No Image

При режиме согласованной нагрузки справедливы следующие утверждения

6 просмотров
21 января 2020

Если в конце линии включено сопротивление нагрузки, равное волновому:

то, обращаясь к формулам (18-23), находим, что

(18-48)

т. е. отраженная волна не возникает Такую нагрузку называют согласованной нагрузкой или нагрузкой без отражения.

При этом, как следует из (18-47), коэффициент отражения

Из написанных выше соотношений с учетом (18-48) получим:

(18-49)

(18-51)

т. е. для любой точки линии отношение комплексов равно волновому сопротивлению Поэтому режим работы генератора, питающего такую линию, не изменится, если в любом сечении линии ее разрезать и вместо отрезанной части линии включить волновое сопротивление. Режим работы оставшегося участка линии также не изменится.

Из соотношения (18-31) следует, что для согласованной линии входное сопротивление равно волновому

Полагая начальную фазу напряжения в конце линии равной нулю, т. е. запишем на основании (18-49) и (18-50) мгновенные значения напряжения и тока в любой точке линии:

(18-52)

Полученные соотношения изображены на рис. 18-9. Точки пересечения оси абсцисс с кривыми напряжения и тока сдвинуты на расстояние причем согласно сказанному в § 18-5 величина g отрицательна. Поэтому, применяя термины, справедливые, строго говоря, только для синусоидальных величин, можно сказать, что ток опережает по фазе напряжение на угол Напряжение и ток в различных точках линии различаются не только по амплитуде, но и по фазе.

Мощность, проходящая через какое-нибудь сечение линии,

(18-53)

Эта мощность уменьшается по мере удаления от начала, так как на каждом элементе длины линии поглощается мощность

(18-54)

равная сумме потерь в сопротивлении проводов и в проводимости изоляции на элементе линии Равенство средней и правой частей соотношения (18-54) можно показать после преобразований. Для этого следует в средней его части заменить их значениями из равенств (18-49), (18-50), (18-27), (18-10) и (18-11), выразив предварительно через по известной формуле

Мощность, передаваемая по согласованной линии, называется естественной или натуральной мощностью. Режим передачи естественной мощности может иметь место в линиях, если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению Средние значения естественной мощности для линий 500, 400, 220, 110 и 35 кВ соответственно равны 3 МВт. Отсюда видно, как сильно увеличивается естественная передаваемая мощность с увеличением напряжения линии.

Читайте также:  Ручка приемника отвечающая за звук

Мощность, получаемая линией,

Мощность в конце линий

На основании равенств (18-49) и (18-50)

(18-55)

(18-56)

Все сказанное здесь о согласованной линии применимо и к бесконечно длинной линии, поскольку в последней не может возникнуть Отраженная волна.

Пример 18-3. По результатам примера 18-1 определить 1) естественную мощность, передаваемую в Москву при напряжении в Москве ; 2) напряжение на ГЭС; 3) токи в начале и в конце линии.

Решение. Естественная мощность, передаваемая в Москву,

Предметом данной статьи будет освещение в общем виде режимов работы электрической сети в условиях согласования источника и нагрузки. Что это за условия и когда и для чего они нужны? Особого внимания заслуживает согласованный режим (по мощности), но мы рассмотрим между прочим и другие режимы согласования.

Согласованным режимом, в общем смысле, называется такой режим работы электрической цепи, когда на нагрузке, подключенной к данному источнику, выделяется максимальная мощность, которую способен дать этот источник в текущем его состоянии.

Условием, при котором имеет место данный режим, является равенство сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению источника для цепей постоянного тока, или равенство собственного импеданса источника комплексному импедансу нагрузки для цепей переменного тока.

Очевидно, что для реальных источников электроэнергии, обладающих определенным конечным внутренним сопротивлением, справедливо утверждение, что с увеличением сопротивления нагрузки начиная от нуля, выделяемая на ней мощность сначала нелинейно возрастает, затем достигается пик выделяемой на нагрузке мощности (для данного источника), и с дальнейшим увеличением сопротивления нагрузки, выделяемая на ней мощность нелинейно снижается, приближаясь к нулю.

