ХАРАКТЕРИСТИКИ І РОЗРАХУНОК КАБЕЛЯ
Вибір кабелю для кабельних комунікацій часто проводиться в останню чергу. Тим часом кабель відіграє важливу роль у продуктивності всієї конструкції і може стати причиною її поганої роботи при його неправильному виборі. Наприклад, система зв'язку для передачі даних може ці дані втратити. У кожному окремому випадку є свої тонкощі. Тому ми поговоримо про різні ефекти кабельних комунікацій та про те, як правильно вибрати кабель.
Що таке кабель?
Кабель складається з двох або більше ізольованих жил, загорнутих разом. Існує широкий вибір багатожильних кабелів з різними конфігураціями, у тому числі кількох пар, кручений пари і т.д. Є також кілька паралельних конструкцій, що містять плоскі кабелі та стрічкові кабелі.
Чому потрібно правильно вибрати кабель?
Надійність кабелів дуже важлива для тривалого використання всієї кабельної системи, яка ґрунтується на цілісності сигналу та довговічності. Характеристики кабелю відбиваються на несучих їм сигналах. В ідеалі, кабелі повинні поводитися як ідеальні лінії передачі та не впливати на сигнал, але практично це не можливо.
Вплив кабелів
Скін-ефект
Змінний струм, що протікає через кабель і створює магнітне поле, стає джерелом власної індуктивності кабелю. Власна індуктивність обернено пропорційна товщині провідника і призводить до зниження імпедансу.
Де f - частота змінного струму в герцах.
Для кабелю, що складається з одного або декількох круглих елементів у провіднику, магнітний потік центральної частини більший і потужніший порівняно із зовнішньою. Отже, центральна частина має велику самоіндукованість ЕРС, викликаючи велику щільність струму на поверхні провідника. Великаконцентрація лежить на поверхні широко відома як “скін-ефект”. Цей ефект призводить до інкрементного збільшення ефективного опору провідника. Скін-ефект стає більш помітним із збільшенням частоти.
Скін-ефект токонесучої жили
Наступна формула дає розрахунок ефективного опору;
ДеYs показує поступове збільшення опору за рахунок скін-ефекту.
Ефект Близькості
Два кабелі розташовані близько один до одного і несуть струм мати магнітні поля, які взаємодіють один з одним. Магнітне поле кожного кабелю пов'язане із магнітними полями суміжних кабелів. Якщо змінний струм протікає в одному напрямку, у прилеглому кабелі буде створено напругу. Розподіл струму у провідниках, ізольованих один від одного, змінюватиметься від взаємного реактивного опору. Цей феномен відомий як "ефект близькості".
Ефект близькості провідників, які несуть струм в одному напрямку
Ефект близькості провідників, які несуть струм у зворотному напрямку
У Формулі, наведеній для опору,
факторYp показує збільшення опору з допомогою ефекту близькості.
Магнітний ефект кабельного каналу
Кабелі, що встановлюються в кабельних каналах, виконаних з магнітних матеріалів матиме ефект збільшення опору змінному струму. Цей ефект називається ефектом магнітної провідності та розраховується шляхом множення факторів скін-ефекту та ефекту близькості на 1,7.
Ефект довжини кабелю
Зі збільшенням довжини кабелю, починають відбуватися певні втрати, які, як правило, мають негативний вплив на цілісність вмісту ланцюга, що передається. Причина в тому, що довші кабелі вносять спотворення таперешкоди і можуть вплинути на якість вмісту. З частотами менше 10 кГц таке спотворення сигналу є несуттєвим. Однак, існує можливість спотворення сигналу за високої частоти для кабелів довжиною більше 30 метрів. Для даної довжини кабелю частота, що передається, є функцією ємності кабелю.
