Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Алексеев А.И. Колебательные цепи. Параллельный контур учеб. пособие для курсантов ХВВУ

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
2.46 Mб
Скачать

Суммарная мгновенная мощность положительна в любой момент времени. Следовательно, при выполнении условия = UCc ма^с

между цепью и источником энергии не происходит обмен энергией. Сравнивая соотношения для мгновенной мощности в сопротивле­

нии потерь контура p it') и суммарной мощности р t4f ) , нетруд-

но заметить, что они отличаются только величиной текущей фазы. Это указывает на то, что в процессе обмена энергиями между полями емкости и индуктивности участвует источник электрической энергии (процессы собственно потребления энергии в сопротивлении потерь контура и поступления энергии от источника к контуру не совпадают по времени).

Колебательный процесс обмена энергиями между полями емкости и индуктивности в простом параллельном контуре сопровождается не­ обратимыми потерями части энергии на сопротивлении потерь контура.

Вследствие этого суммарный запас энергии в контуре на резонаноной частоте изменяется во времени, но максимальные ветчины энер­ гии полей емкости и индуктивности, остаются одинаковыми за счет по­ стоянного притока энергии от источника. Энергия, поступающая от источника электрической энергии в контур, компенсирует потери час­ ти накопленной в контуре энергии на сопротивлении потерь контура.

При оценке величины добротности такой колебательной цепи удоб­ но пользоваться соотношением вида

 

 

Q. = 23t

(27)

 

 

 

где

-

средняя величина

накопленной в контуре энергии на ре­

 

 

зонансной

частоте;

 

-

энергия,

расходуемая в сопротивлении потерь контура

 

 

за период

Т 0 =

 

 

 

Г

G>

Для анализируемой цепи (рис, II,а )

Wer

UTj-dt Ши NaKC ^ мак!.=

1 г ( г

2

" W LP [*• *

- 4 0 ] ;

 

W

- V

, - K

<

T,-

добронос» контура

 

 

 

 

4

Й ^ Ѵ

*<•

?

K

(21)

г ; ^

 

 

Ec« пренебречь в (28) поправкой, выававноі отжеим реео-

яааоной частоты контуре ♦

от вемѵвы $0

, то добротвое» ям

туре (pee. II,a)

P

 

 

 

 

 

 

 

 

(29)

 

4

Ч .

5 u 4 e

 

 

чеедаио равна добротности последовательного контуре

го ю

тех хе элементов.

 

 

 

поковать, что для

контуре (рее. П«в) о

Ж1

- И Г .

Энергия, расходуемая в сопротивлениях потерь ^ и контура за период Тр

 

В

 

предположении,

что амплитуды токов i L ,

в ветвях'конту-

ра

на

резонансной частоте равны,

а величина резонансной

частоты

$р =

^

(это имеет место

при

равных величинах ^

и

^ ) , энер­

гия

потерь за период

Тр =

Т 0

 

 

 

■'ѴѴ!

 

£L

>

 

добротность контура

 

 

 

 

Q = М

о .

_ ? ___

(30)

4

> * г С Ѵ ) ~ Ѵ * г

 

Соотношения (29),

(30)

обычно и используют в

практике инже­

нерных расчетов, хотя в известной мере они являются приближенными. Анализируя соотношение (29), можно заключить,, что доброт­

ность простого параллельного контура возрастает с увеличением ин­ дуктивности и уменьшением емкости контура.

Если сохранить неизменными амплитуду напряжения на контуре и индуктивность контура L , то при уменьшении емкости конту­

ра средняя величина энергии, накопленной в контуре на резонансной частоте5уменьшается пропорционально величине емкости в первой сте­ пени:

оіл си1

Ск

Амплитуда тока в сопротивлении потерь на резонансной частоте

3up

О

X ц№р")

 

вследствие чего энергия потерь за период Тр

ЧТО" т Л = г ^ Ѵ . “ т Ч 2лсТг

уменьшается пропорционально величине емкости контура в степени 3/2.

