Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / Электрические измерения на линиях связи..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
29.46 Mб
Скачать

1. Измерение электрических параметров цепей связи постоянным током

1.1. Состав измерений

На различных этапах строительно-монтажных и эксплуатационных работ про­ изводят измерения и испытания следующих электрических параметров цепей свя­ зи постоянным током: омической асимметрии, электрического сопротивления шлейфа, электрического сопротивления изоляции проводов, электрической ем­ кости цепей и электрической прочности изоляции. Необходимость начинать из­ мерения с определения значения омической асимметрии обусловлена тем, что «одной из причин ее увеличения является плохой контакт в месте соединения проводов. При измерении омической асимметрии мост питается небольшим

.напряжением, недостаточным для создания электрического пробоя в месте плохого контакта. Следовательно, такое повреждение может быть сразу за­ фиксировано. Если же измерения начать с определения электрического сопро­ тивления изоляции, емкости или с испытания электрической прочности изоля­ ции, то под действием высокого напряжения, применяемого при этих изме­ рениях, в месте плохого контакта может произойти электрический пробой, со­ провождаемый временным восстановлением контакта. Следовательно, наличие плохого контакта в проводах не будет зафиксировано.

Измерения в зависимости от типа линии и цели подразделяются на при- •емо-сдаточные, профилактические, аварийные и контрольные.

Строительно-монтажные измерения проводятся с целью контроля за каче­ ством работ на всех этапах строительства и доведения электрических парамет­

ров цепей до установленных норм.

Приемо-сдаточные измерения проводятся в процессе работы комиссий по приемке законченных строительством или реконструируемых линий связи с целью проверки качества выполненных работ и соответствия электрических па­ раметров линейных сооружений нормам.

Профилактические (плановые) измерения проводятся периодически через определенные промежутки времени, установленные руководящими документами Министерства связи СССР, с целью проверки соответствия нормам электриче­ ских параметров действующих линий связи.

Аварийные измерения проводятся на неисправных цепях с целью опреде­ ления характера повреждения и расстояния до места повреждения.

Контрольные измерения производятся после окончания ремонтно-восстано­ вительных работ с целью проверки электрических параметров восстановленной цепи.

Таблица 1.1

 

Объем измерений, %

 

Измеряемый параметр

Кабель типа

 

Воздушные

 

 

 

Т, ТПП

КСПП

ПРППМ

линии

 

Омическая асимметрия цепи

10

100

100

100

Электрическое сопротивление шлей­

 

100

100

фа цепи

10

100

Электрическое сопротивление

изо­

 

100*

100*

ляции проводов

100

100

Электрическая рабочая емкость це­

 

Не измеряется

лей

10

100

Испытание напряжением изоляции

 

 

 

жил

Не испыты­

100

Не испытывается

 

вается

 

 

 

* Измерения проводятся между жилами (проводами) и по отношению к земле.

Для примера в табл. 1.1 приведены состав и объем .приемо-сдаточных из­ мерений для нескольких типов цепей сельских телефонных сетей.

Необходимая точность измерения зависит от измеряемого электрического параметра цепи. Ниже приведены допустимые погрешности, %, измерения сле­ дующих электрических параметров:

омической асимметрии

цепи

. .

± 0 ,5

электрического

сопротивления

шлейфа .

± 0 ,5

электрического

сопротивления

изоляции

± 2 ,5

электрической

емкости

цепи

.

± 3

электрической

прочности

изоляции

± 1 ,5

На рис. 1Л,я и 1.2,а изображены эквивалентные электрические схемы со­ ответственно симметричной и коаксиальной цепей. На рис. 1.1 iRa и iRb— элек­ трические сопротивления проводов а и Ь. На рис. 1.2 символом 1Ra обозначе­ но электрическое сопротивление внутреннего проводника коаксиальной пары,

к

й

 

I

 

Ь I

 

4

Ф

Рис. 111. Двухпроводная симметрическая цепь связи:

о — эквивалентная электрическая схема; б — символическое изображение

Рис. 1.2. Коаксиальная цепь связи:

■а— эквивалентная электрическая схема; б — символическое изображение

а символом IRb — электрическое сопротивление внешнего проводника. Симво­ лами Яизаь, Якааа и ЯизЬз обозначены электрические сопротивления изоляции соответственно между проводами и между каждым .проводом и землей, а сим­ волами Cabt Саз и Сьз — рабочие емкости соответственно между каждым про­ водом и землей.

В схемах измерения цепи связи принято изображать в упрощенном (симаолическом) виде (рис. 1.1,6; 1.2,6).

