Файл: Демирчян, Нейман, Коровкин, Чечурин. Теоретические основы электротехники.т.2.2003.pdf

Òàê êàê âåíòèëè ïðîâîäÿò òîê òîëüêî

â îäíîì íàïðàâëåíèè (íà ðèñ. 21.45 —

ñíèçó ââåðõ), òî òîê îò çàæèìîâ

1

, èëè

2

, èëè

3

òðàíñôîðìàòîðà ìîæåò èäòè

òîëüêî ââåðõ — ÷åðåç âåðõíèå âåíòèëè

ê çàæèìó

A

÷åðåç öåïü, ïðèêëþ÷åííóþ

ê çàæèìàì

A

è

B

, è îò çàæèìà

B

âîçâðà-

ùàòüñÿ ÷åðåç íèæíèå âåíòèëè ê îäíîìó

èç çàæèìîâ òðàíñôîðìàòîðà. Ïîýòîìó

â öåïè, ïðèêëþ÷åííîé ê çàæèìàì

A

è

B

,

òîê òå÷åò âñåãäà â îäíîì íàïðàâëåíèè,

ò. å. ïðîèñõîäèò âûïðÿìëåíèå òîêà

Íàïðÿæåíèå æå ìåæäó çàæèìàìè

A

è

B

ìîæåò èìåòü ðàçëè÷íûå çíàêè. Åñëè

çàæèì

A

ïîëîæèòåëåí, à çàæèì

B

îòðèöàòåëåí, ÷òî îòìå÷åíî íà ðèñ. 21.45 ïåðâîé

ïàðîé çíàêîâ, òî ýíåðãèÿ ïåðåäàåòñÿ ñëåâà íàïðàâî îò ïðåîáðàçîâàòåëÿ ê ïðèåì-

íèêó, ïðèêëþ÷åííîìó ê çàæèìàì

A

è

B

(íå ïîêàçàííîìó íà ðèñóíêå). Ýòî ñîîò-

âåòñòâóåò ðåæèìó âûïðÿìëåíèÿ, ò. å. ïðåîáðàçîâàíèþ ïåðåìåííîãî òîêà â ïîñòî-

ÿííûé.

Åñëè çàæèì

A

îòðèöàòåëåí, à çàæèì

B

ïîëîæèòåëåí (âòîðàÿ ïàðà çíàêîâ íà

ðèñ 21.45), òî ýíåðãèÿ ïåðåäàåòñÿ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, ò. å. ñïðàâà íàëåâî —

îò èñòî÷íèêà ýíåðãèè, ïðèêëþ÷åííîãî ñïðàâà ê çàæèìàì

A

è

B

(íå ïîêàçàííîãî

íà ðèñóíêå), ê ïðåîáðàçîâàòåëþ. Ýòî ñîîòâåòñòâóåò ðåæèìó èíâåðòèðîâàíèÿ.

Íà ðèñ. 21.46 èçîáðàæåíû ñèíóñîèäû ëèíåéíûõ íàïðÿæåíèé

u

12

,

u

23

è

u

31

ìå-

æäó çàæèìàìè

1

è

2

,

2

è

3

,

3

è

1

(îíè ïîìå÷åíû ïàðàìè öèôð

12

,

23

,

31

). Ýòè íà-

ïðÿæåíèÿ ïîëîæèòåëüíû, êîãäà ïîòåíöèàë çàæèìà, ñîîòâåòñòâóþùèé ïåðâîìó

èíäåêñó, ïîëîæèòåëåí ïî îòíîøåíèþ ê ïîòåíöèàëó çàæèìà, ñîîòâåòñòâóþùå-

ìó âòîðîìó èíäåêñó. Çäåñü æå ïîêàçàíû ñèíóñîèäû ëèíåéíûõ íàïðÿæåíèé

Ãëàâà 21. Íåëèíåéíûå ýëåêòðè÷åñêèå è ìàãíèòíûå öåïè ïðè ïåðèîäè÷åñêèõ ïðîöåññàõ

433

Ðèñ. 21.45

Ðèñ. 21.46

u

21

=

–

u

12

,

u

32

=

–

u

23

è

u

13

=

–

u

31

, ò. å. íàïðÿæåíèé ìåæäó òåìè æå çàæèìàìè, íî

âçÿòûõ ñ äðóãèì çíàêîì.

Åñëè îòñóòñòâóåò ñåòî÷íîå óïðàâëåíèå, òî â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè äîëæíà

ãîðåòü ïàðà âåíòèëåé (îäèí èç âåðõíåé ãðóïïû, äðóãîé èç íèæíåé ãðóïïû), ïðè-

êëþ÷åííûõ ê çàæèìàì òðàíñôîðìàòîðà, íàïðÿæåíèå ìåæäó êîòîðûìè â äàííûé

ìîìåíò íàèáîëüøåå. Òàê, íàïðèìåð, â èíòåðâàëå

t

1

<

t

<

t

2

, êîãäà íàïðÿæåíèå

u

13

ïðåâûøàåò îñòàëüíûå íàïðÿæåíèÿ, äîëæíû ãîðåòü âåíòèëè

1

¢

èç âåðõíåé ãðóïïû

è

3

²

èç íèæíåé ãðóïïû, ÷òî îòìå÷åíî íà ðèñ. 21.45 òåì, ÷òî ýòè âåíòèëè çà÷åðíå-

íû. Âñëåä çà ìîìåíòîì

t

2

íàïðÿæåíèå

u

23

ñòàíîâèòñÿ áîëüøå íàïðÿæåíèÿ

u

13

, è,

ñëåäîâàòåëüíî, òîê äîëæåí ïåðåéòè îò âåíòèëÿ

1

¢

ê âåíòèëþ

2

¢

âåðõíåé ãðóïïû.

Âåíòèëü

1

¢

äîëæåí ïîãàñíóòü, à âåíòèëü

2

¢

— çàæå÷üñÿ. Îäíàêî ýòî íå ïðîèñõî-

äèò ìãíîâåííî, òàê êàê îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà è îáìîòêè ïîäêëþ÷åííîãî ê åãî

ïåðâè÷íûì çàæèìàì ãåíåðàòîðà ïåðåìåííîãî òîêà îáëàäàþò èíäóêòèâíîñòüþ.

Ïîýòîìó ïåðåõîä òîêà ñ îäíîãî âåíòèëÿ íà äðóãîé áóäåò ïðîèñõîäèòü â òå÷åíèå

íåêîòîðîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè

g

/

w

, ñîîòâåòñòâóþùåãî óãëó

g

(ðèñ. 21.46), íà-

çûâàåìîìó ó ã ë î ì ê î ì ì ó ò à ö è è. Ïîêà ãîðÿò äâà âåðõíèõ âåíòèëÿ

1

¢

è

2

¢

è

îäèí íèæíèé

3

²

, íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ìåæäó òî÷êàìè

A

è

B

, åñëè ïðåíåáðå÷ü

ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ â âåíòèëÿõ, ðàâíî ñðåäíåìó çíà÷åíèþ íàïðÿæåíèé

u

13

è

u

23

, ò. å.