Соответственно для неизменных величин амплитуды тока в ин­ дуктивной ветви контура и емкости контура увеличение индуктивнос­ ти контура приводит к пропорциональному увеличению средней величи­ ны энергии, накопленной в контуре на резонансной частоте, так как

Я

- т

и

ч

-

по энергия потерь за период

Тр

 

 

w ,c r p) - j - j L\

pTf =

т

4

3t P

увеличивается при этом пропорционально лишь величине индуктивнос­ ти контура в степени 1/2.

Таким образом, теоретически добротность простого параллель­ ного контура возрастает с увеличением индуктивности и уменьшением емкости контура. Этот вывод получен в предположении, что сопротив­ ление потерь контура не зависит от величин емкости и индуктивнос­ ти контура.

В действительности сопротивление потерь зависит как от индук­ тивности, так и от емкости контура. Сопротивление потерь - это прежде всего конструктивный параметр катушки индуктивности, кото­ рый ’зависит не только от конструкции катушки, но и от ее рабочей частоты.

Первое определяет зависимость сопротивления потерь контура от величины индуктивности, так как естественно предположить, что величина индуктивности существенно влияет на выбор конструктивных характеристик катушки.

Второе, т .ѳ . зависимость сопротивления потерь контура от ве­ личины рабочей (резонансной) частоты объясняет влияние емкости на потери в контуре.

При постоянной 'величине индуктивности уменьшение -емкости при­ водит к увеличению резонансной частоты контура. Минимальная ем­ кость контура ограничена собственной (паразитной) емкостью кэтуш­ ки индуктивности, которая определяет собственную резонансную час­ тоту катушки.

Увеличение резонансной частоты контура при уменьшении его ем-

■осе приводит в увеличению сопротивления потерь. Это замедляет скорость возростения добротности контуре с уыекьаеннем емкости.

Потери в контур* резко увеличиваются при приближения pesoважной частоты контура в частоте собственного резонанса катушки мдукавнооти, поэтому для величин еикоотя контура, близких к соб­ ственной емкости катушки индуктивности, добротность контура уиеиьшаотоя пря уиеяьиеняи еикоотя. ТНшчная аавиояиооть добротности простого оарилжльного контуре от величянн «пости контура при иоотойипой вешрне индуктивяоотя приведши иа рис. 12.

В тех олучаих, когда резонансная часто» иоитура задана, м а — во ооответотвувяри подборой иовструкфя иатуиш шцупшмоти и валичивв еикоотя обеспечить предельно высокую иа дмяой чаотона добротноотв иоитура.

Вине уша отмечанооь, что схема, изобрахеииаи иа р е . 15,б, ' изняется основной швиназентной схемой реальногошрижмааого иои­ тура. Она иоиэт бить поаучева либо птзіптитшп преобравсвашш исходной схемы простом параллельного коитур (рио. D ,a), жбо вквнвалентиым преобразованием более оаоквой наш (р о . Х3,в) б иувтирувцим сопротивлением .

Для основной эквивалентной схемы (р о . 13,6)

средняя величина энергия, накопленной в контура » рвдощжжй чро-.. тоте, равна

V J

O

■= ИГ

— u r

— U JC t> + MJ. Ct>

 

UMÜKC

CNÜKC

1

C4'"'

- ± Ч ^ « » Ч Ѵ * Ѵ T ) *

+ T tu« “ * I V ♦ V ) - y

SU*, .

амрпш ooxep» за оарвод

Tp

 

.1

 

 

В Д - f - f c v f ■^

гл^ -

добропоста ос— —В іш ш и я о а схем

2 * 4 ,

 

(Я)

 

 

Ч " V ^ ) "

“ * f î " '

Son oo— і ш ш

а і ш окомв пожучена в роаудвсам

обров— п схема простого паражхопаого конура, то

c$K=L

Ъ •"

L

 

 

 

 

f r -

н раметрое аквавахяяюі схемы paoowt— a яа орв;рвмх ooo«— f!:

гг 1

CL 1

Подставляя (32) и (33) в (31), находим

 

Q. -

<м>

Формулы (28) и (34) абсолютно идентичны. Это лишний раз под­ черкивает эквивалентность обеих схем (рис. 13,а,б) на резонансной частоте.

