用数值方法计算同轴电缆泄漏电感.PDF

Vip信息第25卷第3期，铁路科学Vo1.25，2003年6月3日，中国铁道科学杂志2003年6月货号: 1001--8360（2003）03-0065-04泄漏同轴电缆电感的数值方法舒林，石华，王俊宏（北方交通大学光波技术学院，北京100044））摘要: 泄漏的同轴电缆结构看似简单，但要准确计算其电容电感并不容易. 在先前的工作中，我们给出了泄漏同轴电缆电容的精确计算方法. 本文给出了泄漏同轴电缆电感的数值计算方法，并研究了泄漏电缆电感与泄漏电缆外导体上的间隙角之间的关系. 在此基础上，结合现有的计算电缆泄漏电容的数值方法，可以获得更准确的泄漏同轴电缆特性阻抗及其与槽角变化的关系曲线. 关键词: 泄漏同轴电缆电感;特征阻抗中国图片分类号: O441.4文件标识码: A用数值方法计算泄漏同轴电缆的电感数舒琳，石华，王俊红（北方交通大学光波技术研究所，北京100044），但是电容和电感的计算并不那么容易. 在以前的工作中，我们提出了一种方法，该方法可以准确地确定同轴电缆的不合格性能. 在本文中，提出了一种可用于正确计算泄漏同轴电缆电感的方法. 通过使用该方法，可以容易地研究电感和同轴电缆的槽角之间的关系. 将该方法与为电容计算所建议的先前数字方法相结合，即可获得特性阻抗与泄漏同轴电缆的槽角之间的关系. 关键词: 1同轴电缆；电感;特性阻抗0简介1理论和方法泄漏同轴电缆尽管结构看起来很简单，但方形泄漏电缆的外导体有两种典型的结构r9来分析间隙. ]电气参数并不容易.

到目前为止，已经提出了几个连续性缺口，如图1（a）所示. 另一个是周期性的差距. 节目. 对于第二种结构，如果间隙较长，则可以将其视为将第一种方法与解析方法结合起来的混合方法. 泄漏电缆的电路结构和闭合结构周期性地连接]，如果间隙短，则计算是相同的，并且难以使用分析方法. 目前情况更为复杂. 本文主要研究第一种结构. 泄漏电缆的电容，电感和特性阻抗的计算方法很少，该电缆广泛用于地铁隧道. 这些参数在泄漏电缆的设计中很重要. 过去，人们通常使用近似方法或实验方法[6-83]来获取泄漏电缆的某些参数. 本文提出了一种解决泄漏电缆电感的数值方法. 结合（a）连续间隙（b）周期性间隙泄漏电容的数值解，可以获得泄漏电缆的特性电阻. 图1泄漏电缆间隙的典型结构它为泄漏电缆的电气参数设计提供了有效的方法. 收稿时间: 2002-12-16；修订: 2003-02-21在分析过程中，连续间隙泄漏电缆可以视为无限长. 因此，该基金项目是: 国家自然科学基金），女，湖南舒浦，博士.

将问题查找为二维问题. 考虑到泄漏电缆的工作频率远低于《威普信息66铁路期刊》第25期的相应同轴电缆的截止频率，因此可以通过公式（1）和（ 3）. 漏电缆的电感是由内外绍解决的. 实际上，当泄漏电缆的工作频率较低时，其电容和电感会分组，并且内部导体产生的电感可以视为均匀分布，这几乎与静态电容电感相同. 对于制造商而言，主要在内部导体上产生的电流（在准静态条件下，间隙还与泄漏电缆的静态电容和电感有关. 电流分布的影响很小），为L英里I — . r—dr—1n（b / a）（4）外导体产生的电感为L—-f—（5）这里的关键是求解H: . （A）根据图2（b）所示的结构坐标求出磁感应强度Co的分布形式. 本文的结构坐标dH: dH〜cos0如图2（a）所示，计算出电流元素d在P点产生的总磁场. 泄漏电缆的内外导体之间的磁感应强度B的分布形式为dH f_ dI J，dI（7）-1. 泄漏电缆的单位长度电感主要由内导体和外导体组成，其中R是从d到P的距离； J是外部导体之间电流密度的确定度，它等于除外部导体宽度之外的总电流，即L-（1）“其中”是指两个导体之间每单位长度的总磁通量. 内部和外部导体，以及内部或外部导体上的总电流.

图2中的三角形关系是从电磁理论中得知的. 泄漏电缆的内导体和外导体之间的任何表面元素dSdl-6d（9）上的磁通量为cos（10）d-B·〜dS- BZ. dr（2）R-r + b-2rbcos（n-∞）（11）其中，dS处的磁感应强度；五是dS的法向单位向量. 将式（7）〜（11）代入式（6）中. B是B在五个方向上的组成部分； z. 泄漏电缆的长度； r是从dS到轴的距离. ; ‘本文寻求的是泄漏电缆每单位长度的电感架设漏泄同轴电缆地下无衬砌什么意思，因此设z. 1b 2brcos（（12）m. 在泄漏电缆的对称平面（由PQ连接和泄漏电缆轴线r +-7r-∞形成的平面）中选择dS，为便于计算， -根据公式（5），最终外导体的电感为-47r×10_. H / m. 总磁通量为L 1. H-rQ. r6. r61-IB·，ldr-IoH· 9dr—IoHdr—Jff —三个2 —！两个ddr（13）r6. J / 2 r + b-2brcos（7r-），... Io（H; + H;）dr- +，（3）总和J的电感为: 其中a和b是内导体和外导体的半径； H.

