Методическое пособие к дисциплине «Специальная технология» (стр. 6 )

Рисунок 2.2.Телефонный тракт с двухпроводными линейными и станционными участками.

Стремление повысить исп-е физических воздушных и каб-х СЛ большой протяжённости приводит к необходимости введения многоканальных СП, требующих перехода с 2хпр-й линии на 4хпр-й телефонный канал.

Электромагнитный телефон

Конструкция телефона (рис. 2.3, а) состоит из постоянного магнита 1, полюсных надставок 2, на которых размещаются обмотки 4, и мембраны 3.

Постоянный магнит обеспечивает неискаженное преобразование электрических колебаний в звуковые. При этом индукция постоянного магнита примерно в 1000 раз должна превышать амплитудное значение переменной магнитной индукции, создаваемой током, протекающим в обмотках телефона.

Пример устройства капсюльного телефона ТК-67 представлен на рис. 2.3, б, который содержит пластмассовый корпус 1, постоянный магнит 2, полюсные надставки 3 и обмотки 4, образующие магнитную систему. Поверх магнитной системы находятся защитная прокладка 5 и мембрана 6,прижимаемые краями крышки 7.

а
б

Рис. 2.3. Электромагнитный телефон: а – конструкция
телефона; б – устройство телефонного капсюля ТК-67

Частотная характеристика чувствительности телефона зависит от его конструкции. В телефонном капсюле для выравнивания частотной характеристики предусмотрена прокладка 5 с технологическими отверстиями.

Громкоговорители

По системе излучения различают диффузорные электродинамические (рис. 2.4, а) и рупорные (рис. 2.4, б) громкоговорители.

В диффузорных громкоговорителях в качестве излучателя применяется диффузор 3 в виде конуса. Магнитная система состоит из постоянного магнита 1 с фланцами 4 и 7, а также сердечника 6. Ток в подвижную катушку 5 вводится через гибкий держатель 2.

Рупорный громкоговоритель содержит излучающий рупор 2 в виде металлической трубы с переменным сечением, окончание которой связано со звуковой катушкой 1.

Излучаемая катушкой энергия концентрируется по оси рупора.

Громкоговорители характеризуются мощностью излучения и коэффициентом полезного действия.

а	б

Рис. 2.4. Громкоговорители: а – диффузные электродинамические; б – рупорные

2.4.1. Угольный микрофон

В угольном микрофоне при воздействии на мембрану звуковых колебаний меняется плотность угольного порошка и как следствие его сопротивление.

Применяются микрофоны с разным сопротивлением от низкоомных (30…80 Ом) до высокоомных (100…260 Ом) и током питания 80 или 25 мА соответственно.

 На рис. 2.5 показана конструкция микрофонного капсюля МК-16. Этот капсюль содержит металлический корпус 3 с камерой 1, неподвижный электрод на пластмассовом держателе 10, диафрагму 6 с прикрепленным электродом 2, неподвижный электрод 11 в изоляционной втулке, кольцо 5 с отверстием 4, крышку 7 с отверстиями 8.

а	б

Рис. 2.5 Микрофонный капсюль МК-16: а – устройство;
б – амплитудно-частотная характеристика

Применение угольной камеры в виде полусфер обеспечивает более независимое сопротивление микрофона в зависимости от пространственного положения.

Электродинамические микрофоны

Электродинамические микрофоны подразделяются по типу подвижной системы на катушечные и ленточные.

Катушечный микрофон (рис. 2.6, а) состоит из постоянного магнита 2 и стержневого магнитопровода 1 с фланцами 4. Подвижная катушка 3 связана с мембраной 5, имеющей отверстия 6. При воздействии звуковых колебаний на мембрану происходит перемещение катушки в магнитном поле, что вызывает появление электродвижущей силы.

Ленточный микрофон (рис. 2.6, б) имеет полюсные наконечники постоянного магнита 2, между которыми подвешена подвижная лента 1. Специальный наконечник 5 образует полость 6, а дуга магнита 2 ограничивает другую полость 3.

Через щели 4 и 7 звуковые колебания создают перемещения ленты, выполняющей функции мембраны, и в ней индуцируется электродвижущая сила.

