Розробка моделі впливу структурно-технологічних неоднорідностей на втрати електромагнітної енергії в кабелях на основі витої пари

Автор(и)

  • Ганна Вікторівна Безпрозванних Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна https://orcid.org/0000-0002-9584-3611
  • Олег Анатолійович Пушкар Науково-виробниче підприємство «Алай», Україна https://orcid.org/0009-0004-8596-6855

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.281013

Ключові слова:

вита пара, технологічні неоднорідності, електричне поле, електромагнітна енергія, спінена ізоляція

Анотація

Об΄єктом проведених досліджень були кабелі на основі витої пари різного конструктивного виконання. Проблема появи додаткових втрат електромагнітної енергії пов΄язана зі структурно-технологічними неоднорідностями на технологічній стадії виготовлення кабелів. Обгрунтовано вплив робочої ємності витої пари на втрати енергії у кабелях. Запропоновано методологію чисельного розрахунку електричного поля за умови наявності еліптичності конструктивних елементів витої пари. Це дозволило визначити спотворення електричного поля та вплив неоднорідностей на робочу ємність витої пари різного конструктивного виконання.

Зокрема показано, що для екранованих конструкцій з суцільною полімерною ізоляцією в більшій мірі спостерігається спотворення електричного поля та зростання робочої ємності. Наголошено на необхідності пошуку технологічних рішень щодо зменшення впливу еліптичності екрану на ємність кабелю. Підтверджено ефективність регулювання ємності за умови наявності неоднорідностей шляхом застосування спіненої ізоляції для зменшення втрат електромагнітної енергії в кабелі.

Встановлено ефект зменшення робочої ємності та зростання додаткових втрат при одночасному впливі еліптичності електричної ізоляції та захисної полімерної оболонки, що зумовлює необхідність налаштувань технологічного процесу при виготовленні крученої пари.

Прикладним аспектом використання отриманого результату є можливість вдосконалення типового технологічного процесу виготовлення витих пар для зменшення додаткових втрат електромагнітної енергії на завершальній технологічній стадії виготовлення кабелів.

Адекватність проведених чисельних досліджень підтверджено експериментальними залежностями коефіцієнту згасання та додаткових  втрат енергії неекранованого кабелю у діапазоні частоти до 100 МГц

Біографії авторів

Ганна Вікторівна Безпрозванних, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електроізоляційної та кабельної техніки

Олег Анатолійович Пушкар, Науково-виробниче підприємство «Алай»