u

AB

= (

u

13

+

u

23

)/2. Êîãäà êîììóòàöèÿ çàêîí÷èòñÿ, ò. å. âåíòèëü

1

¢

ïîãàñíåò

è â âåðõíåé ãðóïïå îñòàíåòñÿ ãîðåòü òîëüêî âåíòèëü

2

¢

, íàïðÿæåíèå

u

AB

ñòàíåò

ðàâíûì

u

23

. Òàê áóäåò äî ìîìåíòà

t

3

, êîãäà íà÷íåòñÿ êîììóòàöèÿ òîêà ñ âåí -

òèëÿ

3

²

íà âåíòèëü

1

²

â íèæíåé ãðóïïå. Îíà çàêîí÷èòñÿ òàêæå ÷åðåç óãîë

g

îò

ìîìåíòà

t

3

. Çàòåì â ìîìåíò

t

4

íà÷íåòñÿ êîììóòàöèÿ ñ âåíòèëÿ

2

¢

íà âåíòèëü

3

¢

â âåðõíåé ãðóïïå, â ìîìåíò

t

5

— ñ âåíòèëÿ

1

²

íà âåíòèëü

2

²

â íèæíåé ãðóïïå,

è â ìîìåíò

t

6

îíà äîëæíà íà÷àòüñÿ ñ âåíòèëÿ

3

¢

íà âåíòèëü

1

¢

â âåðõíåé ãðóïïå.

Òàê ïðîöåññ ïðîäîëæàëñÿ áû, åñëè áû âûïðÿìèòåëü îñòàâàëñÿ íåóïðàâëÿå-

ìûì. Æèðíàÿ ëèíèÿ íà ðèñ. 21.46 èçîáðàæàåò êðèâóþ íàïðÿæåíèÿ

u

AB

íà âûõî-

äå. Äî ìîìåíòà

t

6

îíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êðèâóþ âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ

íåóïðàâëÿåìîãî âûïðÿìèòåëÿ.

Âêëþ÷èì â ïðîìåæóòêå ìåæäó

t

5

è

t

6

ñåòî÷íîå óïðàâëåíèå, ò. å. ñîîáùèì ñåò-

êàì âñåõ âåíòèëåé îòðèöàòåëüíûé ïîòåíöèàë ïî îòíîøåíèþ ê êàòîäàì, è áóäåì

ïîäàâàòü íà ñåòêè ïîëîæèòåëüíûå èìïóëüñû íàïðÿæåíèÿ, ïðåâûøàþùèå îòðè-

öàòåëüíîå íàïðÿæåíèå íà íèõ. Èìïóëüñû áóäåì ïîäàâàòü â ïîðÿäêå çàæèãàíèÿ

âåíòèëåé (

1

¢

,

3

²

,

2

¢

,

1

²

,

3

¢

,

2

²

) ÷åðåç èíòåðâàëû âðåìåíè, ñîîòâåòñòâóþùèå ôàçî-

âîìó óãëó

p

/6 (íèæíÿÿ ÷àñòü ðèñóíêà).

Ïðè îòñóòñòâèè óïðàâëåíèÿ â ìîìåíò âðåìåíè

t

6

äîëæíà áûëà íà÷àòüñÿ êîì-

ìóòàöèÿ òîêà ñ âåíòèëÿ

3

¢

íà âåíòèëü

1

¢

. Îäíàêî åñëè ñäâèíåì âñå èìïóëüñû

âïðàâî îò ýòîãî ìîìåíòà íà óãîë

a

, òî â ìîìåíò

t

6

âåíòèëü

1

¢

çàæå÷üñÿ íå ñìîæåò,

òàê êàê íàïðÿæåíèå íà åãî ñåòêå îòðèöàòåëüíî, è, ñëåäîâàòåëüíî, áóäåò ïðîäîë-

æàòü ãîðåòü âåíòèëü

3

¢

. Â ìîìåíò âðåìåíè

t

6

+

a

/

w

ïîäàåòñÿ ïîëîæèòåëüíûé èì-

ïóëüñ íà ñåòêó âåíòèëÿ

1

¢

è îí çàæèãàåòñÿ, òàê êàê åãî ïîòåíöèàë âûøå ïîòåí-

öèàëà ãîðÿùåãî âåíòèëÿ

3

¢

âåðõíåé ãðóïïû. Â òå÷åíèå èíòåðâàëà âðåìåíè

g

/

w

ïðîèñõîäèò êîììóòàöèÿ òîêà íà âåíòèëü

1

¢

, ïîñëå ÷åãî ãîðÿò âåíòèëè

1

¢

è

2

²

äî

434

×àñòü 3. Òåîðèÿ íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ öåïåé

ìîìåíòà ïîäà÷è ïîëîæèòåëüíîãî èìïóëüñà íà ñåòêó âåíòèëÿ

3

²

, êîãäà íà÷èíàåò-

ñÿ êîììóòàöèÿ òîêà â íèæíåé ãðóïïå ñ âåíòèëÿ

2

²

íà âåíòèëü

3

²,

è ò. ä.