1 .2 . Измерение электрического сопротивления шлейфа и сопротивления отдельных проводов

Одним из (важнейших /параметров цепей связи является элек­ трическое сопротивление 'проводов. В 'проводах линий связи проис­ ходит основная потеря мощности электрических сигналов. При расчете .нормальных режимов работы яриемных устройств систем

связи учитывают потери в проводах цепи. Но если электрическое сопротивление 'Проводов то какой-либо причине окажется больше расчетного, качество работы приемного устройства может значи­ тельно ухудшиться.

Для симметричных цепей кабельных и воздушных линий свя­ зи, а также для цепей однокоаксиальных кабелей типа ВК'ПА нормируется не электрическое сопротивление отдельных проводов, а электрическое сопротивление шлейфа, ооста-вленного из двух проводов цепи. Для коаксиальных пар типов 2,6/9,4 и 1,2/4,6 мм нормируется электрическое сопротивление отдельно для внутрен­ них и внешних проводников.

Электрическим сопротивление шлейфа (Яшл) называется сумма электрических сопротивлений проводов двухпроводной цепи по­ стоянному току. Из определения следует, что

Rw.n—R<x~\~ %ъ-

(l*l)

Электрическое сопротивление шлейфа гшл и электрическое со­ противление отдельных проводов га(Ь) нормируется на длину про­ водов 1 км при £=20°С в зависимости от материала и сечения -про­ водов. Для двухпроводной симметричной цепи

гшЛ= 2,546 pVd2,

(1-la)

где р — удельное электрическое сопротивление провода

при

t= 20° С (для медных проводов КЛС и ВЛС оно равно соответст­ венно 17,5 и 17,85 Ом *мм2/.км, а для стальных проводов ВЛС 139 Ом*мм2/км); Я — коэффициент укрутки [11]; d — диаметр прово­ да, мм.

Для отдельного провода сплошного круглого сечения га= 1,273

рId2, а для трубчатого

круглого сечения гъ= l,273p/(d2i—d\), где

d\— внешний диаметр

трубчатого

провода,

мм;

— внутренний

диаметр трубчатого провода, мм.

 

 

 

 

Для коаксиальной цепи гшя= га+'Гь-

 

 

 

 

 

 

Таблица

1.2

 

 

 

 

Диаметр

Норма электри­

 

Диаметр

Норма электри­

Марка кабеля

ческого сопротив­

Марка кабеля

ческого сопротив­

жилы, мм

ления шлейфа,

жилы, мм

ления шлейфа,

 

 

не более, Ом/км

 

 

 

не более, Ом/км

МКС

1,2

 

31,7

ТПП, тпв

0,5

180+12

тз

0,8

 

72,2

тг

0,7

90±6

 

0,9

 

57,6

0,4

278+18

 

1,2

 

32,0

 

0,5

180+10

ТПП, тпв

1,4

 

23,8

ВКПА

0,7

90+6

0,32

 

432±26

2,14/9,7

6,65

 

0,4

 

278±18

 

 

 

 

Нормы километрических сопротивлений

для

различных цепей

приведены в [11— 14]. Для примера в табл. 1.2 даны нормы километрических сопротивлений шлейфа нескольких марок кабеля, а в табл. 1.3 приведены -нормы километрического сопротивления

отдельных проводников коак­ сиальных пар типов 2,6/9,4 и

1,2/4,6 мм.

 

 

Ожидаемое

при

измерении

электрическое

сопротивление

шлейфа

 

 

^Шл<0ж =

^ шл

0 - 2 )

 

Таблица 1.3

 

 

Норма электрического сопро­

Тип пары

тивления проводника, не

более, Ом/км

 

внутреннего

внешнего

2,6/9,4

3,7

2,5

1,2/4,6

15,85

8,0

где

I — длина измеряемой це­

 

пи,

км.

 

 

 

Ожидаемое при измерении электрическое 'сопротивление про­

вода

 

 

 

^а(Ь) ож ” Га{Ъ)

0 *^)

где I— длина измеряемого провода, км.

 

 

Пример 1. Определить ожидаемое электрическое сопротивление

шлейфа

пары кабеля ТЗ, если диаметр

жилы 0,9 мм, а длина кабеля 3,7 км.

 

 

Р е ш е н и е . Воспользуемся

формулой (1.2) и данными табл. '1.2: 7?Шл.ож=

= гш л/=57,6 •3,7=213,12 Ом.

 

 

Электрическое сопротивление шлейфа и сопротивление отдель­ ных проводов измеряют мостом 'постоянного тока, так как оммет­ ры .не могут обеспечить необходимой точности измерения.

Измерительный

мост

(рис.

1.3)

состоит из четырех плеч, диагонали

пи­

тания и диагонали

индикатора.