是沿PQ线上的L L + L（14）点P方向的磁场（法向分量）； H;和H; L的表达式由H的内导体和外导体离散化；分别沿PQ分为N段，由内，外导体上的电流产生的磁通量沿周长均匀. 分成M段，得到离散电感. 解的表达式是1 NM，依此类推. △Vip信息阶段3泄漏同轴电缆电感的数值方法67.通过公式（15）选择适当的线段，以准确计算连续缝. 程度的关系曲线如图4所示. 漏电电缆的电感. 2结果与分析计算中使用的泄漏电缆的结构参数为a = 8mm，b-1'. 2 21mm，这是一些当前制造商产品的结构参数. 对于不带槽的同轴电缆，可以从解析公式中获得电感值. 可以与上述参数对应的电感的理论值为1.9301618×1OH. 使用公式（15），取不同的M和N来计算无缝同轴电缆（即Ga-O）的电感值，得到表1中列出了一系列值. 表1还显示了通过与理论值比较而获得的相对误差. 槽角（. ）表1随着网眼数的增加，泄漏电缆电感的收敛（相对误差）图4图3和图4显示了单位长度电容与间隙开口角之间的关系，并使用了特性阻抗公式Z—v〜E / c，我们可以得到间隙对泄漏电缆特性阻抗的影响，如图5所示.

Sheng Qiu从表1中可以看出，随着径向和圆周方向上段数的增加（即网格加密），计算精度继续提高，表明计算是收敛的. 由于计算总量不是很大，因此选择M-3000和N-2000进行以下计算. 此时，Ar =（bn）/2000-6.5×10～m，△≤2，〜b / 3000〜4.4×10 m（M为常数，气隙角为方形，（. ）. 越大，△越小）. 图3显示了间隙开度角对电感的影响. 从图3中可以看出，泄漏电缆的特性阻抗与间隙张开角之间的关系如图5所示. 随着间隙的增加，泄漏电缆的电感也随之增加. 从图5可以看出，当间隙角小于4O时. 当角度较小时，特性阻抗变化几乎是线性的. 虽然不大，但是随着间隙打开角度的增加，特性阻抗也会迅速增加. 当间隙角超过9O时. 特性阻抗相对于间隙开口角几乎线性增加. 3结论本文提出了一种数值方法来解决泄漏电缆的电感. 该方法可以准确地获得连续缝隙泄漏同轴电缆的电感. 结合已公开的泄漏同轴电容的计算方法[9]，理论上可以准确地解决具有不同结构的泄漏电缆的电容，电感，特性阻抗和传播常数，从而为泄漏电缆电气结构的设计提供了有效的手段. 在现有文献中很少.

本文的结果表明，随着泄漏电缆的间隙打开角度的增加，泄漏电缆的电感会增加，而电容会减小. 每单位长度的电感与间隙开口角之间的关系很小，而泄漏电缆的特性阻抗却增加了. 的. 因此，为了保持在[9]中提出的有限阻抗方法来解决上述泄漏阻抗，可以在增加间隙开口角的同时适当地增加内部电容. 网格划分与文献[9]一致，得到电容和槽角导体的半径. 韦浦资讯68铁道学报25.多角度多槽同轴参考的特性: 电缆使用力矩法[J]. IEEETrans. 于MTT，1998年3月，M TT-46: 269-279. I-1-]王建华，Meik K.带周期槽的渗漏同轴电缆的理论与分析[J]. IEEE Trans. OnAP，E6] Lienard M，MariagePH，VandammeJ，Degauque P. Ra-Dec. 2001，49（12）: 1723-1732. 电磁波的局限性在于使用辐射电缆: 理论和实验研究“ [A”]. 在: 继续— EzqWangJH，Meik K.带周期槽的有叶同轴电缆的设计fJ]. RadioScience，2002，37.IEEEVehicularTechnologyConference-Ic]. 1994，E3]王建华. 可调耦合泄漏同轴电缆2: 93_8—941. 复杂环境下的移动通信损耗[E7]王俊红，简水生. 泄漏同轴电缆的辐射方向图及其高阶模分析[J]. IEEE]作者. 报告标题I-R]. 出版地: 出版者，[序列号]作者. 标题（条）名[D]. 保存位置: 保存单个版本Year. 页码. 位，一年. 引文开始或结束的页码. [1]朱家和，韩T. 铁路断面通过能力的计算方法[1]党建武. 组合优化问题的神经网络方法研究I-R]. 北京: 铁道部交通运输研究院ED]. 成都: 西南交通大学，1996.20-经济研究所，1989.34.25. （9）电子文献（5）专利文献[No]主要负责的人. 电子文献标题[电子文献和[序列号]专利所有者. 标题EP]. 专利国家: 专利载体类型识别]. 可以获取电子文献的来源，该文献以El. 获取地址，发布或更新日期/参考日期（任何[1]曾德超. 正常速度高速通用优化犁EP. 在中国特别选择）. 李1，1986-11-13. [1]王明亮. （6）中国学术期刊标准化[EB / OL]的技术标准体系工程进展. http: // www. ca-[序列号]标准代码（标准序列号出版一年），标准名称icd. edu. cn / pub / wm1. txt / 980810—2. html，称为Es]. 1998—08—16 / 1998—10—04. [1] GBJ111-87，《铁路工程抗震设计规范》. [2]万锦. 《中国大学学报》摘要（1983—（7）《报》 1993）. 英文版EDB / CD]. 北京: 中国百科全书[序列号]文件标题[N]. 报纸名称，念一泉图书出版社，1996年. 第一本El（版本）. （10）其他不确定类型的文献[1]李四光. 中国地震的特征[N]. 人民El报纸，[序列号]主要负责人. 文件标题[z]. 出版地点: 1988年8月2日出版（4）. 作者，出版年. （8）科技报告

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