а	б

Рис. 2.6. Электродинамические микрофоны: а – катушечный; б – ленточный

Схемы питания телефонных аппаратов

В телефонном аппарате необходимо питать микрофон. Находят применение схемы, построенные по системам питания от местной батареи (МБ) или от центральной батареи (ЦБ).

Схема телефонной передачи по системе МБ (рис. 2.7, а). В каждом телефонном аппарате имеется собственный источник питания микрофона, называемый местной батареей GВ. Обычно в качестве источника используются два сухих элемента общим напряжением примерно 3 В. Ток питания микрофона в этой схеме не зависит от длины линии, а определяется сопротивлениями микрофона BM и обмотки трансформатора Т. Для разделения тока питания (постоянного) и разговорного тока (переменного) служит трансформатор Т. Поэтому по обмотке электромагнитного телефона ВF постоянный ток, питающий микрофон, не проходит.

Для увеличения отдачи микрофона подбирают отношение витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, ориентируясь на абонентскую линию средней длины.

При отсутствии разговора через оба микрофона проходит постоянный ток от местных батарей. При разговоре звуковые волны воздействуют на микрофон, и в цепи появляется пульсирующий ток.

Большим недостатком рассмотренной схемы является необходимость иметь источник питания микрофона в каждом телефонном аппарате. Требуется регулярная проверка напряжения батарей, периодическая их замена.

а
б

Рис. 2.7 Схемы питания телефонного аппарата: а – МБ; б – ЦБ

Схема телефонной передачи по системе ЦБ (рис. 3.1, б). Здесь в отличие от схемы передачи по системе МБ в местную цепь включены не микрофоны, а электромагнитные телефоны. Микрофоны включены непосредственно в двухпроводную линию, что позволило отказаться от источников местного питания и заменить их общей для всех абонентов центральной батареей GВ. Батарея устанавливается в специальном помещении на центральной телефонной станции ЦТС. Она собирается из кислотных или щелочных аккумуляторов и имеет обычно напряжение 60 В. Аккумуляторы могут работать многие годы без замены, так как постоянно подзаряжаются через выпрямитель от сети переменного тока.

Схема телефонной передачи по системе ЦБ имеет некоторые особенности. Например, угольный микрофон должен быть высокоомным. Это объясняется тем, что двухпроводная линия, особенно кабельная, обладает большим сопротивлением и является частью нагрузки микрофона.
В отличие от схемы передачи по системе МБ здесь ток питания микрофона будет изменяться в зависимости от длины абонентской линии. Применение высокоомных микрофонов уменьшает эту зависимость. Одновременно увеличивается мощность, отдаваемая в линию.

2.2

2.2.1РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В КАБЕЛЕ

Совокупность электрического и магнитного полей, распростра­няющихся вдоль линии с определенной скоростью, называют элек­тромагнитной волной. На всем пути, проходимом электромагнитной волной, энергия электрического поля Wэ равна энергии магнитного поля WM. Энергия магнитного поля может переходить в энергию электрического поля и наоборот. При передаче по цепи энергии вы­сокочастотных колебаний плотность тока увеличивается к поверхно­сти токопроводящей жилы кабеля, причем чем выше частота, тем сильнее эффект вытеснения тока на поверхность жилы. Электромаг­нитная энергия при передаче по цепи сосредоточивается в основном в изоляции, окружающей жилу, поэтому при передаче сигналов свя­зи по жилам кабеля носителем высокочастотной магнитной энергии являются не жилы кабелей, а окружающая их среда. Жилы кабеля лишь задают направление движения энергии. Благодаря жилам ка­беля электромагнитная энергия не рассеивается во все стороны, а движется вдоль линии.

