книги из ГПНТБ / Алексеев А.И. Колебательные цепи. Параллельный контур учеб. пособие для курсантов ХВВУ
.pdfА. И. АЛЕКСЕЕВ
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОНТУР
Х а р ь к о в
1973
А. И. АЛЕКСЕЕВ
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОНТУР
Утверждено начальником училища и качестве учебного пособия
для курсантов ХВВУ
Харьков
• -ілО - ѵзхкичо кг*?;  | 
	ï  | 
	"  | 
	-— -  | 
|
библиотека  | 
	ССС** -  | 
	\  | 
	2 ~  | 
	б ,..  | 
ЗКЗЕМП.ПЯ“-'  | 
	I  | 
	
  | 
	
  | 
|
Гл7!ог:ОГ °  | 
	ЗАЛА  | 
	g  | 
	
  | 
	
  | 
УДК 621.3% *4 <*) . _  | 
	С-4/ /Л  | 
	колебательные цепи. Параллель-  | 
||
> iy ^ p L i  | 
	б Ь ? /< ѵ £ы^ контур,  | 
	А.И.Алексеев, КВВУ,  | 
||
'  | 
	
  | 
	
  | 
	1973.  | 
	
  | 
Учео'ное пособие посвяиіено анализу частотных характеристик простых и сложных параллельных контуров.
Иллюстраций - 51, таблиц ~ 6, библиография ~ 7 наименований.
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	О Г Л А В Л Е Н И Е  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Стр.  | 
§  | 
	
  | 
	I .  | 
	Схемы параллельных контуров  | 
	.............................  | 
	
  | 
	
  | 
	3  | 
||
§  | 
	2.  | 
	Частотные характеристики идеального  | 
	параллель  | 
	
  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	ного  | 
	контура . . . . . .........................................  | 
	7  | 
||||
§  | 
	3. Резонанспая частота параллельного контура.  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	Входное сопротивление контура на резонансной  | 
	
  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	ч асто те .........................................................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	II  | 
|
§  | 
	
  | 
	4.  | 
	Добротность параллельногоконтура . . . . . .  | 
	16  | 
|||||
§  | 
	5. Входное сопротивление  | 
	простого  | 
	параллельного  | 
	
  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	контура. Эквивалентныесхемы...................  | 
	
  | 
	....  | 
	30  | 
|||
§ 6 . Резонансные характеристики  | 
	ненагружепного кон  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	тура.  | 
	Полоса пропускания . ................................. .  | 
	-49  | 
||||
§  | 
	7. Резонансные характеристики  | 
	нагруженного конту  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	ра .................................................................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	62  | 
§  | 
	
  | 
	8. Сложный параллельный контур  | 
	третьего  | 
	вида . .  | 
	73  | 
||||
§  | 
	
  | 
	9. Сложный параллельный контур  | 
	второго  | 
	вида . .  | 
	87  | 
||||
§  | 
	
  | 
	ІО.Влияние нагрузки на резонансные  | 
	характерис  | 
	
  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	тики  | 
	сложного контура.  | 
	Трансформация сопротив  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	лений  | 
	...........................................................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	97  | 
Л  | 
	и  | 
	т е р  | 
	а т у р а .................................................  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	104  | 
|
  | 
	Для внутриведомственной продажи  | 
	
  | 
||
  | 
	(цена  | 
	43 коп.)  | 
	
  | 
	
  | 
Техн.редактор з.М.Синицына  | 
	
  | 
	Корректор В.А.Селезнева  | 
||
  | 
	Подписано к  | 
	печати 22.3.73  | 
	
  | 
|
Г-855537  | 
	Формат бум. 60x92  | 
	Объем 6,5  | 
	печ.л.  | 
	3ак.83  | 
  | 
	Типография ХВ8У  | 
	
  | 
	
  | 
|
Параллельный контур монет быть образован либо параллельным соединением индуктивности и емкости (в простейшем случае), либо параллельным соединениям двух и более ветвей, каждая из которых, в свою очередь, может представлять последовательное соединение нескольких элементов (в сложных схемах ветвь может быть образова на смешанным соединением различных элементов).
В теории колебательных цепей различают несколько схемных мо дификаций параллельных контуров.На рис.І изображены схемы простей шего из них - параллельного контура первого вида.
Рис. I .
Идеальный параллельный контур (рис. І,а ) образован парад- - лельным соединением идеальных индуктивности и емкости. Основой для получения двух других схем (рис. І,б ,в ) послужила схема, составлен ная из параллельно соединенных реальных катушки индуктивности и конденсатора (рис. 2).
Если пересчитать сопротивление потерь Rc -диэлектрика кон денсатора в эквивалентное последовательное сопротивление "Зс , то получим схему простого параллельцого контура, изображенную на рис. 2,6 .
Здесь
  | 
	Sc  | 
	