Точки соединения диагоналей и плеч (А,

Б,

В, Г) называются вершинами моста.

В зависимости от места включения

об­

разцовых .резисторов Ri

и /?2

(плеч

отношений), магазина сопротивлений

RH

Рис. 1.3. Мосты постоян­

 

 

 

 

 

ного тока:

 

б

 

 

 

 

 

а — схема Витстона;

 

 

 

 

 

схема Варлея; в — схе­

 

 

 

 

 

ма Муррея

 

 

 

 

 

 

 

(плеча сравнения)

и

измеряемых

сопротивлений Rx

и R y различают

три

схе­

мы измерительных мостов постоянного тока: схему Витстона

(рис. 1.3,а),

схе­

му Варлея (мост с

постоянным отношением плеч) (рис. 4.3,6)

и схему

Муррея

(мост с переменным

отношением

плеч) (рис. 1.3,в).

Схема

Витстона

исполь­

зуется для измерения электрического сопротивления шлейфа, электрического сопротивления изоляции проводов цепей воздушных линий связи и при некото­ рых аварийных измерениях. Схема Варлея используется для измерения элект­ рического сопротивления отдельных проводов, омической асимметрии цепей, а также при аварийных измерениях. Схема Муррея используется при аварий­ ных измерениях цепей связи.

Для питания мостов постоянного тока используют сухие элементы, акку­

муляторы и выпрямители. Напряжение источников

питания при

измерении

электрического сопротивления шлейфа и омической

асимметрии не

превышает

9 В. При определенных аварийных измерениях (см.

гл. 3) напряжение источ­

ника литания моста достигает нескольких сотен вольт и даже нескольких кило­ вольт»

В качестве индикатора в мостах постоянного тока используют высокочувг ствительные гальванометры магнитоэлектрической системы без усилителей в с усилителями постоянного тока.

■Показания с моста снимают только после его тщательного уравновешивания, которое производят подбором сопротивлений резисторов плеч отноше­ ний и сопротивления резистора плеча сравнения. Обычно резисторы плеч от­ ношений имеют несколько номиналов сопротивлений, а отношения сопротивле­ ний плеч (n=i?i/l/?2) могут принимать значения 0,01; 0,1; 1; 10; 100; 1000.

Признаком равновесия моста является отсутствие тока в диагонали инди­ катора при наибольшей чувствительности схемы.

Для уравновешенного моста справедливо условие: произведение сопротив­

лений противолежащих плеч равны. Для схем, изображенных на рис. 1.3,

усло­

вия будут иметь вид:

 

 

 

 

 

для схемы Витстоиа

Ri Ям — Я 2 Rx >

 

(1.4)

для схемы Барлея

Ri (Ям

Rx) = Яг Ry «

 

(1.5)

для схемы Муррея

Ях Rx ~ Ям Ry

 

(1 .6 )

Условия равновесия получено в результате следующих рассуждений:

1) при включенном напряжении питания ток через индикатор может не

проходить только в том случае,

если электрические

потенциалы

в токах В

и Г одинаковы, т. е. <рБ =<рг ;

в точках Б

Г будут одинаковы

 

 

2) электрические потенциалы

только

тог­

да, когда напряжение между точками АБ -будет равно напряжению между точками АГ и в то же время напряжение между точками БВ будет равно напряжению между точками ВГ, т. е.

 

 

Чае = и АГ; UBB = и в г ■

(1.7) ; (1.8>

3) выразив напряжения через токи и сопротивления, для схемы Витстоиа

выражения (1.7) и (1.8) примут вид

 

 

 

 

и х = и г и UX= U U

 

или

 

 

 

 

 

 

h Ях = /2 Я2 и /* Я* = /„ Ям-

(1 .9 )(1 . Г0>

Разделим

выражение

(1.9)

на (1.10): IiR]/IxRx=hR2lIuRii\ Л -/ *, а /2= /м,

так как через

индикатор

ток

не проходит.

Следовательно,

R\fRx=R2/Rt.i или

Аналогично получены уравнения

(,1.5) и (1.6).

