26 Четырехполюсники.

Часть электрической цепи или какое-либо электротехническое устройство, имеющие два входных и два выходных зажима (полюса), называют четырехполюсником. Четырехполюсники подразделяются на пассивные и активные. Четырехполюсник, в схеме которого не содержатся источники энергии, называется пассивным. Четырехполюсник, в схеме которого есть источники энергии, называется активным.

К пассивным четырехполюсникам можно отнести трансформаторы, линии передачи электрической энергии, электрические частотные фильтры, измерительные мосты и ряд других устройств. К активным четырехполюсникам можно отнести, например, усилители, мостовую схему, в одну из диагоналей которой включен источник энергии, а в другую - нагрузка и т. п.

Четырехполюсник принято изображать в виде прямоугольника, обозначая входные зажимы 1, 1', а выходные - 2, 2' (рис. 3.1). Если четырехполюсник активный, то в прямоугольнике ставят букву А. Если буквы А нет, то четырехполюсник пассивный.

Четырехполюсники могут быть симметричными и несимметричными. Если при замене входных зажимов выходными (и наоборот) режим работы участков цепей, присоединенных к четырехполюснику, не изменяется, то четырехполюсник симметричный (т. е. симметричный четырехполюсник со стороны выходных зажимов представляет ту же цепь, что и со стороны входных зажимов). В противном случае четырехполюсник будет несимметричный.

Четырехполюсники бывают обратимыми и необратимыми. Четырехполюсники, для которых отношение напряжения на входе к току на выходе или отношение напряжения на выходе к току на входе, т. е. взаимные сопротивления входного и выходного контуров, не зависят от того, какие зажимы являются входными, а какие - выходными, называются обратимыми. Отметим, что линейные пассивные четырехполюсники являются обратимыми.

В электрических цепях четырехполюсники часто используют в качестве передаточных звеньев между источником питания и нагрузкой. В этом случае предполагается, что изменяться могут нагрузка и напряжение на входе, но сама схема четырехполюсника и сопротивления ее элементов остаются неизменными.

Основной смысл теории четырехполюсника заключается в том, что, используя некоторые обобщенные параметры, можно связать между собой напряжения и токи на входе и выходе четырехполюсника, т. е. находить токи и напряжения на его входе и выходе, не производя расчетов токов и напряжений в схеме самого четырехполюсника.

ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

К ним относятся: характеристические сопротивления, коэф­фициент трансформации и постоянная пе­редачи.

27. Електричні кола з розподіленими параметрами.

До сих пор рассматривались электрические цепи с сосредоточен­ными параметрами, т. е. предпола­галось, что электрическая цепь представляет совокупность некото­рых самостоятельно существующих элементов , L и С, сосредоточен­ных в различных ее точках.

Основанными на предположении, что ток, входя­щий в каждый из этих элементов цепи, равен току, выходящему из не­го. Решение этих уравнений дает за­кон изменения исследуемой электри­ческой величины в зависимости от времени, но не от координаты дли­ны, которая в эти уравнения не входит.

Однородная двухпроводная ли­ния является распространенным ти­пом линии; она используется в электропроводной связи и в радио­технике и выполняется в виде па­раллельных проводников или коаксиального кабеля

Убывание амплитуды волны вдоль линии обусловливается поте­рями в линии, а изменение фазы — конечной скоростью распростране­ния электромагнитных колебаний.

Полученная формула выражает зависимость, существующую между длиной волны и коэффициентом фа­зы линии.

С течением времени волна пере­мещается от начала линии к ее кон­цу; она носит название прямой или падающей волны.

ЛИНИЯ БЕЗ ИСКАЖЕНИЙ

Неискаженной передачей сигнала называется такая передача, при которой форма сигнала в начале и конце линии одинакова, т. е. все ординаты кривой напряжения или тока в конце линии пропорциональны соответствующим ординатам кривой в начале линии. Такое явление имеет место в том случае, когда коэффициент затухания линии и соответственно фазовая скорость на всех частотах одинаковы. Неодинаковое затухание на разных частотах создает так называемые амплитудные искажения, а неодинаковая скорость волн на разных частотах — фазовые искажения.

Линия без искажений является одновременно и линией с минимальным затуханием. Волновое сопротивление линии без искажений — действительное число, что равносильно активному сопротивлению, не зависящему от , частоты;) оно выражается простой формулой

УРАВНЕНИЯ ОДНОРОДНОЙ ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ

На­пряжение и ток в длинной линии в общем случае оказываются функ­циями времени и пространственной координаты, определяющей поло­жение точки наблюдения.

Чтобы найти напряжение и ток в любой точке линии, рассмотрим произвольный бесконечно малый элемент dх, удаленный от ее начала на расстояние х (см. рис. 6-1).

Обозначим искомые величины на входе элемента, т. е. в точке с координатой х, через и = f(х, t) и i= (x, t). Тогда значения и и i на выходе элемента (в точке х + dх)- будут

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЛИНИИ

Коэффи­циент отражения

На основании приведенного вы­ше выражения для коэффициента отражения n₂ можно заключить, что условие |n₂| = 1 выполнимо в трех случаях: при Z2=∞ (холостой xod) Z2 = 0 (короткое замыкание) и Z2=jx (реактивная нагрузка). Этим условиям соответствуют стоячие волны, возникающие в линии без потерь.