Первичные параметры линии Сопротивление, Омкм
 Скачать 26.27 Kb.
|
|
Первичные параметры линии Сопротивление, Ом/км – величина, характеризующая способность материала препятствовать прохождению заряда. Характеризует потерю энергии на тепло в проводах и активное падение напряжения на них, оно состоит из сопротивления току и сопротивления за счёт поверхностного эффекта.  Сопротивление проводов увеличивается с ростом частоты тока – из-за поверхностного эффекта и диэлектрических потерь в изоляции. Поверхностный эффект: с увеличением частоты ток вытесняется на поверхность проводника, т.е. уменьшается эффективное сечение проводника, а чем меньше сечение, тем больше сопротивление. Индуктивность, Гн/км – характеризует способность цепи накапливать энергию в магнитном поле, а также, определяет соотношение между током в проводах цепи и сцепленным с ним магнитным потоком.  a – расстояние м/у осями проводов d – диаметр провода Q(x) – коэффициент, характеризующий уменьшение индуктивности из-за поверхностного эффекта μ – относительная магнитная проницаемость Ёмкость, Ф – способность цепи накапливать энергию электрического поля и связывает заряды на проводах с напряжением между ними.  Из-за того, что ЭМ поле уединенного провода круглого сечения не зависит от глубины расположения зарядов в нём, поверхностный эффект не оказывает влияния на емкость, значение которой, следовательно, не зависит от частоты. Проводимость изоляции, См/км – способность проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля. Величина, обратная сопротивлению изоляции, определяет потерю энергии в диэлектрике, окружающем провода, и ток утечки линии.  G0 – проводимость изоляции при постоянном токе n – коэффициент, учитывающий повышение G при увеличении f, эквивалентный увеличению потерь в изоляции Уравнения ЭМ поля Закон полного тока Циркуляция вектора магнитной индукции по замкнутому контуру, охватывающему токи, прямо пропорциональна алгебраической сумме токов, пронизывающих этот контур.  Первое уравнение Максвелла в интегральной форме. Применяется к контуру конечных размеров.  Источниками вихревых магнитных полей являются токи проводимости и токи смещения. j – плотность эл. поля – связь между магнитным полем и его источником. Уравнение ЭМ индукции Соотношение между напряженностью эл. поля Е и магнитным потоком Ф = НμS Электродвижущая сила, возникающая в контуре при изменении магнитного потока Ф, проходящего сквозь поверхность, ограниченную контуром, равна скорости изменения этого потока с обратным знаком. Второе уравнение Максвелла  Теорема Остроградского – Гаусса Устанавливает связь между потоком вектора напряженности эл. поля через замкнутую поверхность и эл. зарядом, расположенным внутри данной поверхности.  Принцип непрерывности магнитного потока Полный поток магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равна нулю. Это объясняется вихревым характером магнитного поля.  Магнитные линии не имеют ни стока, ни истока. Магнитное поле не имеет «магнитных зарядов». Принцип непрерывности электрического поля Устанавливает связь м/у движущимся зарядом и магнитной составляющей ЭМП.  Уравнения Максвелла Первое уравнение Максвелла является дифференциальной формулировкой закона электромагнитной индукции.  Физический смысл: вихревое электрическое поле создается переменным магнитным полем. Второе уравнение Максвелла является дифференциальной формулировкой закона полного тока.  Физический смысл: источниками вихревых магнитных полей являются эл. токи и изменение индукции. Третье уравнение Максвелла является дифференциальной формулировкой теоремы Гаусса для электрических полей.  Физический смысл: источниками электрического поля являются заряды. Четвертое уравнение Максвелла является дифференциальной формулировкой теоремы Гаусса для магнитных полей.  Физический смысл: дивергенция вектора  любой точке пространства равняется нулю, т.е. – источников нет (магнитные заряды в природе отсутствуют). Нет ни стоков, ни источников.