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屏蔽二次电缆的建模仿真
为了揭示 VFTO 对二次电缆骚扰的耦合机制,本文基于多导体传输线法和场线耦合理论,提出了将屏蔽二次电缆分为芯线与屏蔽层、屏蔽层与铠装以及铠装与大地 3 个传输线系统,建立了 VFTO 经多个屏蔽层对二次电缆芯线进行耦合的仿真模型。
在建立耦合模型过程中,需要使用二次电缆的单位长参数矩阵和屏蔽层与芯线之间的转移阻抗、转移导纳。因此,有必要针对所使用二次电缆的宽频电气参数进行分析计算。转移阻抗和转移导纳是衡量屏蔽电缆屏蔽效果的 2 个重要参数,这二者的值越大,也就意味着电缆的屏蔽性能越差。飞鹤线缆
0~100MHz 的范围内,铜屏蔽层的转移阻抗值比钢带铠装转移阻抗值要小很多。铜屏蔽层的转移导纳计算值近似为 0,钢带铠装的转移导纳在 100MHz 时仅为 3.37102S/m 左右。
在 100MHz 以内,二次电缆的电导值在仿真计算中通常可不考虑。本文假设二次电缆为无损传输线,且处于均匀介质中。因此,本文只需求解屏蔽电缆的单位长电感矩阵 L 和单位长电容矩阵 C。本文结合文献[19, 21]中提出的经验公式法,对屏蔽电缆的单位长分布参数进行了仿真计算。
只考虑 4 条芯线与屏蔽层,将屏蔽层视为参考导体,且在计算时考虑芯线绝缘外皮的影响。利用经验公式计算得到单位长电容和单位长电感矩阵为1.
将屏蔽层和铠装的参数分别带入式(2),计算屏蔽层与铠装的转移导纳。计算时,由于屏蔽层能将屏蔽电缆的内部结构完全包裹起来,有 w00,则此时 Yt0。但是,由于铜屏蔽层为螺旋缠绕结构,在实际缠绕过程中,存在屏蔽层相互搭接所导致的孔缝结构,空间电磁场能从孔缝处透射入内部结构,因此,屏蔽层的转移导纳的实际值上并不为 0。
将仿真结果与实测结果进行对比可以看出,两者在幅值的变化趋势上保持了一致。由于课题组尚不具备三维测量 VFTO 空间激励场的条件,本文仿真条件中对入射角、方位角与极化角进行了假定,与实际激励场有偏差,因此现阶段还无法直接比对2 个结果的绝对值。本文正进一步使用测量仪器对屏蔽电缆的宽频电气参数进行准确测量[18,21],将测量结果用于耦合模型,并结合上述影响因素,对耦合模型进行修正与检验。



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