- •Введение
- •Динамические погонные характеристики линии (телеграфные уравнения)
- •Комплексные погонные характеристики линии (комплексные телеграфные уравнения)
- •Комплексные характеристики полубесконечного отрезка однородной линии
- •Общее решение комплексных телеграфных уравнений
- •Определение граничных значений напряжения и тока
- •Волны напряжения и тока
- •Комплексные Характеристики конечного отрезка однородной линии
- •Общее решение комплексных телеграфных уравнений
- •Определение граничных значений напряжения и тока отрезка линии
- •Распределения действующих значений напряжения и тока
- •Распределения составляющих сопротивления и проводимости
- •Анализ стационарного состояния отрезка линии с потерями
- •Анализ гармонического процесса в отрезке линии без потерь
- •Комплексные характеристики отрезков линии без потерь
- •Гармонические волны напряжения и тока
- •Распределения действующих значений напряжения и тока
- •Распределения составляющих сопротивления и проводимости
- •Применение отрезков линии в качестве элементов согласующих устройств
- •Комплексные частотные характеристики отрезка однородной линии
- •Частотные характеристики полубесконечного отрезка линии
- •Частотные характеристики конечного отрезка линии
Распределения составляющих сопротивления и проводимости
Рис. 18
Возьмём, к примеру, комплексные характеристики участка конечного отрезка в экспоненциальных функциях в виде (36) - (37). По определению
(0)
Применив подстановку (43), получим отсюда формулу
(0)
Аналогичным образом выводятся формулы для Y(x):
(0)
1. (0)
Рис. 19
. (0)
В соответствии с принципом дуальности
. (0)
Анализ полученных выражений в общем виде довольно сложен, поэтому мы ограничимся иллюстрацией зависимостей Re Z(x), Im Z(x) и Re Y(x), Im Y(x)для некоторого частного примера с заданными значениями параметров нагрузкиZнилиYн, постоянной распространения линиии длиныl её отрезка (Рис. 19 и 20).
Построенные графики показывают, что составляющие входных параметров участка конечного отрезка однородной линии ReZ(x), ImZ(x) и ReY(x), ImY(x)изменяются не монотонно, а с колебаниями,причём эти колебания происходят относительно значенийRe Zc, Im Zc иReYc, Im Yc. С удалением от конца отрезка размах колебаний уменьшается, что объясняется падением влияния отражённых волн напряжения и тока. В результате значения входных параметров участка всё более определяются комплексами действующих значений падающих волн напряжения и тока. Такое объяснение подтверждается формулами для комплексных входных параметров участка конечного отрезка однородной линии. В частности, из формул (44) - (47) следует, что прии неограниченном возрастании длины участкаx значения его сопротивления и проводимости стремятся к характеристическим:
Рис. 20
Размах колебаний зависит, конечно, и от соотношений значений параметров нагрузки и характеристических параметров ZcиYc, иначе говоря от значения коэффициента отражения. Чем меньше рассогласование, тем колебания значений составляющих входных параметров участка менее заметны. При согласованной нагрузкеZн= ZcилиYн = Yc, отражённых волн напряжения и тока нет и = 0; а из формул (44) - (47) следует.
Из графиков Рис. 19 и Рис. 20 также видно, что при некоторых значениях координаты сечения x отрезка линии значения входных параметров участка оказываются вещественными. Такие значения координаты называютрезонансными.
Примечания:
При коротком замыкании конца отрезка однородной линии длиной l(или, формально,) из формул (48) и (49) приследует:
(0)
(0)
при I2=0 или, формально,Yн =0 (режим холостого хода отрезка линии) из тех же формул получается
(0)
(0)
Выражениям (48) и (49) входных параметров отрезка линии при и учёте (50 - 53) путём элементарных преобразований можно придать вид:
Этими формулами удобно пользоваться, если известны (например, из эксперимента) значения комплексных входных параметров в предельных режимах (короткого замыкания и холостого хода).
Из первых четырёх выражений предыдущего примечания имеем
где
В свою очередь из последнего соотношения получаем
для T > 1 ;
для T < 1 ;
Ввиду того, что значение коэффициента определяется неоднозначно, при его вычислении необходима проверка на соответствие неравенству
= 3108м/с.
Минимальное значение k, удовлетворяющее этому неравенству, определяет лишь одно допустимое – максимальное – значение фазовой скорости волн напряжения и тока. Сделать выбор среди всех её других возможных значений, опираясь лишь на результатах измерения комплексных входных параметров отрезка линии в предельных режимах, нельзя.
По известным значениям характеристических параметров однородной линии легко найти и значения её первичных или погонных параметров, если воспользоваться их определениями (9), (14) и (17). Откуда
;.
Каждое из этих комплексных равенств распадается на два вещественных; при заданном значении полученные четыре уравнения решаются относительноR0, L0, G0 иL0.
На практике часто, в особенности при высоких частотах, значения потребляемой мощности в начале и в конце отрезка линии передачи близки. Тогда в любом режиме такой отрезок линии передачи удовлетворительно моделируется отрезком однородной линии без потерь. В отличие от неё модель, являвшаяся до сих пор объектом исследования, называютлинией с потерями, а линию без потерь считают её подвидом. Применение такой, довольно грубой модели, можно считать обоснованным, если собственное затухание отрезка линии передачиlв согласованном режиме не превышает 0,045 Нп; при этомс погрешностью не более5%, и характеристики участка существенно упрощаются.Разновидности гармонического процесса в отрезке линии без потерь будут рассмотрены особо.
В отсутствие предварительной информации о характере процессов в отрезке линии или если эти процессы выступают в своей совокупности, пользуются самой общей и потому наиболее сложной моделью – однородной линией с потерями.