编织型屏蔽电缆转移阻抗的计算 4页

编织型屏蔽电缆转移阻抗的计算杨佩铭卢铁兵齐磊谷雪松华北电力大学电气工程学院河北保定071003摘要:在总结编织型屏蔽电缆转移阻抗的计算方法公式可以表示为如下:的基础上，提出了一种有效的计算方法。通过将该ZT=Z,+jrc(M，土Mb)(2)方法的计算结果与其他计算方法和实际测量的结果进行比较，验证了其有效性。最后，分析了转移其中几为散射阻抗，M*为小孔电感，M。为编织阻抗随不同参数的变化特性，给出了一般性的规律。电感。描述编织层的参数有:编织节距P、绝缘层的直径Do、每根编织线的直径d、编织层的编关键词:编织型屏蔽电缆:转移阻抗:束数C、编织束内的导线数n。只要知道了上述的1弓I言5个参数，就能计算出电缆的转移阻抗。编织型屏蔽电缆作为电子系统或电子设备的目前，有很多计算上述三个分量的公式，但大连接线有着广泛的应用。当外部电磁场与电缆作用都是有关转移阻抗的局部分量计算较为准确，而其时，电磁能灸可拐合至电缆内部，对电子系统的正他分量计算不是很准确。针对这种情况，为了得到常运行构成威胁。转移阻抗是反映上述藕合作用的一个整体相对比较有效的计算方法，可以从很多计一个基本参数。算转移阻抗的方法中找出三种计算三个局部分量转移阻抗的计算方法很多，但是大多数计算结最为准确的方法，从而找到计算转移阻抗的有效的果都是局部参数较准确，有一定的局限性。通过比方法。较，提出了一种有效的转移阻抗计算方法，并验证首先，对于散射阻抗Zd，采用文献[(1)里的定了其有效性。最后，总结了转移阻抗随参数变化的义，这也是目前应用最为广泛的计算散射阻抗的公一些规律。式:(1+j)dla2.转移阻抗的计算方法Zd}(3);rd"NCcosasinh((1+j)d/8)转移阻抗为单位长的电缆中有单位电流流过其中S为集肤深度:屏蔽层时在电缆芯线与屏蔽层间所形成的开路电压。其计算公式可表示为:‘=T11(4)其次，对于小孔电感M,,,Van“的结论就不今Zr=It0.ddVzI}so是十分的准确.Vanc.的藕合理论只适合于编织小孔相对于屏蔽半径很小的情况，对于编织小孔比较式中是、为编织层流过的电“，ddVz“电缆屏蔽大的情况就不适合了.而TO‘的改进方法计算Mn层与电缆芯线所组成的均匀传输线单位长度上的就比较准确m电压有效值。2,uoC耐(5)M*二厂exp卜气厂一L)而对于转移阻抗的理论计算，通常不采用上述兀Cos口O的公式，而是根据电磁场理论，推出一些更直观，最后，对于编织电感风，由于Vance计算转更简单、更准确的公式。一般地，转移阻抗的计算移阻抗的理论没有考虑编织电感，所以导致其计算高投影扭盖率的电缆不是很准确.虽然Tyni(2)也定基金项目:国家杰出青年科学荃金(50325723)义了编织电感，但对于理想编织的电缆，其理论并和华北电力大学博士学位教师科研签金资助。不是十分准确.相比而言，如下公式比较准确[3t祖国万岁上传 当“<二时如表2所示，本文计算了、"ance和卫的方法，将其与新的方法一起与测量值进行比较。可以看ho(n*十(。一bh)h+d出，这种新的理论计算方法效果是非常好的，比其+B]AM*二一(6)他2种方法误差要小。Ty.1i的理论方法在很多情况2zC(Dp+2d+h)cosa下也是不错的，但是在估计算例2和3就明显不如取负号是因为编织带上电流产生的磁场与原磁场新的理论方法。方向相反。同时，我们给出这种方法与测量(使用的为三厂一时同轴法141)的结果，如图1所示。实验使用的是当a>SYVZ电缆，参数如下:Do=5.54mm,n二6pujndh+。一竺)处d、，:，a2M,.=(7)C=24,d=0.12mm,p二45mm。M试设备2nC(Do+2d+h)cosa万-=n(一a-一—砂、1使用了网络分析仪，可以看出采用不同长度的电缆其，寸，一4-(9)结果有些不同，但与计算值相比误差不大。这种差A=(石+1)=cos2a叮9)别刀切可J能O.是~由囚连~接件器种的“J影甜响~引J’起卜的“J，”相，曰同，、的“刁连巧接供器，汀对月J短电缆影响大些。两个相邻的编织带间的距离:︵‘健b6==4nncosa一。d(10)‘C已绍两个相交叉的编织带间的距离:理静h=2d(11)您l+b/d3.有效性验证f(HZ)xloo为了更好的看出此种方法的优点，我们参考文图1SYVZ电缆的转移阻抗计算值与测量结果的献[3}的电缆参数进行了计算并列表进行比较。比较表1电缆的参数123454.转移阻抗随参数的变化p(n叫2222203323下面给出转移阻抗随其参数变化的图形，从中C1616161616既可以了解编织电缆的转移阻抗随参数变化的一n65566些规律，还可以给电缆设计者在考虑电缆转移阻抗k0.95仓目40.880.850.93时一些有效的参考。图2表示转移阻抗与编织角的关系，其电缆参表1给出了文献〔31中5种电缆的参数，其中k数为n=6，d二0.15mm，C=16为编织层的投影搜盖率。表2与其他方法和测量值的比较结果几=2.95mm,f=10MHz。当编织角小于45012345时.编织电感与小孔揭合电感符号相反，在编织角汉梦量值130384458122为45。