Хвильові процеси в довгій лінії
Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Оскільки процеси заряду і розряду ФД еквівалентні, а в силовий імпульсної техніки ФД використовуються в якості як формувача, так і накопичувача, відповідно до схеми на рис. 1.4 замінимо ФД на ЛРП. Схема такого пристрою наведена на рис. 3.1. Не вдаючись в деталі процесу заряду лінії, відзначимо, що після деякого часу ЛРП від джерела напруги живлення E через резистор R зар (який в даному випадку просто констатує факт наявності токоограничивающих елементів в зарядному пристрої) придбає заряд, і напруга ЛРП буде також E. У лінії буде запасена енергія W = 0,5C 0E 2 [4].
Перевівши ключ До в положення 2, підключимо ЛРП до навантаження R = r. Тоді в цьому навантаженні виникне прямокутний імпульс напруги U н = 0,5Е. Розглянемо процеси, що виникають в лінії при t> 0. Встановимо в лінії позитивні напрямки струму i і напруги u збігаються з позитивними напрямками струму iR і напруги uR в навантаженні. Оскільки в ЛРП струми і напруги в різних її перетинах можуть бути різними в один і той же момент часу, будемо на просторових діаграмах (рис. 3.2) фіксувати епюри розподілу напруги і струму по довжині лінії в окремі характерні моменти часу.
На рис. 3.2, а діаграми відображають розподілу напруги і струму в лінії в початковий момент часу t = 0, т. Е. Відображають початкові умови при будь-якому значенні x. u (x, 0) = E. i (x, 0) = 0.
Після підключення навантаження в лінії починається хвильової процес розряду на навантаження, поширюючись від навантаженого кінця лінії до її розімкненим кінця. Струм навантаження і, відповідно, струм лінії рівні: iR = i = E / (r + R), а падіння напруги на навантаженні для узгодженого режиму uR = E / 2.
Таким чином, початкова напруга заряду лінії ділиться на навантаженні і на затискачах лінії навпіл. По лінії в напрямку x (від навантаженого кінця) поширюється хвиля напруги E / 2, що зменшує напругу заряду E лінії на E / 2. Цей процес нерозривно пов'язаний з виникненням хвилі струму i від навантаженого кінця лінії, причому треба відзначити, що струм лінії i спрямований до навантаження, а фронт хвилі струму i вдвіжется до ненавантажений кінця лінії. На рис. 3.2, б показані епюри напруги і струму лінії в момент часу t У момент часу t = t / 2 (рис. 3.2, в) хвиля струму досягне кінця лінії. У цей момент вся структура лінії заповнена струмом, а епюр напруги лінії u (x) = E / 2 = const. C цього моменту часу струм лінії i розряджає ділянку лінії (починаючи з координати x = l) до нуля і фронт хвилі струму починає тепер рухатися до навантаження, а відрізок лінії, що знаходиться за цим фронтом, придбає нульовий потенціал. На рис. 3.2, г показані епюри напруги і струму лінії в момент часу t> t> t / 2. При досягненні фронтом хвилі струму навантаженого кінця лінії процес формування імпульсу закінчується, а напруга і струм у всіх перетинах лінії дорівнюють нулю (рис. 3.2, д). Відбиті хвилі в лінії від навантаженого кінця відсутні, так як r = R. З розгляду описаних процесів випливає, що на навантаженні R = r протягом часу подвійного пробігу хвилею лінії довжиною l діє прямокутний імпульс напруги, величина якого uR = E / 2. Тривалість цього імпульсу де L p, C p- розподілені індуктивність і ємність лінії відповідно. При цьому необхідно зазначити, що енергія, реалізована в навантаженні за час тривалості імпульсу t, дорівнює енергії, накопиченої в лінії до початку процесу розряду, так як При заданих значеннях навантаження R і тривалості імпульсу t параметри ЛРП визначаються наступним чином: