Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Еслиисключить последнюю из рассмотрения, то КПД моста ниже 50% не должен случиться.Следовательно, балластный резистор Rб может выбираться на мощность рассеяния не более 0,25РRН = 0,5РГ. Введение системы обхода моста позволяет устанавливать в схемубалластный резистор Rб с допустимой мощностью рассеяния, существенно меньшей указанной выше. В общем случае допустимая мощность рассеяния балластного резистораустанавливается с учётом возможных значений А и при работе обоих генераторов.Переключение работающего генератора на полезную нагрузку, минуя мост, простоосуществить, если входное сопротивление моста, нагружающее генератор, равно RН.
Рассматриваемая схема моста (рис.16.3) не обладает таким свойством.3 Ей присущи и другиенедостатки. В частности, ни одна из точек моста не имеет соединения с землёю (корпусом). Если одну точку моста соединить с землёю (корпусом), то один из генераторов всёравно не будет иметь такого соединения. Следовательно, схема рассматриваемого мостанеудобна как при использовании симметричных (двухтактных) генераторов, так и при использовании несимметричных (однотактных) генераторов. Очевидно, используя трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:1, можно осуществить переход от симметричного (несимметричного) элемента мостовой схемы к несимметричному (симметричному) элементу. По этой причине, несмотря на отмеченные недостатки и малую практическую пригодность мостовой схемы (рис.16.3), записанные при рассмотрении её соотношения для PRн, PRб, ηМ имеют общий характер и справедливы для любой мостовой схемысложения мощностей двух генераторов одинаковой мощности.Возможна реализация моста (рис.16.3) для сложения неравных мощностей при определённом их соотношении без потерь в балластном сопротивлении Rб, то есть с КПД моста ηМ = 1 (100%).
Для этого необходимо, чтобы токи генераторов в ветви с балластнымрезистором Rб были одинаковы.4Если в схеме моста (рис.16.3) вместо генераторов Г1, Г2 включить сопротивления,комплексно-сопряжённые с ZВХ Г1, ZВХ Г2 (16.2), а вместо RН, Rб включить генераторы Г1, Г2,то генераторы также будут работать независимо друг от друга и при соответствующихамплитудных и фазовых соотношениях между напряжениями (токами) генераторов суммарная мощность будет выделяться на активной (резистивной) составляющей одного изкомплексно-сопряжённых сопротивлений, то есть преобразованная схема будет такжепроявлять свойства электрического моста. Преобразованная схема моста показана нарис.16.4, где Z*ВХ Г1, Z*ВХ Г2 – соответствующие комплексно-сопряжённые с ZВХ Г1, ZВХ Г2 сопротивления.Z*ВХ Г1В отличие от схемы рис.16.3 в схеме рис.16.4 обагенератора и одно из сопротивлений могут иметь, какjX1показано на рис.16.4, соединение с землёю (корпусом),jX2что является важным преимуществом схемы рис.16.4.Г1Г2Z*ВХ Г2Если в схеме классического моста (рис.16.3) RН = Rб,Х1 = Х2 = Х, то преобразованная схема (рис.16.4) оказывается симметричной по отношению к каждому из генераторов и обеспечивает суммирование равных мощностейРис.16.4идентичных генераторов.
Более того, если в схеме клас3Если реализовать Х1 = Х2 = Х, |X| = Rб = RН, то, подключая последовательно с генератором Г1 и параллельногенератору Г2 реактивные сопротивления противоположного Х характера, но равные по величине Х, можнообеспечить результирующие входные сопротивления для генераторов при использовании моста по схеме(рис.16.3), равные RН.4Протекая в противоположных направлениях через Rб (см. рис.16.3), токи генераторов компенсируются.258сического моста (рис.16.3) реализовать |X| = Rб = RН, то активная (резистивная) и реактивная составляющие входного сопротивления ZВХ Г2 в параллельной схеме замещения оказываются равными по величине RН.5 При этом характер реактивной составляющей входногосопротивления ZВХ Г2 в параллельной схеме замещения совпадает с характером Х.
Очевидно, у комплексно-сопряжённого сопротивления Z*ВХ Г2 в параллельной схеме замещенияактивная (резистивная) и реактивная составляющие по величине также будут равны RН, нохарактер реактивной составляющей этого сопротивления будет противоположен характеру Х. У комплексно-сопряжённого сопротивления Z*ВХ Г1 на основании (16.2а) получаемдля активной (резистивной) и реактивной составляющих в параллельной схеме представления соответственно 2RН и –j2X (обратим внимание, что по величине реактивные составляющие сопротивлений ZВХ Г1 и Z*ВХ Г1 равны 2RН, но имеют противоположный характер).Соответственно, входное сопротивление моста по схеме рис.16.4 оказывается чисто активным (резистивным) для каждого из генераторов и равным RН.
Это позволяет при выходе из строя одного генератора другой подключить непосредственно к нагрузке RН, используя систему обхода моста. Очевидно, при конструировании рассматриваемого моста полезная нагрузка RН должна входить в качестве активного (резистивного) сопротивления вветвь Z*ВХ Г2. Результирующее сопротивление ветви может рассматриваться как комплекс*ное сопротивление нагрузки Z Н . Активное (резистивное) сопротивление 2RН в ветвиZ*ВХ Г1 является балластным сопротивлением (балластным резистором). Параллельно этому резистору подключается реактивное сопротивление ±j2RН (напомним, характер этогосопротивления, то есть знак «+» или «–», противоположен характеру реактивных сопротивлений в схеме классического моста (рис.16.3)).
