- •Предисловие
- •1.1. Состав измерений
- •Контрольные вопросы и задачи
- •1.3. Измерение омической асимметрии цепи
- •Контрольные вопросы и задачи
- •1.4. Измерение электрического сопротивления изоляции
- •1.6. Испытание изоляции жил напряжением
- •Контрольные вопросы
- •1.7. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.1. Состав измерений
- •2.2. Измерение входных сопротивлений цепей
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.3. Измерение концевых значений волнового сопротивления и внутренних неоднородностей коаксиальных пар
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.4. Измерение собственного затухания цепей
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3. Аварийные измерения цепей связи
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Контрольные вопросы н задачи
- •3.4. Методы измерений для определения расстояния до места сосредоточенной омической асимметрии цепи
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3.6. Методы определения расстояния до места понижения электрической прочности изоляции жил (проводников)
- •Я;Яь=Я2'(*шл-Яь); RlRb=R\Rm»-RlRb\ R;Rmn=Rb(Rl+Rd>
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Контрольные вопросы
- •3.8. Методы уточнения места повреждения
- •Контрольные вопросы и задачи
- •и коррозии
- •4.1. Состав измерений
- •Контрольные вопросы и задачи
- •4.2. Измерение сопротивления заземлений
- •5.1. Переносные кабельные приборы
- •изоляции
- •5.3. Приборы для испытания электрической прочности изоляции
- •5.5. Приборы для уточнения места понижения электрической прочности изоляции
- •5.8. Измерители переходных затуханий
- •Список литературы
- •Содержание
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 |
'Г |
|
|
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 |
-я 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