Теорема Умова-Пойтинга для мгновенных значений   (Вт/м2)Изменение запаса ЭМ энергии, находящейся в некотором объеме V, происходит за счёт расхода энергии внутри объёма и распространения её за пределом объёма. Излучаемая или поступающая через ограничивающую поверхность энергия равна интегралу от скалярного произведения вектора Пойтинга на элемент поверхности S. Вторичные параметры линии Волновое сопротивление ZB, Ом – сопротивление, которое встречает ЭМ волна при распределении вдоль однородной линии без отражения, т.е. при условии, что на процесс передачи не влияют несогласованности на концах линии. Оно зависит от первичных параметров и частоты передаваемого тока. ZB можно измерить в случаях: - когда линия однородна и нагружена на приемник с сопротивлением, равным её волновому сопротивлению Z1 = ZB - если однородная линия электрически длинная При выражении ZB через ток и напряжение, необходимо принимать во внимание лишь падающую (движущуюся вперёд) ЭМ волну. Если в линии выделить отраженную волну, то она, двигаясь к началу линии, также будет встречать волновое сопротивление.  У всех типов цепей угол ZB отрицателен, а ⎹ZB⎸ уменьшается при увеличении частоты, т.е. реактивная составляющая носит ёмкостный характер – из-за того, что прямой и обратный провода по конструктивным и экономическим соображениям расположены настолько близко друг к другу, что емкости цепи относительно велики, а индуктивность мала. Коэффициент распространения волны γ, 1/м – характеристическая постоянная передачи линии единичной длины. Она является комплексной величиной.  Коэффициент ослабления линии α – характеризует изменение напряжения и тока по абсолютной величине при распространении энергии на расстояние, равное единице длины линии. [Нп/км]  Коэффициент фазы β, рад/км - величина, характеризующая изменение фазы электрического напряжения или электрического тока бегущей электромагнитной волны в линии с распределенными параметрами, при перемещении волны на единицу длины, равная мнимой части коэффициента распространения.  Чем длиннее КЛС, тем больше изменяется передаваемая энергия по величине и фазе. Если α [дБ/км], то β [рад/км] 1 Нп = 8,686 дБ или 1 дБ = 0,115 Нп Телеграфные уравнения линии – образуют систему дифференциальных уравнений в частных производных, определяющую U и I в любой точке линии с распределенными параметрами как функции координат x и времени t.  Эти уравнения предполагают, что первичные параметры известны. Они справедливы по отношению к любой однородной линии независимо от её конструкции. Изменение конструкции линии приводит к изменению численных значений только первичный параметров. Силовые характеристики эл. и магнитного поля ЭМП – особый вид материи, оказывающий сильное воздействие на заряженные частицы и обладающий энергией, массой, скоростью, т.е. всеми свойствами материи. Оно отличается непрерывным распределением в пространстве (ЭМ волны) и обнаруживает дискретность структуры. Электрическое – действует на неподвижные и движущиеся (потенциальные) заряды снаружи проводника. Магнитное – действует на движущиеся заряды внутри проводника. Неподвижные заряды – только электрическое поле Неподвижные и движущиеся – эл. и магнитное поля Потенциальное поле тесно связано со своим источником. Линии этого поля имеют начало и конец. Вихревое поле. Линии замыкаются по замкнутой петле, всегда непрерывны и не имеют ни начала, ни конца. Напряженность ел. поля  [В/м] = [Н/Кл] – вектор, равный отношению силы, с которой поле действует на неподвижный точечный заряд. помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда. E↑↑F Магнитная индукция [Тл] = [Н/А∙м] – сила воздействия на единицу длины проводника с единичным током. Единицы измерения Напряженность эл. поля Е [В/м] Напряженность магнитного поля Н [А/м] Магнитная индукция В [Тл] = [Н/А∙м] Сопротивление R [Ом] Ёмкость С [Ф] Индуктивность L [Гн] Проводимость G [См] Магнитный поток Ф [Вб] Плотность эл. тока j [А/м2] Электрический заряд q [Кл] Намагниченность J [А/м] Эл. индукция D [Кл/м2] При R = R создается однородное МП, 2 катушки соединены последовательно таким образом, чтобы их питал одинаковый ток, который создавал бы 2 одинаковых МП, создающие МП в цилиндрическом объёме. При прохождении тока генерируется МП. Плотность магнитного потока пропорциональна сие тока. Уравнение МП катушек Гельмгольца  Связь между индукцией и напряжённостью МП  |