Ëåãêî óñìîòðåòü, ÷òî ñðåäíåå çíà÷åíèå âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè ýòîì

ïîëó÷àåòñÿ ìåíüøå, ÷åì ïðè îòñóòñòâèè ðåãóëèðîâàíèÿ. ×åì áîëüøå óãîë

a

, òåì

ìåíüøå ñðåäíåå çíà÷åíèå âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ. Ïîýòîìó óãîë

a

íàçûâà-

þò ó ã ë î ì ð å ã ó ë è ð î â à í è ÿ.

Ïðåäïîëîæèì, ÷òî â ìîìåíò âðåìåíè

t

7

ïîëîæèòåëüíûå èìïóëüñû íà ñåòêå

ñäâèíóòû åùå áîëåå âïðàâî è óãîë

a

ñòàë áîëüøå

p

/2, òàê ÷òî çàæèãàíèå ñëåäóþ-

ùåãî âåíòèëÿ ïðîèñõîäèò óæå ïðè íàïðÿæåíèè äðóãîãî çíàêà. Âñëåäñòâèå ýòîãî

è íàïðÿæåíèå

u

AB

ìåíÿåò ñâîé çíàê. Ïðåîáðàçîâàòåëü ïåðåõîäèò â

èíâåðòîðíûé

ðåæèì

. Ýòîò ðåæèì âîçìîæåí, åñëè ê çàæèìàì

A

è

Â

ñïðàâà îò íèõ ïðèñîåäèíåí

äðóãîé èñòî÷íèê ýíåðãèè ïîñòîÿííîãî òîêà, íàïðèìåð äðóãîé ïðåîáðàçîâàòåëü ñ

òàêîé æå ñõåìîé, ðàáîòàþùèé â âûïðÿìèòåëüíîì ðåæèìå. Ìîìåíò ïîäà÷è ïîëî-

æèòåëüíîãî èìïóëüñà ïðè ýòîì ïðèíÿòî îòñ÷èòûâàòü íå îò òî÷êè ïåðåñå÷åíèÿ

êðèâûõ ïîëîæèòåëüíûõ çíà÷åíèé íàïðÿæåíèé

u

32

è

u

12

, ò. å. íå ñ ïîìîùüþ óãëà

a

, à îò òî÷êè ïåðåñå÷åíèÿ êðèâûõ îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé òåõ æå íàïðÿæåíèé,

ò. å. ñ ïîìîùüþ óãëà

b

. Óãîë

b

íàçûâàþò ó ã ë î ì î ï å ð å æ å í è ÿ çàæèãàíèÿ èí-

âåðòîðà. Î÷åâèäíî,

b = p

–

a

.

Ïðè çàäàííîì ñðåäíåì çíà÷åíèè âûïðÿìëåííîãî òîêà ÷åì ìåíüøå

b

, òåì

áîëüøå

u

AB

, ÷òî ëåãêî óñìîòðåòü èç ðèñ. 21.46.

Óãîë

d = b

–

g

íàçûâàþò ó ã ë î ì á å ç î ï à ñ í î ñ ò è ðàáîòû èíâåðòîðà. Îí

äîëæåí áûòü áîëüøå íóëÿ è áîëüøå óãëà

d

0

, äîñòàòî÷íîãî, ÷òîáû ê ìîìåíòó î÷å-

ðåäíîãî ïåðåñå÷åíèÿ êðèâûõ íàïðÿæåíèÿ óñïåëà çàêîí÷èòüñÿ äåèîíèçàöèÿ ïðî-

ñòðàíñòâà â òîëüêî ÷òî ïîãàñøåì âåíòèëå.