При наличии шунтирующего сопротивления (рис. 14,а)

I

'

Ku

К ш

 

 

 

(35)

где Qy- - добротность

собственно

контура.

Так как

- это

практически

добротность простого параллель­

ного контура, являющегося частью анализируемой схемы (рис. 14,а ), то для нее справедливы все закономерности, которые иллюстрируют зависимость добротности такого контура от величин индуктивности

и емкости.

 

Q

 

 

Рис.

15.

 

Добротность аѳ

всей

цепи, как

это следует из

(35), достигает

максимума (рис. 15)

при величине добротности собственно контура

В том случае,

когда

 

. физичеокиѳ

процессы, оп­

ределяющие добротность цепи, существенно отличаются от ранее рас­ смотренных для простого параллельного контура.

Подчеркивая специфичность физических процессов в такой цепи, авторы некоторых работ по исследованию характеристик параллельно­

го контура называют ее вполне параллельным контуром,что,очевидно, имеет свой смысл.

Действительно, здесь (рас. І4,а) при выполненьи отмеченного

вше условия

^

* ое -

}

 

«*

R “ ^

- к .

 

к ш+ Ru

 

добротность вполне параллельного контура (рис. 14,б)

воарѳотает о увеличенном ѳмкостя в с уменьшением нндуктнзностя

контур«.

Этот вывод пряно протнвополояеп тоиу, который был получен прав авалязе схемы простого параллельного контура. Что это? Очерадвой парадокс влв онябка?

Нв то н нв другое. Полученное соотновенна (36) опревадлнво только для схемы вполва параллельного контуре, нэобраханвой на

рно. 14,б.

Юлж предполохвть, что в »той цепи отсутствуют другие пота« рн, хроме необретхмых потерь внерпш электронапятого поля в сопрогяжишв вупіа й ш , то пре постоянной амплитуде аапрвханяя на контуре аиергяя потерь sa парнод резопансвой чаототы

растет нропорцновально ваннчввам емкости в мидунтяиностн воохм варахлальиого кохтура в отапанв 1/2.

Среди* валячкяа ввергни электвшагамтвого поля, явкоплепвя > таксе яонтуре на реаонавоноі частота

Ч ~ Ч иохс" Ч маке"* 2

уводи м стоя проаордояыьао веягаш» еикостя вовтуре в ясумі •м м п, т.в. бывтрв«, чш воврастает вмаргкв потерь sa аармдТр .

Свадоаатальмо, вывод о шипит акшояв п пщ нттп ад нв •«лвпну шбротвост вполне парвлаахьвого г а тура (рве. 14,6) •*»

отш атнут еунвоетя &п*чаедх qonoe«, ц о м в н в * там!

т т .

О т а о воохва вараівсіьмй контур (ряс. 14,6) нови бить а»-

лучен только при выполнении весьма существенного условия для ис­ ходной цепи (рис. І4 ,а); а именно

B-шu i«'

,чоеRoe~ Ruи4Jр;^0) >

(3?)

 

где

л

 

 

Lx

^ое ^іЛ Ір^

2

Таким образОіЧ, возможность выполнения условия (37) (условия существования вполне параллельного контура) зависит в свою оче­ редь от величин емкости и индуктивности исходной цепи. Поэтому вывод о влиянии емкости и индуктивности контура (рис. К ,б ) на ве­ личину его добротности справедлив только для ограниченных облас­ тей величин L и С исходной цепи.

Если конкретизировать условие (37)

 

 

 

 

 

 

< 5 8 >

то

на

основании (38) легко определить области

возможных величин

L

И с

исходной

цепи

(рис.14,а) , для которых

справедливо соотно­

шение

(36):

 

 

 

 

если

с

4 - А

-

 

 

 

(39)

 

 

 

 

I0 4 R „

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

ц »

т г , №

ш

( « )

Для расчета добротности простого параллельного контура одина­ ково пригодны как приближенное соотношение (29)

так и (31)

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