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电缆中的波速度与波阻抗
时间: 2019-12-16 14:14 浏览次数:
电缆 中的波速度与波阻抗 1. 波速度 行波从电缆一端传到另一端需要一定的时间,电缆长度与传播时间之比,称为波速度V。 经分析可知,电缆中行波的波速度可表示为: 其中:S=310
电缆中的波速度与波阻抗
    1. 波速度
    行波从电缆一端传到另一端需要一定的时间,电缆长度与传播时间之比,称为波速度V。
经分析可知,电缆中行波的波速度可表示为:

    其中:S=3×108米/秒,是光的传播速度;
    μ为电缆芯线周围介质的相对导磁系数;
    ε为电缆芯线周围介质的相对介电系数。
    可见,电缆中波速度只与电缆的绝缘介质性质有关,而与导体芯线的材料与截面积无关。对于由不同导体材料制成的电缆,只要绝缘介质相同的,其波速度是不变的,这一点必须注意,因为不少人想当然地认为电缆的波速度受芯线的材料与截面积影响。
    经测量可知,对于油浸纸绝缘电缆V≈160米/微秒;塑料电缆V≈170-200米/微秒,对于橡胶电缆V≈220米/微秒。
    2. 波阻抗
    电缆中的电压波在向前运动时,对分布电容不断充电产生伴随的向前运动的电流波,一对电压、电流波之间的关系,用波阻抗(也称特性阻抗)Z0来描述。
经分析可知,电缆的波阻抗可表示为:

    L0、C0除与电缆所用介质材料、介电系数与导磁系数有关外,还与电缆芯线的截面积和芯线与外皮之间的距离有关。所以,不同规格和种类的电缆,其波阻抗也不同。电缆芯线截面积越大,波阻抗值越小。一般电力电缆的波阻抗值在10-40欧左右。
    对于正向电压波U+与电流波i+之间,满足关系:
           U+/i+=Z0                       (2.1)
    而对于反向电压波U-与电流波i-之间,则有:
           U-/i-=-Z0                      (2.2)
    由式2.1与2.2看出,正向电压、电流波同极性,而反向电压、电流波反极性。

a
b
图2.3 电流行波的极性
 
假定电压行波极性为正,线路上电流行波的流动方向是电压行波前进的方向。规定电流的正方向与距离坐标X的正方向一致。显然,正向电流行波流动方向与距离坐标方向一致,为正极性,图2.3.a;而反向电流行波流动方向与距离坐标方向相反,为负极性,图2.3.b。
    电缆的波阻抗与电缆本身的结构与绝缘介质及导体材料有关,而与电缆的长度无关,即使很小一段电缆,它的波阻抗也处处相等。波阻抗是电缆中一对正向或反向电压、电流波之间的幅值之比,而不是任一点电压、电流瞬间幅值之比,因为电缆任一点电压、电流的瞬时值,是通过该点的许多个正向与反向电压、电流行波相迭加而形成的。
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