چرا 50 اهم؟ (ماکزیمم توان قابل انتقال)

مقدار بیشینه توان قابل در کابل کواکسیال با ولتاژ شکست دی الکتریک کابل رابطه دارد. ممکن است بخواهید فاصله بین هادی داخلی کابل کواکسیال و هادی خارجی (شیلد) را افزایش دید تا از آرک الکتریکی جلوگیری کنید. بنابراین ممکن است تصمیم بگیرید که هادی داخلی را تا جایی که می توانید نازک می کنید، ولی این روش اشتباهی است. توزیع میدان الکتریکی ماکزیمم در کابل کواکسیال کاملا متفاوت با رساناهایی با دو صفحه موازی است. در زیر معادله "بهبود میدان" وجود دارد که بیانگر میزان تفاوت نسبت به صفحات موازی است:

Beta=(a/r)/[ln(1+a/r)]

a مقدار gap بین رساناها و r شعاع رسانای داخلی است. این رابطه از کتاب گیلمر گرفته شده است. در این جا نیز باید امپدانس مشخصه را در نظر بگیرید زیرا توان با رابطه V^2/z0 بیان می گردد.

یک راه برای محاسبه ماکزیمم توان قابل انتقال فرض کردن یک میدان الکتریکی بحرانی بوده که اگر فراتر از آن برم، شکست الکتریکی رخ می دهد. ما در اینجا مقدار 100هزار ولت بر متر را انتخاب می کنیم. سپس میدان الکتریکی ای که باید در gap ایجاد شود را بدون توجه به ساختار کابل کواکسیال (فرض می کنیم رسانای داخلی و خارجی صفحات موازی هستند)، محاسبه می کنیم. سپس  از معادله "بهبود میدان" در بالا (که مقداری بزرگتر از 1 است) استفاده می کنیم. پس توان بیشینه برابر با مقدار Vcritical^2/2*z0 خواهد بود. عدد 2 در مخرج به این دلیل است که Vcritical یک مقدار بیشینه است و نه مقدار rms.

بهترین انتقال توان در امپدانس مشخصه 30 اهم اتفاق می افتد. 

ولتاژ شکست یک کابل کواکسیال با دی الکتریک هوا تابعی از فشار اتمسفر (یا ارتفاع)، دما، رطوبت، و حتی صافی سطح است. حال مسئله این است که چگونه می توانیم قابلیت های توانی کابل کواکسیال را افزایش دهیم. می توانیم به راحتی یک دی الکتریک مانند PTFE مقدار ولتاژ بسیار بالاتر از ولتاژ شکست هوا به ضریب 10 و یا بیشتر خواهد شد. 

مقدار میانی 50 اهم: میانگین حسابی بین 30 اهم (بهترین قابلیت توانی) و 77 اهم (کمترین تلفات انتقالی) برابر با مقدار 53.5 و واسطه هندسی 48 است. بنابرین انتخاب 50 اهم مصالحه ای بین قابلیت انتقال توان و تلفات سیگنال بر واحد طول برای دی الکتریک هوا است. 

کانال تلگرام

صفحه Linkedin