Это связано с тем, что ток источника связан не только с сопротивлением нагрузки R, но и с собственным сопротивлением источника r:

Так или иначе, с целью согласования нагрузки и источника, подбирают именно такое соотношение между внутренним сопротивлением источника и сопротивлением цепи нагрузки, чтобы полученная система в результате проявляла бы именно те свойства, которые от нее для конкретной задачи требуются. По этой причине существует несколько вариантов согласования нагрузки и источника, и давайте справедливости ради основные из них отметим: по напряжению, по току, по мощности, по волновому сопротивлению.

Читайте также:  Регулятор мощности 500 вт

Согласование нагрузки и источника по напряжению

С целью получения на нагрузке максимального напряжения, ее сопротивление подбирают таким, чтобы оно оказалось много больше внутреннего сопротивления источника. То есть в пределе источник должен работать под нагрузкой, но при этом в режиме холостого хода, тогда напряжение на нагрузке будет равно ЭДС источника. Такое согласование применяют в частности в электронных системах, в которых напряжение служит носителем информации, носителем сигнала, и необходимо чтобы при передаче этого сигнала потери были бы минимальными.

Согласование нагрузки и источника по току

Когда на нагрузке требуется получить максимальный ток, сопротивление нагрузки подбирают как можно меньшим, много меньшим чем внутреннее сопротивление источника. То есть источник работает в режиме короткого замыкания, и при этом через нагрузку течет ток, равный току короткого замыкания.

Такое решение применяется в частности в электронных схемах, где носителем сигнала является ток. К примеру, быстродействующий фотодиод передает сигнал именно током, который затем преобразуется в необходимого уровня напряжение. Благодаря малому входного сопротивлению решается проблема заужения полосы из-за паразитного RC-фильтра.

Согласование нагрузки и источника по мощности (согласованный режим)

На нагрузке получается максимальная мощность, которую способен дать источник. Сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника (импедансу). Мощность, выделяемая в данном режиме на нагрузке, определяется по формуле:

Согласование нагрузки и источника по волновому сопротивлению

В теории длинных линий и в СВЧ технике это особенно значимый тип согласования. При согласовании по волновому сопротивлению, в линии передачи получается максимальный коэффициент бегущей волны, что тождественно, применительно к длинным линиям, согласованию по мощности в обычных цепях переменного тока.

При согласовании по волновому сопротивлению, волновое сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника волны. Всюду в СВЧ технике применяют согласование по волновому сопротивлению.

Читайте также:  Применение базилика в косметологии

Кстати, применительно к альтернативной энергетике ближайшего будущего, когда источник электроэнергии обладает индивидуальными характеристиками, сильно отличающимися от традиционных, необходимо в первую очередь обеспечить согласованный режим работы источника и приемника, путем изготовления приемника, который будет подходить своими характеристиками к данному источнику, а лишь затем преобразовывать полученную энергию в приемлемый для нагрузки вид.

2. Линия без потерь

3. Согласованная нагрузка линии без потерь

4. Входное сопротивление линии

В однородной линии обратная волна существует в случае, если нагрузка линии не согласована с ее характеристическим сопротивлением: Z н ≠ Z c .

Отношение комплекса напряжения (тока) обратной волны в конце линии к комплексу напряжения (тока) прямой волны в конце линии называют коэффициентом отражения.

= U 2 − Z c I 2 U 2 + Z c I 2

= Z н − Z c . Z н + Z c

Коэффициент отражения линии зависит от соотношения сопротивления нагрузки и характеристического сопротивления. Наибольшие значения коэффициент отражения принимает в режимах холостого хода и короткого замыкания в конце линии.

В режиме холостого хода Z н = ∞ , n = 1, в режиме короткого замыкания

n = − 1, что означает полное отражение.

Чем больше по модулю коэффициент отражения, тем более неравномерно вдоль линии распределены действующие значения напряжения и тока. При несогласованной нагрузке часть энергии в виде отраженной составляющей возвращается источнику.

При передаче сигналов и информации, как правило, подбирают согласованный режим. В этом случае n = 0 , отраженная волна отсутствует. В со-

гласованном режиме Z н = Z с . По закону Ома U 2 = Z c I 2 .

Комментировать
6 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector