Расчет мешающих влияний

Во влияющих линиях, кроме тока частотой 50 Гц, могут быть токи гармонических составляющих, например, в контактной сети дорог переменного тока присутствуют все гармоники нечетного спектра. В фазах ЛЭП системы, от которой питаются тяговые подстанции переменного тока с трансформаторами "звезда - треугольник" имеются так же гармоники нечетного спектра, за исключением тех, которые кратны трем.

Каждая гармоника влияющей линии наведет в начале смежной, закороченной в конце линии, ЭДС, определяемую по формуле

, (4.13)

где w _к – угловая частота, w _к = 2p f_к; М_к – коэффициент взаимной индукции гармоники, определяемый формулой (4.9); – влияющий ток гармоники порядка к; , , – коэффициенты защитного действия соответственно рельса, оболочки кабеля, отсасывающего трансформатора для к -й гармоники; – длина усиливающего участка (принимаем ее для упрощения равной длине влияющей линии).

Одинаковые значения разных частот, например, для f = 50 Гц и f = 1000 Гц, будут оказывать различное мешающее воздействие на линии связи, так как человеческое ухо неодинаково воспринимает звуковые сигналы различных частот, в частности, звуковые колебания частотой 50 Гц человеком практически не воспринимаются, а колебания частотой 1000 Гц для человека наиболее чувствительны.

Поэтому прежде чем находить эквивалентное значение всех по формуле , необходимо привести все к одному эталону, который учитывал бы различное воздействие частот на слуховой аппарат человека.

Эталоном принято считать частоту 800 Гц; для приведения ЭДС любой частоты к ЭДС с частотой 800 Гц надо первую умножить на коэффициент

акустического воздействия р_к, зависимость которого от частоты представлена на рис. 4.4 или задается таблицей [3].

Рис. 4.4. Коэффициент акустического воздействия в зависимости от частоты

С учетом сказанного, эквивалентная ЭДС, называемая напряжением шума (или псофометрическим напряжением) предстанет в виде

. (4.14)

Формула (4.14) справедлива для однопроводных линий связи, причем, есть продольная ЭДС, создающая мешающий ток в контуре провод–земля (или жила кабеля–земля).

Рис. 4.5. Схема двухпроводной линии связи

На рис. 4.5 изображена схема двухпроводной линии связи: в начале линии – передающее устройство, в конце – приемное устройство.

Мешающий ток гармоники будет определяться разностью , наведенных влияющей линией. Поэтому для определения для двухпроводной линии нужно в формуле (4.14) вместо U_к подставить . Эта разность очень мала, так как провод 1 и провод 2 находятся практически на одинаковом расстоянии от влияющей линии (расстояние между проводами 0,4–0,6 м, расстояние до влияющей линии – десятки метров).

Отношение к среднему их значению / 2 называется коэффициентом чувствительности h _к, то есть .
Так как , то , отсюда , здесь находится по формуле (4.13). Напряжение шума для двухпроводной линии с учетом вышеизложенного будет определяться выражением

. (4.15)

Значение можно брать из [3], оно колеблется в пределах 0,001–0,01. Для однопроводной линии связи =1,0. Указанные значения говорят о том, что двухпроводная линия связи на два – три порядка менее чувствительна к помехам, чем однопроводная. Расчет напряжения шума по формуле (4.15) вызывает большие затруднения, так как количество гармоник, формирующих U_ш, может достигать нескольких десятков (n=69) [5]. Поэтому в практических расчетах используют упрощенную методику, идея которой заключается в замене всего спектра гармоник одной, так называемой определяющей гармоникой, с таким током, который наводит в линии связи такую же ЭДС шума, как и все гармоники. Порядок определяющей гармоники зависит [5] от количества путей на рассматриваемом участке, длины плеча тяговой сети, мощности тяговых трансформаторов и так далее. При одночастотном методе расчета все параметры рассчитывают для определяющей частоты и подставляют в формулу (4.13), причем, ток определяющей гармоники находят по выражению , где значение I_к берется из таблицы, изображенной в
п. 3.2, а коэффициент усиления К_ус – по кривым рисунка п. 3.3 [5].

Если влияющая линия – ЛЭП трехфазного тока, проложенная вдоль линии связи и содержащая гармоники, – то необходимо по формуле (4.13) рассчитать для каждой гармоники значения наведенных напряжений шума в линии связи от каждой фазы по влияющим токам . Затем производится их геометрическое суммирование [3]

. (4.16)

Определив модули для влияющего диапазона частот, по формуле (4.15) находят результирующее напряжение шума. Диапазон влияющих частот можно определить по рис. 13, б [3].

Рассчитанные напряжения шума сравнивают с нормами [3]. Допустимые нормы зависят от типа линии связи. Например, для междугородной линии связи Министерства связи и МПС норма на усилительный участок равна 1,5 мВ.