Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 42

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 42)

См. лекцию 10.183e.Z 0ФДля сохранения симметрии схемы генератора ёмкость С Н при последовательной настройке витка реализуется в виде двух последовательно включенных конденсаторов ёмкостью2 С Н каждый.Применение настройки витка усложняет элемент связи, но с этим приходится мириться, когда важны энергетические показатели генератора.При использовании петли связи с контуром из отрезка коаксиальной линии(рис.12.13,б) величину связи можно регулировать поворотом петли вокруг оси, проходящей через её плоскость, изменяя этим эффективную площадь петли S ЭФ , определяемуюсоотношениемS ЭФ  S cos ,где S - площадь петли связи;  - угол между плоскостью петли связи и плоскостью, проходящей через ось поворота петли и ось отрезка коаксиальной линии контура.Чем больше S ЭФ , тем сильнее связь (максимальная связь оказывается при совпадении плоскости петли с плоскостью, проходящей через оси коаксиальной линии контура иповорота петли; при развороте петли на 90° относительно названного положения связьстановится минимальной).Чем ближе петля связи размещается к пучности тока, то есть ближе к короткозамыкателю контура, тем сильнее связь.Длину петли связи  П , как и длину коротких витков В , обычно принимают: П   / 8.Увеличение длины петли связи сверх этой величины почти не меняет количества магнитных силовых линий, пронизывающих её плоскость, так как основной поток магнитныхсиловых линий сосредоточен в области пучности тока в отрезке контурной линии научастке (1/10…1/8)  .

Увеличение длины петли связи приводит к росту её индуктивностиLП , что затрудняет передачу в нагрузку требуемой мощности. Для компенсации индуктивного сопротивления петли связи используют настройку её при помощи ёмкости С Н ,реализуемой в виде конструктивно выполняемого конденсатора (рис.12.15,а) или ёмкостного шлейфа (рис.12.15,б, в).IФ Диэлектрик конденсатора СНаКороткозамкнутый шлейфбвРис.12.15В схемах (рис.12.15,а,б) используется последовательная настройка петли связи, а всхеме (рис.12.15,в) – параллельная настройка.

Необходимая величина ёмкости конденсатора настройки С Н рассчитывается, как и в случае короткого витка, из условия резонанса(**), в котором вместо индуктивности витка LВ следует учитывать индуктивность петлиLП .184Геометрическая длина короткозамкнутого шлейфа  Ш может быть найдена по формуле11 L  1 1 Z 11  arcctg  C Н Z 0 Ш   arcctg   0 Ш  ,arctg   П   arctg   L П  Z0Ш   C Н Z 0 Ш  где Z 0 Ш - волновое сопротивление линии шлейфа.Связь с помощью витков и петель связи используется в мощных генераторах, так какэти элементы связи практически не ухудшают электрическую прочность контура, будучирасположенными вблизи короткозамыкателя, то есть в точках с относительно малымидействующими напряжениями.Ш 1Кондуктивная связьПри кондуктивной связи с контуром полезная нагрузка подключается непосредственно к проводам отрезка линии контура в сечении х  СВ .Реализация кондуктивной связи в случае контуров из короткозамкнутых отрезковдвухпроводной и коаксиальной линий показана на рис.12.16.

Аналогично осуществляетсякондуктивная связь с контурами на основе разомкнутых отрезков линий.С0Фидер к нагрузкеUСВФидер к нагрузкеℓℓСВℓСВUСВбаРис.12.16Кондуктивная связь нагрузки с контуром применяется при фиксированной частотегенератора или при ёмкостной перестройке (настройке) контура. При перестройке контураизменением геометрической длины отрезка линии  кондуктивная связь оказывается неудобной, особенно в случае контуров из отрезков коаксиальных линий из-за создаваемыхею ограничений на перемещение поршня (короткозамыкателя) и невозможности регулировки связи.При кондуктивной связи фидер (нагрузка) подключается к контуру в сечении отрезкалинии, где напряжение равно необходимому для передачи в нагрузку (фидер) требуемоймощности.При согласовании фидера с нагрузкой в нём должна быть обеспечена бегущая волнанапряжения с амплитудойU М Ф  2 P~Ф Z 0Ф ,(12.32)где P~Ф - требуемая мощность в полезной нагрузке P~Ф  P~ Н  ; Z 0Ф - волновое сопротивление фидера, согласованного с полезной нагрузкой.11Следует из условия: входное сопротивление шлейфа из короткозамкнутого отрезка линииравно сопротивлению ёмкости конденсатора настройки j1/ C Н  j L П  .jZ 0 Ш tg Ш185Если принять, что подключение нагрузки (фидера) к контуру не изменяет закон распределения напряжения вдоль проводов отрезка линии контура, то подключать фидер кконтуру следует в сечении х  СВ , в котором напряжение U СВ равно требуемому на входефидера U М Ф (12.32).В случае короткозамкнутого отрезка линии контура согласно (12.12) при х  СВU СВ  U М sin СВ .(12.33)Напряжение на входе отрезка, соответствующее напряжению на выходе АЭ и равноенапряжению на ёмкости С0 , определяется (12.12) при х   , то естьU С  U MA, MK  E A, K  U M sin .0Соответственно, напряжение в сечении х  СВ (12.33)UCE A , KU MA, MKU СВ sin СВ sin СВ sin СВ .(12.34)sin sin sin Приравнивая (12.32) и (12.34), определяем положение точек подключения нагрузки(фидера) к контуру: 2 P~Ф Z 0Ф1sin  .СВ  arcsin(12.35) U MA,MKПри работе контура на высшем тоне СВ (12.35) можно изменить на целое число полуволн, принимая 2 P~Ф Z 0Ф1СВ  arcsinsin    N / 2.(12.36) U MA,MKКроме того, так как одно и то же значение sin  случается дважды в интервале полуволны рабочих колебаний, то можно также принимать 2 P~Ф Z 0Ф1sin  .(12.37)СВ  N / 2  arcsin U MA,MKВ (12.36), (12.37) N  n , где n – номер высшего рабочего тона КС.Для реализации выбирается удобное значение СВ из (12.35) – (12.37).

