего пособия).

4. Перейти на вкладку «Измерение»

Во вкладке «Измерение» провести:

5. Калибровку прибора (установка на бесконечность, настройка прибора для измерения сопротивления изоляции);

6. Произвести измерение характеристик исправного кабеля (записать полученные данные)

7. Произвести измерение характеристик неисправного кабеля (записать полученные данные)

3.6 Содержание отчета

2. Результата измерений емкости кабельной пары

3. Краткий анализ полученных результатов и вывод

3.7. Контрольные вопросы

1. Каким свойствам должна удовлетворят изоляция?

2. На какие параметры линий влиять рабочая емкость цепи?

3. Какие факторы влияют на величину рабочей емкости цепи?

4. Какова должна быть диэлектрическая проницаемость изоляции жил кабелей связи?

5. Какой материал является наилучшим диэлектриком для изоляции жил кабелей связи?

6. Назовите типы изоляционных материалов применяемых в кабелях связи

7. Какой материал используется для изоляции жил низкочастотных и высокочастотных кабелей связи?

8. Укажите достоинства и недоставки материала – полистирол используемого для изоляции жил кабелей связи.

9. Укажите влияет ли рабочая емкость цепи на передачу различных частотных составляющих.

Работа №4 измерения сопротивления шлейфа рабочей пары в металлических кабелях

4.1 Цель работы:

Изучить влияние различных неисправностей на сопротивление шлейфа рабочей пары в металлических кабелях телефонной связи.

4.2 Содержание работы

4.2.1 Ознакомится с методами измерения сопротивления шлейфа рабочей пары в металлических кабелях телефонной связи средствами прибора ПКП 5;

4.2.2 Определить причины возникновения наиболее серьезных неисправностей вызывающих изменение сопротивления шлейфа рабочей пары в металлических кабелях телефонной связи;

4.3 Предварительное задание

1. Изучить литературу [1], c. 61-63; [3] c. 48-58.

2. Подготовить бланк для отчета

4.4 Элементы теории

Токопроводящей жилой (или просто жилой) называется элемент кабеля, провода или шнура, предна­значенный для прохождения электрического тока при передаче электрической энергии или сигналов связи. Токопроводящие жилы городских телефонных кабелей должны отвечать следующим тре­бованиям.

1. Обладать малым электрическим сопротивлением, чтобы по­тери электромагнитной энергии при передаче сигналов связи были как можно меньше.

2. Обладать достаточными механической прочностью и пластич­ностью, чтобы без повреждений выдержать деформации растяже­ния, кручения, многократных изгибов, возникающие как в процессе изготовления кабеля, так и при его прокладке.

3. Иметь малый диаметр, чтобы в пространстве, выделенном для подземных коммуникаций (кабельные каналы), размещалось как можно больше телефонных цепей.

4. Изготовляться из недорогого и недефицитного металла.

5. Обладать стойкостью против коррозии.

6. Изготовляться из металла с малым удельным весом, чтобы облегчить транспортировку и прокладку кабеля.

Токопроводящие жилы любого кабеля характеризуются, в пер­вую очередь, материалом, из которого они изготовлены, и разме­рами, т. е. диаметром, ибо в кабелях связи применяются только круглые жилы. Токопроводящие жилы городских телефонных кабе­лей —сплошные, однопроволочные (диаметр токопроводящей жилы принято обозначать d₀).

Лучше других металлов удовлетворяют перечисленным выше требованиям медь и алюминий. Серебро, хотя и обладает несколько большей (на 7—8%), чем медь, электропроводностью, слишком до­рогой (драгоценный) металл. Железо — недефицитный и недорогой элемент, обладающий высокой механической прочностью, но срав­нительно плохо электропроводящий: его электропроводность в 6 раз меньше электропроводности меди и в 3,5 раза меньше электропро­водности алюминия. Если расположить металлы последовательно по значениям их электропроводности, то серебро окажется на пер­вом месте, медь — на втором, алюминий - на четвертом (после зо­лота), а железо — на двадцатом.

Основные характеристики медной и алюминиевой проволоки приведены в табл. 4.1.

В качестве материала для токопроводящих жил городских те­лефонных кабелей предпочтительнее использовать медную мягкую проволоку, как обладающую наилучшим сочетанием электрических, механических и химических характеристик (наибольшая удельная проводимость при высоких разрывной прочности, пластичности и коррозионной устойчивости).

Таблица 4.1

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕДНОЙ И АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОЗОЛОХИ (ПО ГОСТ 2112—62 и ГОСТ 6132—63)

Характеристика	Размерность	Медная проволока		Алюминиевая проволока
		твердая марки МТ	мягкая марки ММ	твердая марки AT	мягкая марки AM
Плотность	г/см3	8,89	8,89	2,7	2,7
Относительная плотность	%	100	100	30,4	30,4
Удельное сопротивле­ние ρ, не более	Ом-мм2/км	18,0	17,24	28,3	28,0
Относительное удельное сопротивление	%	104	100	164	162
Удельная проводимость не менее	См • м/мм2	56,5	58	35,2	35,6
Относительная удель­ная проводимость	%	96	100	61	61,5

Медные жилы. В кабелях отечественного производства при­меняются медные однопроволочные жилы диаметром 0.32; 0,40; 0,50 и 0,70 мм, в зарубежных кабелях — диаметром 0,40; 0,51; 0,64 (в отдельных странах—0,60; 0,63; 0,65), 0,80 и даже 0,91 мм. В последние годы четко проявляется стремле­ние к дальнейшему уменьшению диаметра жил.