 

Электрическое сопротивление шлейфа 'Симметричных цепей связи .измеряют .по схеме рис. 1.4, а. Электрическое сопротивле­ ние шлейфа цепи коаксиального кабеля типа ВКПА .измеряют по схеме рис. 1.4, б. Порядок измерения следующий: создают схему измерения (рис. 1.4) и, сбалансировав мост, определяют электри­ ческое сопротивление шлейфа

#шл=яЯм>

(I'.l’I)

В справедливости (1.11) убедимся,

сделав вывод расчетной

где п и RM— результаты балансировки моста,

формулы. Из условия равновесия моста для схем, изображенных

на рис. 1.4, следует R\Rbt=R2 {Ra+Rb). Разделим обе

части ра­

венства «а i?2*

 

nRM= R a+ R b

(1.12)

Сравнив (1.12) и (1.1), получим расчетную формулу (1.11),

Электрическое сопротивление проводников коаксальных нар типов 2,6/9,4 1И 1,2/4,6 мм 'измеряют, составляя шлейф 'из внутрен­

них (рис. 1.5, а) и внешних (рис. 1.5, б) проводников двух коак­ сиальных пар. Порядок измерения электрического сопротивления проводников коаксиальных пар:

а) создают схему измерения (рис. 1.5, а); ■б) сбалансировав мост, определяют электрическое еоцротиоле-

ние шлейфа, составленного из двух внутренних (проводников а: где щ и Rui — результаты балансировки моста;

Рис. 1.4. Схемы измерения электри­

Рис. 1.5. Схемы измерения электриче­

ческого сопротивления шлейфа:

ского

сопротивления:

д — симметричной цепи;

б — коакси­

а — внутренних

проводников коакси­

 

альной цепи

 

альных пар; б — внешних

©)

рассчитывают

электрическое сопротивление внутреннего

проводника коаксиальной пары

 

 

 

 

/?а = 0 ,5 /Zj/?м1;

(1.13)

г)

создают схему измерения

(рис. 1.5, б);

 

д) сбалансировав мост, определяют электрическое сопротивле­ ние шлейфа, составленного из двух внешних 'проводников б: 2Яь =

— nzRм2, где гс2 и RK2 — результаты бала'ноировки моста;

е) рассчитывают электрическое сопротивление внешнего про­

водника коаксиальной пары

 

/?ь= 0 ,5 п2Ям2.

(1.14)

Электрическое сопротивление отдельного провода двухпровод­

ной цепи может быть измерено методом трех шлейфов

(см. рнс.

1.6) 'или методом заземленного шлейфа (см. рис. 1.7).

Сопротив­

ление одиночного провода при отсутствии вспомогательных «про­ водов измеряют методом «ложного нуля» [4].

М е т о д т р е х ш лей ф ов . Порядок измерения: а) создают схему измерения (рис. 1.6);

б)

сбалансировав мост, определяют сопротивление первого

шлейфа,

составленного из проводов а и б: Яа+Яь = п\RM\- Обоз­

начим

 

 

 

Я а -\ -Я ь ~ Я аь', Rab — nlR u it

(1 .1 5 )

где П2, RM2 — результаты первой балансировки моста;

Рис. 1.6. Схема измерения электри-

Рис. 1.7.

Схема измерения электри­

ческого сопротивления отдельных

веского

сопротивления

отдельных

проводов методом трех шлейфов

проводов

методом

заземленного-

 

 

шлейфа

 

в)

' вместо провода Ъ подключают к мосту провод с. Сбаланси­

ровав мост, определяют сопротивление второго шлейфа, состав­

ленного из проводов а и с: Ra+Rc=n$RM2. Обозначим

 

 

Я 0 + #с = # а с ; Я а с = Л 2 # М2»

(1 -1 6 )

где ri2, RM2 — результаты второй балансировки моста;

 

г) вместо провода а подключают к мосту провод Ь. Баланси­ руют мост и определяют сопротивление третьего шлейфа, состав­ ленного из проводов &и с: Rb+Rc = rizRM. Обозначим

Rb~^Rc = Я * ; Rbc = пз Ямз,

(1 -1 7 )

где пз .и RMZ— результаты третьей балансировки моста;

д ) рассчитывают электрическое сопротивление (измеряемого провода а

 

 

Яв =

0 ,5 (Д аЬ+ Я ас- Я Ьс).

( U 8 )

В

справедливости

(1.18)

убедимся, сделав вывод

расчетной

формулы. Сложим

(1.15)

и (1.16): 2Ra+Rb+Rc==Rab+Rac. Из

этого

уравнения вычтем ,(1.17) 2Ra =R ab+Rac—Rbc

Расчетная

формула получена из 'последнего уравнения.

 

Вывод расчетных формул для определения электрического со­ противления провода b и провода с сделайте самостоятельно. В результате вывода должны (получиться формулы: Яь=0,Ъ(Яаь +

+Rac) ; Rc—о,5 (.Roc+ -Rbc—Rab)’

М етод з а з е м л е н н о г о

ш л ей ф а. Порядок измерения:

а) создают схему измерения

(рис. 1.7);

б) устанавливают переключатель 5 в первую позицию и ба­ лансируют схему моста. В результате первой балансировки полу­ чают значения п\ и RM\",

ю