Обратим вни0мание, что физически должно быть 0  СВ   .Подобные выражения для определения СВ могут быть получены для контуров изразомкнутых отрезков. Для таких контуров согласно (12.13)UCUU СВ  U M cos СВ cos СВ  MA,MK cos СВ .cos cos Приравнивая последнее соотношение и (12.32), получим выражение для определенияСВ . При работе КС на высшем тоне значение СВ может быть изменено на целое числополуволн аналогично (12.36), (12.37).С влиянием фидера (нагрузки) на распределение напряжения и тока вдоль проводовотрезка линии контура можно не считаться, если выполняется соотношениеZ 0Ф  3Z 0 tgСВ(I)при использовании короткозамкнутого отрезка или соотношениеZ 0Ф  3Z 0 ctgСВ(II)0в случае разомкнутого отрезка линии, где Z 0 - волновое сопротивление линии контура;Z 0 tgСВ , Z 0 ctgСВ - величина сопротивления отрезка линии контура длиной СВ , соответственно короткозамкнутого и разомкнутого.186На рис.12.17 представлена эквивалентная схема кондуктивной связи нагрузки с контуром на основе короткозамкнутого отрезка линии (рис.12.17,а) и распределение токавдоль проводов контура при работе на основном тоне (рис.12.17,б).ℓСВℓI / I //I/Z0ФС0I //IФС0I //IФI/аIМбРис.12.17Ток на входе отрезка линии контура длиной СВU СВI Ф Z 0Ф I // e  j / 2 .jZ 0tgСВ jZ 0 tgСВТок на выходе отрезка линии длиной ( СВ )*I // **I /  I Ф  I // .Величина этого тока на основании записанных соотношений I /  I Ф2  I //2 I // 1 Z 02 tg 2 СВ.Z 02ФЕсли Z 0Ф  3Z 0 tgСВ , то I /  I // 10 9  1,05 I // , то есть скачок тока в линии контурав месте включения нагрузки (фидера) около 5%.12 Чем больше сопротивление нагрузки посравнению с сопротивлением короткозамкнутого отрезка линии контура длиной СВ (I),тем меньше величина скачка тока в проводах линии в сечении х  СВ и с ним практически можно не считаться.

Аналогично получается и в случае контура на основе разомкнутого отрезка линии при выполнении соотношения (II).Если сопротивление нагрузки будет меньше, чем требуется (I), (II), то ток в проводахлинии претерпевает большой скачок в месте подключения нагрузки х = СВ и характерего распределения вдоль проводов линии уже нельзя считать монотонным. В частности,если Z 0Ф  0 , то нагрузка будет проявлять себя как короткозамыкатель.

Соответственно,в случае контура на основе короткозамкнутого отрезка линии короткозамкнутый участокдлиной СВ перестаёт влиять на процессы в контуре, то есть контур превращается в другой контур с длиной отрезка ( СВ ) . В случае контура на основе разомкнутого отрезкалинии при Z 0Ф  0 участок со стороны разомкнутого конца перестаёт оказывать влияниена процессы в контуре, а сам контур превращается в контур на основе короткозамкнутогоотрезка линии длиной ( СВ ) .Сопротивление нагрузки Z 0Ф можно пересчитать к месту включения АЭ (к ёмкостиС0 ), исходя из закона сохранения энергии, согласно которому12Величина тока слева отличается от величины тока справа в сечении линии в месте включения нагрузки(фидера) на 5%.187P~Ф 2U C2U СВ,2 Z 0Ф 2 Roe Ф0где Roe Ф - пересчитанное к месту включения АЭ сопротивление нагрузки Z 0Ф .Из последнего соотношения2 UC  Z 0Ф .Roe Ф  U СВ Если с влиянием нагрузки на распределения напряжения и тока вдоль проводов линии контура можно не считаться, то в случае, например, короткозамкнутого отрезкаU СВ  U M sin СВ ;U C  U M sin  .Соответственно002 sin   Z 0Ф .Roe Ф  (12.38) sin СВ Аналогичное выражение можно получить и для контура на основе разомкнутого отрезка линии.

Отличие будет только в замене функции распределения напряжения – синусна косинус.Эквивалентное нагруженное сопротивление контура (сопротивление нагрузки АЭ)Roe 0 Roe ФRoe Н ;(12.39)Roe 0  Roe ФКПД контураRRoe 0 К  1  oe Н ,(12.40)Roe 0 Roe 0  Roe Фгде Roe 0 - ненагруженное эквивалентное сопротивление контура, определяемое, соответственно, согласно (12.26) или (12.27).Определяемое (12.39) значение Roe Н должно быть не меньше требуемого для обеспечения рассчитанного режима работы АЭ генератора. Если Roe Н оказывается существенно больше необходимого Roe Н необх (если меньше, то нужная мощность в нагрузке не можетбыть обеспечена), то из (12.39) следует определитьRoe 0 Roe Н необхRoe Ф Roe 0  Roe Н необхи, исходя из найденного значения Roe Ф , определить место подключения нагрузки (фидера).

Характеристики

Список файлов книги