Рассмотрим, чем вызвано стремление к уменьшению диаметра токопроводящих жил и чем обусловлены возможности подобного уменьшения. В связи с быстрым ростом телефонизации. городов плотность телефонной нагрузки на каждом направлении абонентских линий возрастает. Следовательно, должно увеличиться число цепей в магистральных кабелях. Предельно допустимый наружный диаметр кабеля ограничен стандартными размерами трубопровода кабельной канализации. Итак, чтобы увеличить на данной магист­рали число цепей, необходимо либо сооружать новую канализацию, что весьма трудоемко, дорого и даже не всегда возможно из-за насыщенности подземного пространства различными коммуника­циями (водопровод, газо- и теплопровод, кабели электроснабже­ния и т. д.), либо, не трогая самой канализации, заменять старый кабель на новый, имеющий большее количество пар при меньшем диаметре жил.

Уменьшение диаметра токопроводящих жил ведет к увеличению их электрического сопротивления и, следовательно, коэффициента затухания цепей, т. е. в конечном счете к сокращению дальности связи по линии. Но на современном этапе развития городских телефонных сетей это допустимо по двум причинам. При стремлении к сплошной телефонизации многоэтажных многоквартирных, домов телефонные станции располагаются все ближе и ближе к зоне своей нагрузки, т. е. к абонентам. При этом число цепей па ма­гистральных направлениях, возра­стает, а протяженности магистралей в то же время сокращаются. По данным проектных институтов в современных крупных городах большинство магистральных телефонных линий будет иметь про­тяженность менее 2 км.

Чтобы получить представление о том, как зависит допустимая дальность связи в абонентской линии от диаметра токопроводящих жил кабелей, произведем расчеты по уже известным из курса основы тео­рии цепей формулам:

, км 4.1

4.2

здесь а — собственное затухание линии; для абонентских линий а ≤ 4,ЗдБ; α — коэффициент затухания, дБ/км; ω = 2πf — угловая частота, Гц; f — частота тока, Гц; С_р—рабочая емкость цепи, Ф/км; — электрическое сопротивление обеих жил (шлей­фа) одной цепи постоянному току, Ом/км.

Расчеты выполним для частоты 800 Гц. В этом случае ω = 2πf =6,28*800 = 5024≈ 5∙10³ Гц. С целью упрощения расчетов примем С_р = 50∙10^-9 Ф/км одинаковой для всех кабелей независимо от диа­метра жил и типа изоляции. В качестве примера рассчитаем кабель с жилами диаметром 0.32 мм (= 2X225 Ом/км)

дБ

км

Результаты расчетов для остальных диаметров токопроводящих жил сведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

ЗАВИСИМОСТЬ ДОПУСТИМОЙ ДАЛЬНОСТИ СВЯЗИ ПО АБОНЕНТСКИМ ЛИН ИЯМ ОТ ДИАМЕТРА ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЖИЛ ПРИ а=4,34 дБ, С_р=5010 Ф/км и f=800 Гц

Диаметр жил кабеля d, мм	0,32	0,40	0,50	0,70
Электрическое сопротивление жил Rж, Ом/км	225	140	90	45
Коэффициент затухания цепи а, дБ/км	2,07	1,64.	1,30	0,92
Допустимая дальность связи l, км	2,1	2,65	3,3	4,7

Совершенствуется оборудование телефонных станций, более чувствительными становятся телефонные аппараты. Возникает ре­альная возможность несколько повысить норму на собственное за­тухание абонентской линии и тем самым еще больше способство­вать внедрению тонкожильных кабелей. Последнее, кроме того, весьма важно, как фактор экономии дефицитной меди. Если при­нять расход меди на 1 км любого кабеля с жилами диаметром 0,50 мм за 100%, то при переходе на жилы диаметром 0,40 и 0,32 мм расход меди в кабелях одинаковой парности соответственно соста­вит 64 и 41 %, т. е. уменьшится на 36 и 59%.

Недостатком жил малого диаметра (0,30—0,32 мм) является, естественно, меньшая их механическая прочность.

Алюминий имеет удельное сопротивление 0,0295 Ом-мм²/м, т. е. в 1,65 раза больше, чем у меди. Температурный коэффициент 0,0042. Удельный вес 2,72 г/см³.

Медная проволока используется диаметром 0,32; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 мм для кабелей городских телефонных сетей и 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2 мм для междугородных кабелей. На городских сетях наи­более широко применяются кабели с жилами диаметром 0,5 мм, а для междугородной связи — с жилами диаметром 1,2 мм.

Алюминиевые жилы, применяемые в производстве кабелей связи, имеют диаметры 1,15; 1,55; 1,8 мм. Эти жилы аналогичны по электрической проводимости медным с диаметром 0,9; 1,2; 1,4 мм соответственно. По механическим характеристикам лучшие результаты дают алюминиевые сплавы, содержащие присадку из магния, железа и других металлов.