2.2.2 Первичные параметры передачи

Измерение Rшл, Rиз, С, Rасс. Измерительные приборы ПЕРВИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧИ Электрические свойства линий свя­зи и качество передачи по ним пол­ностью характеризуются первичными параметрами передачи: активным со­противлением R, индуктивностью L, емкостью С, проводимостью изоляции G. Эти параметры не зависят от на­пряжения и передаваемого тока, а определяются лишь конструкцией ли­нии, используемыми материалами и частотой тока. По физической природе параметры линии аналогичны параметрам элек­трических контуров, составленных из элементов R, L, С. Разница лишь в том, что в контурах эти параметры являются сосредоточенными, а в ли­ниях они равномерно распределены по всей их длине. Принято опреде­лять параметры линий связи на 1 км длины. На рис. 18.1 представлена экви­валентная схема участка цепи связи. Здесь включенные последовательно R и L (продольные) образуют суммар­ное сопротивление Z=R+jωL, a G и С (поперечные) —суммарную прово­димость Y=G+jωC. Параметры R и L характеризуют процессы в металлических частях ли­нии (проводники, экраны, оболочки), параметры G и С — процессы в ди­электрике (изоляция кабеля, изоля­торы воздушных линий). При прохождении сигналов связи по линии уменьшаются напряжение и ток, так что мощность сигнала, про­ходящего в конец линии, существенно меньше начальной. Рис. 18.1. Эквивалентная схема цепи связи R и G обус­ловливают потери энергии: первый— потери на тепло в проводниках и дру­гих металлических частях (экран, обо­лочка, броня), второй — потери в изо­ляции. Если бы удалось создать ли­нию с проводниками, обладающими сверхпроводимостью (R =0) и идеаль­ной изоляцией (G=0), то передача электромагнитной энергии по такой линии проходила бы без потерь. Активное сопротивление цепи R складывается из сопротивления про­водников самой цепи и дополнитель­ного сопротивления, обусловленного потерями в окружающих металличе­ских частях кабеля (соседние провод­ники, экран, оболочка, броня). При расчете активного сопротивления обычно суммируются сопротивление цепи постоянному току (Ro) и пере­менному току (R~): R=Ro-R~. Сопротивление цепи зависит от ма­териала, диаметра, длины проводни­ков и наличия окружающих металли­ческих масс и измеряется в омах на километр (Ом/км). Индуктивность цепи L обусловлена появлением (индуцированием) электродвижущей силы (ЭДС) при изме­нении магнитного потока. При этом индуцированная ЭДС может быть вы­звана как изменением магнитного по­тока в соседней цепи (взаимоиндук­ция), так и — в собственной цепи (са­моиндукция) . Индуктивность цепи складывается из внутренней индуктивности самих проводников и внешней индуктивно­сти, обусловленной внешним магнит­ным потоком. L=Lвт+Lвш Индуктивность цепи зависит от материала, размеров проводников и расстояния между ними. С ростом частоты передаваемого тока уменьшается внутренняя индуктивность. Внешняя индуктивность остается постоянно: Индуктивность измеряется в миллигенри на километр (мГн/км). Емкость цепи С — аналогична емкости конденсатора, у которого обкладками служат поверхности провод ков, а диэлектриком — изоляционный материал. Емкость выражается отношением количества электричества напряжению: С= Q/U. Емкость цепи зависит от диаметра проводников, расстояния между ми, свойств изоляционного матери и близости соседних металлических масс. Емкость практически постоянна в очень широком диапазоне частот В кабельной технике емкость цепи принято называть рабочей емкостью в отличие от частичных емкостей, т. е. емкостей между любыми отдельными жилами и жилами — оболочкой кабеля. Емкость цепи измеряется в нанофарадах на км (нФ/км). Проводимость изоляции G xapaктеризует качество изоляции проводников цепи (диэлектрик кабеля, материал изоляторов). Под проводимое изоляции понимается явление частичной электропроводимости изоляционных материалов, в результате часть передаваемой по цепи энергии рассеивается в диэлектрике, т. е. происходит утечка тока. Проводимость изоляции складывается из проводимостей изоляции постоянному (Go) и переменному току (G~): G=G0+ G~ Проводимость изоляции постоянному току обратно пропорциональна величине сопротивления изоляции (Rиз), Go=1/Rиз Проводимость изоляции переменному току растет с увеличением частоты и существенно зависит качества диэлектрика — тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ), т. е. G~=ωCtg δ В результате проводимость изоляции определяется следующей формуле Обычно величина GO=1/ Rиз — мала, поскольку сопротивление изоляции нормируется 1000—10000 МОм-км. Проводимость изоляции измеряется сименсах на километр (См/км). первичные параметры передачи (R, L, С, G) от диаметра и материала проводников, расстояния между ними, изоляции, частоты и температуры.