Следовательно, Z*ВХ Г1 выполняет роль*балластного сопротивления комплексного характера Z б . Если Х1 = Х2 = Х и мост сбалансирован, то входное сопротивление моста для каждого из генераторов не зависит от ихрежимов и равно:*Z ВХ jХ 2 Z Н .(16.4)Приведенное выражение для входного сопротивления ZВХ может быть записано непосредственно из рассмотрения номинального режима работы мостовой схемы рис.16.4. Действительно, когда оба генератора одинаковы, то тока через балластное сопротивление приих совместной работе не будет, а через комплексное сопротивление нагрузки будет протекать удвоенный ток. Соответственно, каждый генератор в номинальном режиме работымоста ощущает сопротивление в виде последовательного соединения сопротивления ветви*jX и удвоенного комплексного сопротивления нагрузки Z Н .На рис.16.5 представлены варианты схемы моста (рис.16.4) при индуктивном и ёмкостном характерах сопротивлений Х1, Х2 в схеме классического моста (рис.16.3) приусловии Х1 = Х2 = Х, |X| = Rб = RН.
Входные сопротивления мостов (рис.16.5) оказываютсяравными RН со стороны каждого генератора, как в номинальном рабочем режиме, так ипри отклонении от него, в том числе и при выходе из строя одного из генераторов (обрыв,короткое замыкание), в чём предлагается убедиться читателю, проверив заодно и справедливость выражения (16.4).Мосты по схеме рис.16.4, соответственно и по схемам рис.16.5, известны какТ-образные мосты, или Т-мосты. Первоначально такие мосты нашли широкое применениепри построении радиопередатчиков километровых, гектометровых и декаметровых волн.Если в схеме классического моста (рис.16.3) условие баланса моста (16.1) при выборе Х1 = Х2, соответственно Rб = RН, будучи выполненным на одной частоте, выполняется в5Согласно (16.2б) при указанных соотношениях сопротивлений в схеме классического моста (рис.16.3) получаем: ZВХ Г2 = (RН + jX)/2, что соответствует последовательному соединению активного (резистивного)RН /2 и реактивного jX/2 сопротивлений.
Последовательное соединение указанных сопротивлений соответствует параллельному соединению сопротивлений RН и jX при условии |X| = RН.259неограниченной полосе частот, то в Т-мостах условие баланса моста выполняется толькона одной частоте.
При отклонении от этой частоты условие баланса моста6 нарушается иразвязка генераторов ухудшается. В схемах рис.16.5 реактивные сопротивления продольных ветвей, включая реактивную составляющую балластного сопротивления, образуютпараллельный колебательный контур, резонансная частота которого совпадает с рабочейчастотой генераторов. Условие резонанса контура из L,C – элементов выполняется толькона одной частоте. Следовательно, полосовые свойства Т-мостов ограничены. При перестройке генераторов по частоте условие баланса Т-моста и его свойства могут бытьвосстановлены соответствующей перестройкой реактивных элементов схемы.2RН2RН– jRН– j2RНjRНГ1j2RН– jRНjRН– jRНX1 = X2 = X > 0j2RНГ1Г2RНX1 = X2 = X < 0аГ2RНбРис.16.5Известны и другие реализации Т-мостов, в том числе и для сложения генераторовнеравных мощностей без потерь в балластном сопротивлении.
В последнем случае реактивные сопротивления плеч моста Х1 ≠ Х2.Для сложения мощностей симметричных (двухтактных) генераторов можно использовать два Т-моста, включенных по схеме рис.16.6. Недостаток схемы – узкополосностьразвязки генераторов. Вследствие этого при перестройке генераторов необходимо производить настройку мостов, что представляет определённые неудобства. Если складываемыемощности одинаковы и генераторы идентичны, то целесообразно использование моста посхеме рис.16.7.
На схеме показаны пути протекания токов генераторов через нагрузку RН ибалластный резистор Rб = RН. Преимуществами моста по схеме (рис.16.7) являются егопростота и полная симметричность. Баланс моста выполняется в неограниченной полосеI1*ZбjX1Г1CCjX2Rб = RНГ1Г1*ZНjX16RН*ZН*2ZНCCjX2CCI2CC*ZбГ2Рис.16.6Рис.16.7Аналитическая запись условия баланса Т-моста существенно отличается от (16.1). Выражение для условиябаланса любого моста может быть получено, например, на основании концепции: мост сбалансирован, тоесть генераторы развязаны, если ток одного генератора в ветви другого отсутствует (равен нулю).260(диапазоне) частот.Недостатком моста по схеме рис.16.7 является комплексный характер входного сопротивления и неравенство его активной (резистивной) составляющей сопротивлениюнагрузки RН. Рассматриваемый мост может быть выполнен на индуктивностях – катушках.Однако реализация моста на ёмкостях – конденсаторах предпочтительнее, во-первых, изза простоты в обеспечении симметрии устройства и, во-вторых, из-за уменьшения потерьмощности в реактивных элементах моста: собственные потери в конденсаторах существенно меньше, чем в катушках индуктивности.Наличие потерь в реактивных элементах моста, выполненного по любой схеме, отражается как на балансе моста, так и на потерях складываемых мощностей, соответственно и на КПД моста.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