  | 
*с  | 
	L +to C R c) 2  | 
	’  | 
n1,  | 
	1 H coC R cf  | 
	p  | 
  | 
	to C R cy  | 
	'  | 
Добротность конденсатора равна
Добротность конденсаторов, используемых в колебательных
Рис. 2.
цепях, достигает величин от сотни тысяч до десятков и сотен мил лионов, поэтому
1  | 
	.  | 
	(і)  | 
  | 
	
  | 
’
U )
Схема, приведенная на рис. І,в , является основной эквйМйеЯІ» ной схемой реального параллельного контура и используется п р Я р - ведении практически всех инженерных расчетов. Она получаѳТбЯ в р -
зультатѳ  | 
	пересчета последовательного  | 
	соединения L  | 
	в эквива  | 
|
лентное  | 
	параллельное (рис. 2 ,в) с  | 
	последующим выделением эквива  | 
||
лентного  | 
	сопротивления потерь Ru  | 
	в  | 
	катушке индуктивности и сопро  | 
|
тивления потерь Rc в диэлектрике конденсатора в одну общую ветвь. Для основной эквивалентной схемы (рис» І,в ) и ее исходной мо
дификации (рис. 2 ,в)
R с,  | 
	.  | 
	(3)  | 
I V й с  | 
	’  | 
	
  | 
г  | 
	W  | 
	г  | 
V  | 
	.  | 
|
  | 
	ЛА  | 
	У  | 
^ L  | 
	(101^ .  | 
|
L =  | 
	W *  | 
	(5)  | 
  | 
	L  | 
|
Добротность катушки индуктивности равна  | 
||
Q,- V  | 
	'  | 
	(6)  | 
Максимальные величины добротности  | 
	катушек индуктивности срав  | 
|
нительно невелики. В лучшем случае принятием специальных мер по
снижению величины  | 
	удается  | 
	повысить величину Q.u  | 
	до нескольких  | 
||||
сотен. Обычно величина  | 
	
  | 
	в реальных устройствах  | 
	лежит в преде  | 
||||
лах от 10 до 100-200..  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
С учетом (6)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	р  | 
	- ( <  | 
	+ і )  | 
	ч  | 
	•  | 
	(7)  | 
|
  | 
	
  | 
	L  | 
	u  | 
	V  | 
	’  | 
	
  | 
|
  | 
	L-  | 
	=  | 
	Ci +  | 
	lU  | 
	•  | 
	(8)  | 
|
инженерной практике для расчета эквивалентных параметров тоже пользуются приближенными соотношениями
о« (COL)2 .
V  | 
	г  | 
	,  | 
	(9)  | 
L' - L  | 
	
  | 
	•  | 
	(Ю)  | 
Потери в диэлектрике конденсатора, как правило, пренебрежи мо малы по-сравнению с потерями в катушке индуктивности( Qc ^ QL), поэтому в большинстве случаев для простого параллельного контура в основной эквивалентной схеме принимают
(II)
ое
где СОр - резонансная частота исходной схемы.
Иногда в практических схемах для обеспечения заданных час тотных характеристик параллельно к контуру подключают специальное
шунтирующее сопротивление  | 
	(рис. 3  | 
	,а ). Б этом случае  | 
	
  | 
|
^ое  | 
	Рш ß ь  | 
	
  | 
	( 12)  | 
|
R1Uѵ  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
||
Из сложных параллельных контуров на практике большое применѳ-  | 
||||
ниѳ нашли параллельные  | 
	
  | 
	контуры  | 
	второго (рис. 3,6)  | 
	и третьего  | 
(рис. 3,в) видов. Они отличаются характером элемента, непосредст венно подключенного к зажимам контура. В известной по этому разде лу литературе контур второго вида рассматривается как параллель
ный контур с частичным подключением к индуктивности,контур  | 
	третье  | 
го вида - как параллельный контур с частичным подключением к  | 
	ем  | 
кости.  | 
	
  | 
§ 2. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИДЕАЛЬНОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОНТУРА
Входное сопротивление (рис. 4) идеального параллельного кон
тура
Z„ =
6 ,u ~  | 
	V Y L і & , - А  | 
i  | 
	0 3 )  | 
  | 
JB іиС -к
где ê , - реактивные проводимости емкости и индуктивности со ответственно;
В- полная реактивная проводимость цепи.
Сучетом характеристических параметров колебательной цепи
  | 
	
  | 
	?  | 
	
  | 
	с  | 
	>  | 
	ü 0 ~  | 
	J r  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	’  | 
	’w°"‘  | 
	Vic  | 
	