Ïóñòü â ìîìåíò

t

8

óãîë

b

óìåíüøèëñÿ íàñòîëüêî, ÷òî ïîëó÷èëîñü

b

–

g

<

d

0

.

Ýòî çíà÷èò, ÷òî ê ìîìåíòó ïåðåñå÷åíèÿ êðèâûõ íàïðÿæåíèé

u

32

è

u

21

ïîãàñàþ-

ùèé âåíòèëü

3

²

èëè åùå íå ïîãàñíåò, èëè, âî âñÿêîì ñëó÷àå, â íåì íå óñïååò

çàêîí÷èòüñÿ äåèîíèçàöèÿ ïîñëå ïîãàñàíèÿ. Òàê êàê ïîñëå ìîìåíòà ïåðåñå÷åíèÿ

ýòèõ êðèâûõ

u

23

ñòàíîâèòñÿ áîëüøå

u

21

, òî òîê ñíîâà ïåðåéäåò ñ âåíòèëÿ

1

¢

îáðàò-

íî íà âåíòèëü

3

²

è ïàðà âåíòèëåé

2

¢

è

3

²

áóäåò ïðîäîëæàòü ãîðåòü, ÷òî ïðèâåäåò

ê èçìåíåíèþ çíàêà íàïðÿæåíèÿ íà çàæèìàõ

A

è

B

.

Òàê êàê íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ýíåðãèè, ïðèêëþ÷åííîãî ñëåâà îò ýòèõ çàæè-

ìîâ, íå èçìåíèëî ñâîåãî çíàêà, òî ïðîèçîéäåò ýôôåêò êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

Ýòîò àâàðèéíûé ïðîöåññ íàçûâàþò î ï ð î ê è ä û â à í è å ì è í â å ð ò î ð à. Îòñþ-

äà âèäíî, ÷òî ÷ðåçâû÷àéíî âàæíî ïîääåðæèâàòü óãîë

b

äîñòàòî÷íûì, ÷òîáû ñî-

áëþäàëîñü íåðàâåíñòâî

d

>

d

0

.

Îïèñàííûå óñòðîéñòâà íàõîäÿò ïðèìåíåíèå â ýëåêòðîòåõíèêå. Îíè èìåþò

îñîáîå çíà÷åíèå äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ìîùíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïåðåäà÷ ýíåðãèè ïî-

ñòîÿííûì òîêîì âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ íà áîëüøèå ðàññòîÿíèÿ, òàê êàê èîííûå

âåíòèëè ìîãóò áûòü ïîñòðîåíû íà áîëüøîé òîê è áîëüøîå íàïðÿæåíèå. Êîýôôè-

öèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òàêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé âåñüìà âûñîê, òàê êàê ïàäå-

íèå íàïðÿæåíèÿ â èîííûõ âåíòèëÿõ ìàëî. Íà ðèñ. 21.47 äàíà ïðèíöèïèàëüíàÿ

ñõåìà ïåðåäà÷è ïîñòîÿííîãî òîêà.

Ãëàâà 21. Íåëèíåéíûå ýëåêòðè÷åñêèå è ìàãíèòíûå öåïè ïðè ïåðèîäè÷åñêèõ ïðîöåññàõ

435

Ïðè î÷åíü äëèííûõ è ìîùíûõ ëèíèÿõ ïåðåäà÷à ýíåðãèè ïîñòîÿííîãî òîêà

âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ èìååò áîëüøèå òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå ïðåèìóùåñòâà

ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðåäà÷åé ýíåðãèè ïåðåìåííîãî òîêà. Ïðè ïåðåäà÷å ýíåðãèè ïî-

