18-5. Характеристики однородной линии

В связи с тем, что напряжения и токи в линиях можно получить наложением прямых и обратных волн, принимают определенные наименования введенные выше величины. Комплексная величина у называется коэффициентом распространения, а — коэффициентом затухания, — коэффициентом фазы (иногда добавляют на единицу длины). В самом деле, из формул (18-13), (18-14) и последующих видно, что а характеризует затухание амплитуд прямой и обратной волн, а входящее в аргумент синуса, характеризует изменение фазы волны в зависимости от координаты точки линии. Коэффициент затухания определяют в децибелах (или неперах) на единицу длины (см. пример 18-1 и § 16-1), а коэффициент фазы — в радианах на единицу длины.

Для подсчета и для построения их частотных характеристик можно обратиться к формулам

которые получены из (18-8). В частности, в отношении коэффициента фазы надо сделать вывод, что он монотонно возрастает с увеличением частоты.

Рис. 18-4.

Сопротивление определяет токи прямой и обратной волн по соответствующим напряжениям (18-19). Средние значения модуля для воздушных линий 300—400 Ом, а для кабелей 60—80 Ом. Для кабелей емкость значительно больше, а индуктивность меньше, чем для воздушных линий, так как провода у них расположены ближе друг к другу, а относительная диэлектрическая проницаемость изоляции порядка 4—5. Поэтому для кабелей в 6—8 раз меньше, чем для воздушных линий.

В табл. 18-1 приведены значения первичных и вторичных параметров воздушных и кабельных силовых линий и линий связи.

Построение частотных характеристик для и может быть выполнено по формулам (18-10) и (18-11). На рис. 18-4 даны кривые изменения модуля и аргумента волнового сопротивления для воздушных и кабельных линий. Из выражения (18-10) видно, что при

    (18-28)

а при

Таблица 18-1. Первичные и вторичные параметры линий

(см. скан)

Как для воздушной, так и для кабельной линии всегда что объясняется в отношении всех линий незначительной величиной утечки и дополнительно в отношении кабельных линий довольно большой емкостью

Поскольку практически аргумент комплекса в знаменателе выражения (18-10) близок к 90° и больше аргумента комплекса в числителе. Поэтому аргумент 6 волнового сопротивления обычно отрицателен.

Из выражения 6 следует, что при

Фазовая скорость волн в линиях определяется, как следует из (18-15), коэффициентом фазы .

Рис. 18-5.

Ниже (см. § 18-9 и 18-11) будет показано, что для линий без (искажений ) и для линий без потерь

    (18-30)

где с — скорость света в вакууме; — относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости диэлектрика, окружающего провода.

В воздушных линиях и при отсутствии потерь скорость волн v практически равна скорости света в вакууме. Для кабелей с относительной диэлектрической проницаемостью изоляции скорость волн в раза меньше скорости света в вакууме. Фазовая скорость в линиях с потерями, хотя и немного, но все же меньше скорости света в вакууме.

На рис. 18-5 показаны зависимости фазовой скорости от частоты для однородных воздушных и кабельных линий связи. Из них видно, что при фазовая скорость в воздушных линиях с медными и биметаллическими проводами почти достигает скорости света в вакууме, в то время как в линиях со стальными проводами и кабельных линиях она при еще примерно вдвое меньше скорости света в вакууме.

Длина волны К в воздушных линиях сильного тока, для которых скорость v близка к скорости света, при частоте составляет:

Например, строительство Волжских гидростанций потребовало сооружения линий длиной около 1000 км для передачи энергии этих гидростанций в Москву. Даже на таких линиях укладывается сравнительно небольшая доля длины волны и нельзя наблюдать волнообразного изменения тока или напряжения по длине, а можно наблюдать лишь их монотонное изменение.

Волнообразное изменение напряжения и тока вдоль линии можно наблюдать в устройствах связи, где линии соединяют, например, радиопередатчик с антенной. Для передатчиков, работающих в диапазоне коротких волн, длина линии может быть во много раз больше длины волны.