  | 
||
соотношение  | 
	(13)  | 
	моено преобразовать к виду  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	L_  | 
	
  | 
	IP  | 
	
  | 
	
  | 
|
Z,Вх и  | 
	
  | 
	
  | 
	С  | 
	
  | 
	
  | 
	( 14)  | 
|||
W  | 
	K  | 
	Æ - - U ' )  | 
	
  | 
	СО  | 
	сО? о~  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	со7Пс/  | 
	й о  | 
	й  | 
	
  | 
||
Полная реактивная проводимость цепи  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(15)  | 
|
величина  | 
	знакопеременная.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
Если  | 
	В ^ 0  | 
	(преобладает  | 
	проводимость емкостной ветви,  | 
||||||
проводимость всей цепи имеет еыкост-  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
ной характер; в  | 
	том случае, когда  | 
	
  | 
	
  | 
	X  | 
|||||
В -с 0 (преобладает проводимость  | 
	. /-Гч  | 
	
  | 
|||||||
индуктивной  | 
	ветви,  | 
	?>с ) прово-  | 
	L  | 
||||||
димооть цепи имеет индуктивный ха -  | 
	W v j y  | 
||||||||
  | 
|||||||||
рактер.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
Действительно,  | 
	комплексные  | 
	
  | 
	
  | 
	Рис. 4.  | 
|||||
амплитуды  | 
	.токов  | 
	(  | 
	рис. 4 )  | 
	в -ветвях  | 
	
  | 
||||
контура  | 
|||||||||
комплексная амплитуда подводимого к контуру  | 
	(входного) тока  | 
|
Ч = "і + Ч  | 
	
  | 
	
  | 
J c '  | 
	
  | 
	
  | 
В идеальном параллельном контуре токи  | 
	1ц и  | 
	находятся в  | 
противофазе, поэтому амплитуда подводимого  | 
	тока  | 
	
  | 
а характер входного сопротивления контура определяется той вет вью контура, ток в которой преобладает.
  | 
	Если  | 
	( 6 > 0_ ),  | 
	преобладает  | 
	ток в  | 
	емкостной ветви,век  | 
|
тор _подводашого тока  | 
	совпадает по направлению  | 
	с вектором то  | 
||||
ка  | 
	(рис.  | 
	5 ,а ), идеальный контур в  | 
	делом  | 
	эквивалентен некото  | 
||
рой емкости. Соответственно при величинах  | 
	(  | 
	Б ^ 0 ) ампли  | 
||||
туда  | 
	тока з индуктивной ветви  | 
	подводимый ток совпадает  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	Ь  | 
	üc  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	£  | 
	
  | 
	
  | 
	Е  | 
•-Л = Т
' \
по фазе с током в индуктивности (рис. 5 ,6 ), контур в целом экви валентен некоторой индуктивности.
Модуль и аргумент входного сопротивления идеального парал лельного контура
Aêxu  | 
	
  | 
	s«  | 
	
  | 
	ь  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	Se  | 
	s  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	+  | 
	зс  | 
	для  | 
	\ 'M o  | 
Ч7U=  | 
	c u q(J LeOX. u.=  | 
	
  | 
	2  | 
|||
  | 
	зс  | 
	для  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	І > Іо •  | 
||
  | 
	
  | 
	ч  | 
	
  | 
	2  | 
	
  | 
|
Графики зависимостей величин  | 
	Y P  | 
	, В  | 
	, Z Sxu  | 
|||
от частоты приведены, на рис. 6.  | 
	
  | 
	ох u  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
На резонансной  | 
	частоте  | 
	j =  | 
	входное  | 
	сопротивление идеаль  | 
||
ного параллельного контура равно бесконечности. Физически это оз начает, что на этой частоте амплитуды токов в ветвях контура со вершенно одинаковы. Подводами? к контуру T0iOn= |3 L- 3 t | на этой
частоте уменьшается до нуля и остается равным нулю независимо от величины приложенного к контуру напряжения, хотя в ветвях контура при этом могут протекать значительные по величине токи.
На резонансной частоте суммарная энергия электрического поля
емкости и магнитного поля индуктивности  | 
	!  | 
|||
u rz (.to  | 
	= w u(.t)  | 
	+ ЪУС(Д)  | 
	“  | 
	
  | 
L*4.fo  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	V f -)+  | 
г .  | 
	2  | 
	2С й0М г  | 
||
+ CuSx  | 
	C 0 s\u ot +  | 
	9 J - - Ä  | 
	- =  | 
	C 0n% t(t)  | 
2  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
T . e . между полями индуктивности и емкости происходит обмен энер гиям! (вся энергия магнитного поля индуктиьности преобразуется в энергию электрического поля емкости и обратно) без участия в этом процессе источника.электрической энергии. Контур можно отключить