Як правильно вибрати кабель
Ми вже говорили про вплив кабелів один на одного і як вони можуть вплинути на продуктивність лінії. Тому необхідно правильно вибрати кабель для будь-якої конкретної кабельної лінії. Щоб вибрати кабель, ми повинні розглянути кілька умов їх експлуатації
Тип навантаження. По-перше, необхідно враховувати тип навантаження, який використовується в кабелі для визначення правильного вибору кабелю. Як тільки ви визначили тип навантаження, оцініть необхідний коефіцієнт безпеки, який змінюватиметься залежно від прикладеного навантаження. Важливо також враховувати умови навколишнього середовища та механічну дію на кабель, наприклад, ударів, вібрації та ін. Це дасть можливість легше вибрати діаметр кабелю шляхом визначення типу навантаження та умов, за яких кабель експлуатуватиметься.
Конструкція кабелю. Другий крок у виборі кабелю – це розгляд процесу будівництва. У деяких випадках може знадобитися гнучкість кабелю в діапазоні від помірної до високої. Випробування потужних кабелів допоможе визначенню конструкції кабелю для конкретного застосування.
Кабельне планування. Планування кабельної комунікації є ще одним важливим фактором, який впливає на вибір кабелю. Насамперед розглядаються її термін служби, вартість та екологічний фактор. Використання оцинкованих та неоцинкованих кабелів залежить від умов навколишнього середовища.
Оболонка кабелю. І,нарешті визначається потреба кабелів в ізоляційному покритті. Існує низка причин для цього вибору. Це захисту від небажаного контакту з певними матеріалами, збільшення зовнішнього об'єму кабелю зменшення його опору, використання кольорового кабелю в естетичних міркуваннях, захисту кабелю від стирання.
Приклад застосування кабельного ефекту
Давайте розглянемо практичний приклад застосування кабелів у частотно-регульованому приводі. Частота електричної енергії, що протікає через кабель - це більше, ніж 30 МГц. Енергія з такою високою частотою не повинна виходити за кордон кабельної комунікації, інакше її випромінювання заважатиме нормальній роботі розташованого поруч обладнання. Іноді буває складно знайти та усунути причину перешкод. Без належного екранування кабелю сильний перешкод може порушити будь-яку операційну систему. Крім того, Довжина кабелю також має ймовірні обмеження, оскільки довший кабель випромінює більше перешкод. Вибір кабелю у системі впливає її надійність. Частотно – регулюючий привід з'єднаний з двигуном за допомогою кабелю, як показано на малюнку нижче, який відіграє важливу роль в оптимізації продуктивності та довговічності частотно-регульованого приводу.
Типова система частотно-регульованого приводу
Існують чотири проблеми кабельного з'єднання, які впливають на частотно-регульований привід системи:
Напруга відбитої хвилі : це відображення створює ефект стоячої хвилі. Висока напруга збільшує ймовірність несправності двигуна. Ця напруга може бути потенційно зменшена, якщо використовувати кабель з низькою ємністю, оскільки це дозволить збільшити критичну відстань.
Ємнісні зв'язки та кабельніці ефекти виникають через ємнісну взаємодію сусідніх кабелів або проводів двигуна, відбувається втрата деякого вихідного струму і потужності приводу, що призводить до зниження індукованої напруги і крутного моменту двигуна. З метою зниження втрат важливо використовувати кабель із практично низькою ємністю та запобігти ємнісним взаємодіям. Для цього потрібні ефективний захист двигуна та видалення кабелів один від одного.
Синфазний струм : будь-який струм, який створює перешкоди. Синфазні струми ефективно зменшуються використанням кабелів з низьким імпедансом.
Безпека та надійність при монтажі : неправильний вибір кабелю відразу передбачає наявність ризику експлуатаційної надійності та особистої безпеки. Тому дуже важливо вибирати для використання такі кабельні комунікації, які зможуть забезпечити найвищий ступінь безпеки та відповідати електротехнічним та екологічним вимогам.
Вплив ЕМП |
| РЕМОНТ ПЛАНШЕТУ IPAD |
