Wellengeschwindigkeit und Wellenimpedanz in Kabeln

2022/07/19

Autor: Noyafa–CCTV-Tester

Wellengeschwindigkeit und Wellenimpedanz im Kabel 1. Wellengeschwindigkeit Eine Wanderwelle benötigt für den Weg von einem Kabelende zum anderen eine bestimmte Zeit, das Verhältnis von Kabellänge zu Laufzeit wird als Wellengeschwindigkeit V bezeichnet . Aus der Analyse ist ersichtlich, dass die Wellengeschwindigkeit der Wanderwelle im Kabel ausgedrückt werden kann als: Darunter: die Wellengeschwindigkeit und die Wellenimpedanz im S=310-Kabel. Das Verhältnis wird als Wellengeschwindigkeit V bezeichnet. Aus der Analyse ist ersichtlich, dass die Wellengeschwindigkeit der Wanderwelle im Kabel ausgedrückt werden kann als: wobei: S = 3×108 m/s ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts;μist die relative Permeabilität des Mediums um die Kabelseele herum, ε ist die relative Dielektrizitätskonstante des Mediums um die Kabelseele herum.

Es ist ersichtlich, dass die Wellengeschwindigkeit im Kabel nur mit den Eigenschaften des Isoliermediums des Kabels zusammenhängt und nichts mit dem Material und der Querschnittsfläche des Leiterkerndrahtes zu tun hat. Bei Kabeln aus unterschiedlichen Leitermaterialien ist bei gleichem Isoliermedium die Wellengeschwindigkeit konstant, was zu beachten ist, da viele Menschen davon ausgehen, dass die Wellengeschwindigkeit des Kabels durch Material und Kreuz beeinflusst wird -Schnittfläche des Kerndrahtes. Die Messung zeigt, dass für ölimprägniertes papierisoliertes Kabel V≈160 m/µs; Kunststoffkabel V≈170-200 m/µs für Gummikabel V≈220 m/µs.

2. Wenn sich die Spannungswelle im Wellenwiderstandskabel vorwärts bewegt, wird die verteilte Kapazität kontinuierlich aufgeladen, um eine begleitende Stromwelle zu erzeugen, die sich vorwärts bewegt.Die Beziehung zwischen einem Paar von Spannungs- und Stromwellen wird durch Wellenimpedanz (auch charakteristische Impedanz genannt) gemessen. .Z0 zu beschreiben. Nach der Analyse ist ersichtlich, dass die Wellenimpedanz des Kabels ausgedrückt werden kann als: L0 und C0 beziehen sich nicht nur auf das im Kabel verwendete dielektrische Material, den dielektrischen Koeffizienten und den Permeabilitätskoeffizienten, sondern auch auf die Querschnittsfläche des Kabelkerndrahtes und der Abstand zwischen Kerndraht und Außenhaut. . Daher haben unterschiedliche Spezifikationen und Kabeltypen unterschiedliche Wellenimpedanzen.

Je größer die Querschnittsfläche der Kabelseele, desto kleiner der Wellenwiderstandswert. Der Wellenwiderstandswert des allgemeinen Stromkabels beträgt etwa 10-40 Ohm. Für die Vorwärtsspannungswelle U+ und die Stromwelle i+ gilt die Beziehung: U+/i+=Z0 (2.1) und für die Rückwärtsspannungswelle U- und die Stromwelle i- gilt: U-/i-=- Z0 (2.2) ist aus den Gleichungen 2.1 und 2.2 ersichtlich, die Vorwärtsspannungs- und Stromwellen haben die gleiche Polarität, während die Rückwärtsspannungs- und Stromwellen entgegengesetzte Polaritäten haben.

ab Abbildung 2.3 Polarität der Stromwanderwelle Unter der Annahme, dass die Polarität der Spannungswanderwelle positiv ist, ist die Richtung der Stromwanderwelle auf der Leitung die Vorwärtsrichtung der Spannungswanderwelle. Die positive Richtung des angegebenen Stroms stimmt mit der positiven Richtung der Abstandskoordinate X überein. Offensichtlich fließt die Vorwärtsstrom-Wanderwelle in die gleiche Richtung wie die Entfernungskoordinate, die positiv ist, wie in Abbildung 2.3.a gezeigt, während die Rückwärtsstrom-Wanderwelle in die entgegengesetzte Richtung zur Entfernungskoordinate fließt, die negativ ist, wie in Abbildung 2.3.a dargestellt gezeigt in Abbildung 2.3.b.

Der Wellenwiderstand des Kabels hängt vom Aufbau des Kabels selbst, dem Isoliermedium und dem Leitermaterial ab und hat nichts mit der Kabellänge zu tun, selbst ein kleiner Abschnitt des Kabels hat überall den gleichen Wellenwiderstand. Die Wellenimpedanz ist das Verhältnis der Amplituden zwischen einem Paar von Vorwärts- oder Rückwärtsspannungs- und Stromwellen im Kabel, nicht das Verhältnis der Momentanamplituden von Spannung und Strom an einem beliebigen Punkt, da der Momentanwert von Spannung und Strom an Jeder Punkt im Kabel wird bestimmt durch Sie entsteht durch die Überlagerung vieler Vorwärts- und Rückwärtsspannungs- und Stromwanderwellen an dieser Stelle.

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