ñòîÿííîãî òîêà íå òðåáóåòñÿ ñèíõðîííîé ðàáîòû ãåíåðàòîðîâ ïåðåìåííîãî òîêà,

íàõîäÿùèõñÿ íà ðàçëè÷íûõ êîíöàõ ëèíèè ïåðåäà÷è, îòñóòñòâóþò èíäóêòèâíîå

ïàäåíèå â ëèíèè è òîêè ñìåùåíèÿ ìåæäó ïðîâîäàìè ëèíèé, òðåáóåòñÿ ìåíüøå

ïðîâîäîâ â ëèíèè, îáëåã÷àåòñÿ èçîëÿöèÿ ïðîâîäîâ, òàê êàê äåéñòâóþùåå ïîñòî-

ÿííîå íàïðÿæåíèå íå îòëè÷àåòñÿ îò ìàêñèìàëüíîãî, êàê ýòî èìååò ìåñòî ïðè ïå-

ðåìåííîì òîêå, îáëåã÷àþòñÿ îïîðû äëÿ ïðîâîäîâ ëèíèè, ñåòî÷íîå óïðàâëåíèå

äàåò âîçìîæíîñòü ëåãêî îñóùåñòâèòü ðåãóëèðîâàíèå ïåðåäà÷è è ò. ä.

Óæå â 1919 ã. èçîáðåòàòåëü òðåõôàçíîé ñèñòåìû ïåðåäà÷è ïåðåìåííîãî òîêà

Ì. Î. Äîëèâî-Äîáðîâîëüñêèé óêàçûâàë, ÷òî ïðîáëåìà ïåðåäà÷è ýíåðãèè íà áîëü-

øèå ðàññòîÿíèÿ äîëæíà áûòü ðåøåíà ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîñòîÿííîãî òîêà.

 êàæäîì èíòåðâàëå âðåìåíè ãîðåíèÿ îïðåäåëåííûõ ãðóïï âåíòèëåé öåïü

ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ëèíåéíóþ. Äëÿ íàõîæäåíèÿ òîêîâ íåîáõîäèìî íàéòè

ïîëíûå èíòåãðàëû ñèñòåìû ëèíåéíûõ óðàâíåíèé, îïèñûâàþùèõ ïðîöåññû â

ýòîé öåïè. Ïðè ýòîì íà÷àëüíûå óñëîâèÿ â êàæäîì ïîñëåäóþùåì èíòåðâàëå

äîëæíû ñîîòâåòñòâîâàòü çíà÷åíèÿì òîêîâ è íàïðÿæåíèé â êîíöå ïðåäûäóùåãî

èíòåðâàëà. Âåñü ýòîò ðàñ÷åò âûïîëíÿåòñÿ ìåòîäîì ñîïðÿæåíèÿ èíòåðâàëîâ.

21.21. Êîíäåíñàòîðû ñ íåëèíåéíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè

â öåïè ïåðåìåííîãî òîêà

Êîíäåíñàòîðû ñ ñåãíåòîýëåêòðèêàìè, èìåþùèå íåëèíåéíóþ õàðàêòåðèñòèêó

q

=

f

(

u

), òàê æå êàê è ðåàêòèâíûå êàòóøêè ñ ôåððîìàãíèòíûìè ñåðäå÷íèêàìè,

ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ öåïåé ïåðåìåííîãî òîêà ñ îñîáû-

ìè ñâîéñòâàìè.

Ðàññìîòðèì â âèäå ïðèìåðà ìîñòîâóþ ñõåìó (ðèñ. 21.48),

â êîòîðîé â äâóõ ïëå÷àõ âêëþ÷åíû îäèíàêîâûå êîíäåíñàòîðû

ñ ïîñòîÿííîé åìêîñòüþ

C

1

, ò. å. èìåþùèå îäèíàêîâûå ëèíåéíûå

õàðàêòåðèñòèêè

q

1

=

C

1

u

1

, à â äâóõ äðóãèõ ïëå÷àõ âêëþ÷åíû êîí-

äåíñàòîðû ñ îäèíàêîâûìè íåëèíåéíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè

q

2

=

F

(

u

2

)