时，二者相等符号相反，所以转移阻抗约为0。当编织角大于450时，二者符号相同，所以转Tyn,(mo)157656883142移阻抗随编织角增长较快，这就是为什么电缆的编Vance(mQ〕471乃166450织角通常都要求小于450的原因.New伽Q)1163747.671III祖国万岁上传 Zr一一一了一一一下f二IOMHzC=16，P=22mm︹任、任15‘几=2.95mm。0)撼1迹礴湃口‘5卜一︵E0.4厂遥以3卜--一亘0占一2040印嫉0.2卜·一编织角演)砚协一日j胜l，图2转移阻抗与编织角的a的关系水.......所描述的电缆是是转移阻抗与编织线直.图3..0.‘径d的关系。电缆参数为n二6,C=16,门︺204060田Do“2.95mm，P=22mm，f=IOMHz。编束数由图3可见，随编织线直径d的增大，转移阻抗也图4转移阻抗与编束数的关系增大。这是因为当编织线直径增大时，编织电感增15大的幅度很大。︵任~三门一﹄︺遏10(E门月侣健︺，砚‘卜门协50)曰口撼您夔门勺︼‘.00一20-40~60一80礴。，编织角()})牢V’0图5不同n下转移阻抗随a的关系11.522.5d(m)x10,4图6表示随着频率的增大，转移阻抗与编织角图3转移阻抗与编织线的直径d的关系的关系。其电缆参数为:Do=2.95mm,图4描述的是转移阻抗与编束数的关系，其电P二22mm，d二0.15mm，n=6。可以看出，缆参数为Do=10mm，厂=IOMHz转移阻抗随频率增大而增大，也随编织角增大而增大。从此图可以直观的看出转移阻抗随频率和编织P二22mm,n=4,d二0.15mm。可以看出，角的变化关系。当其他参数不变，编束数不断增大时，转移阻抗是图7表示当导线的直径变化时，转移阻抗与编逐渐减小的。这里取的电缆的直径较大，因为若是织角的关系。其电缆参数为”=6,d=0.15mm，仍取原来的Do=2.95mm，那么编束数就不能取.r=IOMHz，P=22mm，Do=2.95mm，的太大，否则会超出电缆直径极限。C=36。可以看出，导线直径增大时，转移阻抗图5表示随着导线数n的增加，转移阻抗是增也是增大的，这与导线数增大，转移阻抗增大时的大的。这是因为虽然小孔电感是减小的，但是编织原理实际是一样的。电感增大的很快。电缆参数为d二0.15mm,320祖国万岁上传 2丫参考文献︵返=4MHz[11E.FVance.CouplingtoShieldedCables.New任1.5农‘0)f-3MHzYork:JohnWiley&Sens,1978.撼1交[21M.Tyni,"Thetransferimpedanceofcoaxial望f-2MHz静cableswithbraidedouterconductor,"Proc.3rd黎05/f=1MHzhit.Symp.ElectromagneticCompatibility,0Wroclaw,Poland,1976,pp.410-419.0加60[3)马晖，葛景涝。编织型同轴电缆转移阻抗的研编织兔究。电线电缆。1993(6)图6不同频率下转移阻抗随a的关系[4]A.Morriello,T.Benson,A.Duffy,andC.Cheng,口6"Surfacetransferimpedancemeasurement:Am︵三O友p=0.17comparisionbetweencurrentprobeandpull-on遥曰____。_篇___。，求_一Jmq1=0.98braidmethodsforcoaxialcables,"IEEETurns.=DJm0︶撼，卿.卿.t5Electromagn.Compat.,Vol.40,pp.69-76,Feb.图D314rjtrn1998.静.[5]RolandTiedemann.CurrentFlowinCoaxial取口2认。BraidedCableShields.IEEETrans.Electromag.0.1Comp,VOL.45,NO.3,AUGUST2003.02040印BOpp.531-537.编织角(it)仁61S.Sali,"Animprovedmodelforthetransfer图7不同导线直径下转移阻抗随a的关系impedancecalculationsofbraidedcoaxial我们由上述分析可以得到，屏蔽电缆的转移阻cables",IEEE.Trans.Electromagn.Compat,vol.3抗防屏蔽层导线的直径、导线数、编织角的增大而3,pp.139-143,May1991增大(当a>45"时)，随编束数的增大而减小。因此，为了减小转移阻抗，我们可以通过:减小编织线的直径;减小导线数，减小编织角;增大编束数或构造合适的编织角来实现。5.结论本文介绍了一种新的转移阻抗的计算方法，与其他的理论计算方法做了比较，井且用实验证明了其的有效性。接着分析了该方法与电缆参数的一些关系，发现电缆的转移阻抗分别随电缆的编束数，屏蔽层导线的直径，以及编织角的增大而增大.这样的分析可以为提高电缆屏蔽效能提供参考依据。321祖国万岁上传