Генеральний директор

Посилання

  1. Reynders, D., Wright, E. (2003). Practical TCP/IP and Ethernet Networking for Industry. Newnes. Available at: https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5806-5.X5000-5
  2. Oughton, E. J., Lehr, W. (2022). Surveying 5G Techno-Economic Research to Inform the Evaluation of 6G Wireless Technologies. IEEE Access, 10, 25237–25257. doi: https://doi.org/10.1109/access.2022.3153046
  3. Maes, J., Nuzman, C. J. (2015). The Past, Present, and Future of Copper Access. Bell Labs Technical Journal, 20, 1–10. doi: https://doi.org/10.15325/bltj.2015.2397851
  4. Lamparter, O., Fang, L., Bischoff, J.-C., Reitmann, M., Schwendener, R., Zasowski, T., Zhang, X. (2019). Multi-Gigabit over Copper Access Networks: Architectural Evolution and Techno-Economic Analysis. IEEE Communications Magazine, 57 (8), 22–27. doi: https://doi.org/10.1109/mcom.2019.1800847
  5. Global Shielded Twisted Pair Market Size, Share, And COVID-19 Impact Analysis, By Frequency (1 Khz-100 Mhz, 100 Mhz-500 Mhz, 500 Mhz-1,000 Mhz), By End-Use Industry (Telecommunication, Power Generation & Others), And By Region (North America, Europe, Asia-Pacific, South America, Middle East And Africa) Analysis And Forecast 2021 – 2030. Available at: https://www.sphericalinsights.com/reports/shielded-twisted-pair-market
  6. 3bp-2016 - IEEE Standard for Ethernet Amendment 4: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 1 Gb/s Operation over a Single Twisted-Pair Copper Cable. doi: https://doi.org/10.1109/ieeestd.2016.7564011
  7. Pushkar, O. A. (2022). Shliakhy zabezpechennia koefitsientu zghasannia u mezhakh normovanykh znachen kabeliv na osnovi odynokoi ekranovanoi kruchenoi pary dlia promyslovykh merezh Ethernet. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Seriya: Enerhetyka: nadiynist ta enerhoefektyvnist, 2 (5), 67–73. Available at: http://eree.khpi.edu.ua/article/view/268316
  8. Knobloch, A., Garbe, H., Karst, J. P. (1998). Shielded or unshielded twisted-pair for high speed data transmission? 1998 IEEE EMC Symposium. International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Symposium Record (Cat. No.98CH36253). doi: https://doi.org/10.1109/isemc.1998.750069
  9. Boiko, A. M., Bezprozvannykh, H. V. (2011). Obgruntuvannia tovshchyny izoliatsiyi vytykh ekranovanykh par strukturovanykh kabelnykh system. Visnyk NTU „KhPI”, 2, 21–35.
  10. Poltz, J. (2017). Attenuation of screened twisted pairs. The 66th IWCS International Cable Connectivity Symposium, 219–226. Available at: http://www.optem.com/paper-c23.php
  11. Besprozvannykh, A. V., Ignatenko, A. G. (2004). Optimizatsiya konstruktsii setevykh kabeley po koeffitsientu zatukhaniya v zone dopuskov geometricheskikh razmerov parametrov peredachi. Elektrotekhnika i elektromekhanika, 2, 8–10.
  12. Yoho, J. J., Riad, S. M., Muqaibel, A. H. (2021). Measurement and causal modelling of twisted pair copper cables. IET Science, Measurement & Technology, 15 (8), 645–652. doi: https://doi.org/10.1049/smt2.12065
  13. Baltag, O., Rosu, G., Rau, M. C. (2017). Magnetic field of parallel and twisted wire pairs. 2017 10th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE). doi: https://doi.org/10.1109/atee.2017.7905020
  14. Cho, Y.-S., Ro, J.-S., Chung, Y.-S., Cheon, C., Jung, H.-K. (2013). Investigation of Electromagnetic Field Coupling with Twisted Conducting Line by Expanded Chain Matrix. Journal of Electrical Engineering and Technology, 8 (2), 364–370. doi: https://doi.org/10.5370/jeet.2013.8.2.364
  15. Besprozvannykh, A. V., Ignatenko, A. G. (2004). Vliyanie skrutki serdechnika na parametry peredachi setevykh kabeley. Visnyk NTU „KhPI”, 7, 82–87.
  16. Spadacini, G., Pignari, S. A. (2013). Numerical Assessment of Radiated Susceptibility of Twisted-Wire Pairs With Random Nonuniform Twisting. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 55 (5), 956–964. doi: https://doi.org/10.1109/temc.2012.2235446
  17. Bezprozvannych, G. V., Pushkar, O. A. (2020). Increasing noise immunity of cables for fire protection systems. Electrical Engineering & Electromechanics, 4, 54–58. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2020.4.07
  18. Hassoun, F., Tarafi, R., Zeddam, A. (2006). Calculation of per-unit-length parameters for shielded and unshielded twisted pair cables. 2006 17th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility. doi: https://doi.org/10.1109/emczur.2006.214917
  19. Bezprozvannych, G. V., Kostiukov, I. A., Pushkar, O. A. (2021). Synthesis of constructive-technological decisions of regulation of working capacitance of cables of industrial networks. Electrical Engineering & Electromechanics, 1, 44–49. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2021.1.07
  20. CAPACITANCE 2000. SIKORA Technology to Perfection. Available at: https://sikora.net/en/products/capacitance2000/
  21. ZUMBACH. Available at: https://zumbach.com/
  22. Voloboev, V. P., Klymenko, V. P. (2020). The method of secondary sources in electrical engineering science and ill-conditioned matrices. Mathematical Machines and Systems, 4, 82–94. doi: https://doi.org/10.34121/1028-9763-2020-4-82-94
  23. Stadnik, I. P., Filippov, D. M. (2007). Metod SLAU rascheta staticheskikh ploskoparalel'nykh poley v kusochno-odnorodnykh sredakh (vtorichnye istochniki: prostoy sloy zaryadov; kusochno-postoyannaya i kusochno-lineynaya approksimatsii). Tekhnichna elektrodynamika, 6, 20–27.
  24. Eaton, J. W., Bateman, D., Hauberg, S., Wehbring, R. (2016). GNU Octave A high-level interactive language for numerical computations. Boston: MA. Available at: https://www.academia.edu/34640401/GNU_Octave_A_high_level_interactive_language_for_numerical_computations_Edition_4_for_Octave_version_4_2_1_Free_Your_Numbers
Розробка моделі впливу структурно-технологічних неоднорідностей на втрати електромагнітної енергії в кабелях на основі витої пари

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Безпрозванних, Г. В., & Пушкар, О. А. (2023). Розробка моделі впливу структурно-технологічних неоднорідностей на втрати електромагнітної енергії в кабелях на основі витої пари. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(5 (123), 52–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.281013

Номер

Том 3 № 5 (123) (2023): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Ganna Bezprozvannych, Oleg Pushkar

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.