Åñëè ê îäíîé èç äèàãîíàëåé ìîñòà ïîäâåñòè ñèíóñîèäàëüíîå

íàïðÿæåíèå

¢ = ¢

u

U

t

m

1

sin

w

, òî òîê â ïëå÷àõ ìîñòà áóäåò ñîäåðæàòü

436

×àñòü 3. Òåîðèÿ íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ öåïåé

Ðèñ. 21.47

Ðèñ. 21.48

íå÷åòíûå âûñøèå ãàðìîíèêè, è, ñîîòâåòñòâåííî, íå÷åòíûå âûñøèå ãàðìîíèêè

áóäóò ñîäåðæàòüñÿ â êðèâûõ íàïðÿæåíèé

u

1

è

u

2

. Áóäåì èìåòü

u

U

t

U

t

U

t

m

m

m

1

1

3

3

5

5

3

5

= ¢

+ ¢ +

+

+

+

+

sin(

)

sin(

)

sin(

)

w y w y

w y

1

K

;

u

U

t

U

t

U

t

m

m

m

2

1

3

3

5

5

3

5

= ¢¢

+ ¢¢ -

+

-

+

sin(

)

sin(

)

sin(

)

w y w y

w y

1

-

K

Âñå âûñøèå ãàðìîíèêè â êðèâîé

u

1

äîëæíû áûòü ðàâíû è ïðîòèâîïîëîæíû

ñîîòâåòñòâóþùèì âûñøèì ãàðìîíèêàì â êðèâîé

u

2

, òàê êàê ñóììà

u

u

u

1

2

+

= ¢ =

= ¢

U

t

m

sin

w

íå ñîäåðæèò âûñøèõ ãàðìîíèê.

Ïðè èçìåíåíèè àìïëèòóäû

¢

U

m

ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ èçìåíÿåòñÿ òîê

â êîíäåíñàòîðàõ, à ñëåäîâàòåëüíî, èçìåíÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå ìåæäó ïåðâûìè ãàð-

ìîíèêàìè íàïðÿæåíèé

u

1

è

u

2

, òàê êàê òîëüêî îäèí èç ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åí-

íûõ êîíäåíñàòîðîâ îáëàäàåò íåëèíåéíîé õàðàêòåðèñòèêîé.

Ïðè ýòîì èçìåíÿþòñÿ òàêæå è çíà÷åíèÿ âûñøèõ ãàðìîíèê.

Ïðè íàäëåæàùåì ïîäáîðå ïàðàìåòðîâ êîíäåíñàòîðîâ ìîæíî

äîáèòüñÿ òîãî, ÷òîáû ïðè íåêîòîðîì çíà÷åíèè

¢

U

m

âåëè÷èíû

¢

U

m

sin(

w

t

+

¢

y

1

) è

¢¢

U

m

1

sin(

w

t

+

¢¢

y

1

) áûëè ïðàêòè÷åñêè ðàâíû äðóã

äðóãó. Òî÷íîå èõ ðàâåíñòâî íå óäàåòñÿ ïîëó÷èòü èç-çà íàëè÷èÿ

óãëîâ

¢

y

1

è

¢¢

y

1

, êîòîðûå ïîÿâëÿþòñÿ âñëåäñòâèå ïîòåðü â êîí-

äåíñàòîðå ñ ñåãíåòîýëåêòðèêàìè. Ýòè óãëû ìîæíî êîìïåíñè-

ðîâàòü, âêëþ÷èâ â äðóãèå ïëå÷è ìîñòà ïîñëåäîâàòåëüíî ñ êîíäåíñàòîðàìè

C

1

ñî-

ïðîòèâëåíèÿ

r

1

(ðèñ. 21.49). Äîáèâøèñü ðàâåíñòâà ïåðâûõ ãàðìîíèê íàïðÿæåíèé

u

1

è

u

2

, ïîëó÷àåì âî âòîðîé äèàãîíàëè ìîñòà íàïðÿæåíèå

u

²

, ñîäåðæàùåå òîëüêî

âûñøèå ãàðìîíèêè:

u

u

u

U

t

U

t

m

m

"

