ления, нахождением отклика системы на импульсную или единичную функцию с последующей их сверткой.

Обратимся к форме наведенного в линии связи сигнала. Поскольку иаводра от магнитного и электрического полей пропорциональна производной по времени от приложенного поля, то это в конечном итоге и определяет форму наведенного сигнала для электрически коротких линий.

В случае воздействия МЭМП на электрически длинные линии связи форма помехи в их нагрузках определяется суммой наведенных сигналов во всех дифференциальных участках линии. Временная задержка между вкладом каждого из этих участков и нагрузкой линии приводит к интегрированию наведенного сигнала. Так как наводка от магнитного и электрического полей была первоначально пропорциональна производной от приложенного поля, то форма выходного сигнала, определяе.мая суммированием или интегрированием, должна воспроизводить первоначальную форму сигнала.

Необходимо также отметить еще один важный аспект, вытекающий из теории электромагнитного влияния и связанный с процессами перераспределения энергии между электрическими цепями. В соответствии с общей теорией элект ромагнитного влияния между цепями электромагнитная связь между ними характеризуется двумя параметрами [10]: проводимостью электрической связи (электрической связью) У12, которая численно равна- отнощению тока /гэ, индуцируемого в цепи, подверженной влиянию, к напряжению Oi во влияющей цепи и имеющей размерность См/м; сопротивлением магнитной связи (магнитной связью) Zi2, которое численно равно отношению ЭДС £2, индуцируемой в подверженной влиянию цепи, к току h во влияющей цепи и имеет размерность Ом/м.

При наличии произвольного числа (в общем случае п) взаимовлияющих цепей решение задачи сводится к интегрированию системы телеграфных уравнений:

dx dii

(3.6)

где ii, Oi-ток и напряжение в цепи i; h. Ok -то же, в цепи k; Zaj- -сопротивление магнитной связи между цепями k и i; Yhi - проводимость электрической связи между цепями k и /; Yu - собственная комплексная проводимость единицы длины цепи i; 2ц - собственное комплексное сопротивление единицы длины цепи {.

В общем виде при произвольном числе цепей в линии, различных параметрах каждой цепи, их произвольных нагрузочных сопротивлениях и других общих условиях решение системы уравнений (3.6) связано с большими математи-ческимл трудностями. Однако на практике такие общие условия встречаются довольно редко. Как правило, число влияющих и подверженных влиянию цепей ограничено. В связи с этим влияющие н подверженные влиянию цепи могут быть разбиты на одиночные группы, каждая из которых впоследствии заменяется одной эквивалентной цепью.

Такой подход, с одной стороны, позволяет существенно упростить решение поставленной задачи и свести ее к рассмотрению более простой системы влия-

Воздух вемля

ия друг на друга только двух электрических цепей, а с другой - подстановкой Б полученное решение реальных параметров электрической и магнитной связи между системой влияющих и подверженных влиянию цепей вернуться к реальной, более сложной системе. Описанные электромагнитные связи источника излучения и линий будут существенно нарушены при расположении линий свя-

о о о=,.г,= Рис. 3.2. Подземная линия связи

Подземные линии связи. Как было показано, на цепи воздушных линий связи оказывают влияние как электрические, так и магнитные поля источников. На цепи подземных линий из-за проводящих свойств окружающего кабель пространства (земли) в основном оказывают влияние магнитное поле и факторы, являющиеся следствием его взаимодействия с проводящей землей. Силовые линии электрического поля практически экранируются проводящей поверхностью земли.

Рассмотрим более подробно электромагнитное влияние на подземную линию связи (кабель), помещенную в землю на глубину d (рис. 3.2). В этом случае на кабель действуют: продольная составляющая напряженности электрического поля Ёах, являющаяся частью тангенциальной составляющей электрического поля источника и проникающая в землю; тангенциальное электрическое поле , возникающее на поверхности земли при взаимодействии с ее проводящей поверхностью напряженности магнитного поля источника, и напряженность магнитного поля Йэ х- При этом из за слабого затухания электромагнитных полей в толще земли и относительной малой глубины d закладки кабеля воздействующие на кабель значения Ёзх, и /?з г выбирают соответствующими их значениям иа поверхности земли.

Для типичных почв значение тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности земли при взаимодействии электромагнит-иой волны излучения с ее проводящей поверхностью удваивается, в то время как значение напряженности тангенциального электрического поля составляет сотые доли от напряженности электрического поля в свободном пространстве. В случае квазистационарного приближения напряженность магнитного поля над поверхностью земли и на ее поверхности практически одинакова, а яапряженность электрического поля в толще земли можно принять равной нулю. Напряженность электричеокого поля Ё. определяется из выражения (3.2) и значительно превышает по величине Ёз х-

Если учесть, что яа кабель с металлической оболочкой, лишенный изоляции и имеющий хорошую гальваническую связь с окружающей средой (землей), магнитное поле Йз X практически е оказывает влияния, а влиянием магнитного поля на кабельную линию связи с диэлектрической защитной оболочкой из-за малой ее толщины можно пренебречь, то основным фактором, влияющим на подземные линии связи, оказывается продольная по отношению к кабелю составляющая электрического лоля Ё.

Таким образом, для описания процессов в подземной линии связи в системе дифференциальных уравнений (3.1) необходимо из всех внешних факторов.

оказывающих электромагиитное влияние, оставить только параметр, связанный с взаимодействием магнитного поля источника с проводящей землей, 1. е. £ft,.

В случае электромагнитного взаимодействия электрических цепей, одной из которых является подземная линия связи, картина иная. Здесь пренебрегать влиянием магнитного поля на подземную цепь нельзя, так как оно теперь охватывает на длине сближения проложенный параллельно влияющей цепи кабель и индуцирует в нем ЭДС. В остальном картина аналогична ранее описанной, и для решения поставленной задачи в системе дифференциальных уравнений (3.6) проводимость электрической связи Уа, i,необходимо положить равной нулю.

Исходя из изложенного можно заключить, что при прочих равных условиях из-за экранирующих свойств земли значения наведенных напряжений -и токов на подземных линиях связи всегда меньше, чём на воздушных.

3.1.2. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНИЯХ СВЯЗИ

Электромагнитное (взаимодействие электрически длинных линий с МЭМП сопровождается волновыми процессами, обусловленными разделением и перемещением индуцируемых в линиях зарядов. Как известно из теории длинных линий, с момента освобождения индуцируемых зарядов по линии распространяются волны напряжения и тока, которые сохраняют в процессе своего распространения форму, ослабляясь по амплитуде.

Если, предположить, что это ослабление мало, то можно использовать для расчета напряжения на нагрузке 2, включенной в конце линии без потерь, известную из курса теоретических основ электротехники схему замещения (рис. 3.3), в которой ЭДС источника равна удвоенному напряжению падающей волны, внутреннее сопротивление источника равно волновому сопротивлению линии Zb и к зажимам источника подключено сопротивление Z. Если Z{p) записано в операторной форме, то изображение падения напряжения на нем

t/a (Р) = 2t/i (р) Z {p)l[Z (р) -f- 2в], (3.7)

где Ui(p)-изображение напряжения падающей волны.

Прн взаимодействии падающей волны напряжения с нагрузкой лииин происходит ее отражение. Изображение отраженной волны напряжения, которая движется в противоположном по сравнению с падающей волной направлеиии, имеет вид

t/o P (Р) = VI (р) - Vi (р) Ui (р) [Z (р) -гв] / [Z (р) + гв]. (3.8)

Рис. 8.8. К пояснению исследования волновых процессов в линиях связи:

о -физическая модель; б -схема замещения