=

-

=

+

+

+

+

1

2

3

3

5

5

2

3

2

5

sin(

)

sin(

)

,

w y w y

K

ïðè÷åì òðåòüÿ ãàðìîíèêà ðåçêî âûäåëÿåòñÿ èç âñåõ îñòàëüíûõ. Òàêèì îáðàçîì,

ðàññìîòðåííîå ïðîñòîå óñòðîéñòâî ìîæåò ñëóæèòü óòðîèòåëåì ÷àñòîòû.

Ìîæíî îñóùåñòâèòü ñõåìû äëÿ âûäåëåíèÿ ãàðìî-

íèê âûñîêîãî ïîðÿäêà. Íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ èçîáðà-

æåííîé íà ðèñ. 21.50 ñõåìû ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæ-

íûì âûäåëèòü â êîíòóðå

L

1

C

1

ãàðìîíèêè ïîðÿäêà

k

= 21 ñ äîñòàòî÷íîé àìïëèòóäîé, íàñòðàèâàÿ êîíòóð

â ðåçîíàíñ ñ ýòîé ãàðìîíèêîé. Êîíäåíñàòîð

C

ñëóæèò

â ýòîé ñõåìå äëÿ òîãî, ÷òîáû äàòü ïóòü âûñøèì ãàð-

ìîíèêàì ïîìèìî îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà. Íåëèíåéíûé êîíäåíñàòîð â îïûòàõ,

ïðîèçâåäåííûõ ñ òàêîé ñõåìîé, èìåë â êà÷åñòâå äèýëåêòðèêà òèòàíàò áàðèÿ.

Ñõåìà íà ðèñ. 21.49 â íåêîòîðîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ íàïðÿæåíèÿ

U

¢

ðàáîòà-

åò êàê ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ; äåéñòâóþùåå íàïðÿæåíèå

U

²

íà âûõîäå ïðè

ýòîì ìàëî èçìåíÿåòñÿ ïðè çíà÷èòåëüíîì èçìåíåíèè íàïðÿæåíèÿ

U

¢

íà âõîäå.

Ìîæíî îñóùåñòâèòü óñèëèòåëü ñ êîíäåíñàòîðàìè èç ñåãíåòîýëåêòðèêîâ íàïî-

äîáèå ôåððîìàãíèòíûì óñèëèòåëÿì ìîùíîñòè. Åñëè ïðèëîæèòü ê êîíäåíñàòîðó

ìåäëåííî èçìåíÿþùååñÿ íàïðÿæåíèå

u

0

, òî äëÿ äîïîëíèòåëüíîãî ïåðåìåííîãî íà-

ïðÿæåíèÿ âûñîêîé ÷àñòîòû äèíàìè÷åñêàÿ åìêîñòü è, ñîîòâåòñòâåííî, åìêîñòíîå

ñîïðîòèâëåíèå êîíäåíñàòîðà áóäóò çàâèñåòü îò âåëè÷èíû

u

0

. Èçìåíÿÿ

u

0

ñ íèçêîé

÷àñòîòîé, ìîæíî âëèÿòü íà ïðîöåññû â öåïè âûñîêîé ÷àñòîòû, âûçûâàÿ â íåé çíà-

÷èòåëüíîå èçìåíåíèå ìîùíîñòè ïðè âåñüìà ìàëîé çàòðàòå ýíåðãèè â öåïè íèçêîé

Ãëàâà 21. Íåëèíåéíûå ýëåêòðè÷åñêèå è ìàãíèòíûå öåïè ïðè ïåðèîäè÷åñêèõ ïðîöåññàõ

437

Ðèñ. 21.49

Ðèñ. 21.50