Файл: Теория линейных электрических цепей учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 267

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ний. Если же этот двухполюсник работает в режиме резонанса то­ ков, общий ток через двухполюсник будет равен нулю. Кривая изменения тока в первичном контуре на рис. 6.16 изображена сплош­ ной линией.

Значения вторичного тока можно определить с помощью соот­ ношения (6.7):

= а —

 

 

 

 

col.

 

 

 

 

 

 

При частотах щ и со2, когда ток

/ х =

со, ток / 2

также

увеличи­

вается до бесконечности. При

частоте

резонанса

токов

сор ток

/ 2

не падает до нуля

как

ток

/ х ,

а уменьшается до значения, опреде­

ляемого из (6.5, б)

при

zn

=

z2 2 =

0:

 

 

 

 

 

Изменение тока во вторичном контуре изображено

на рис. 6.16

штриховой кривой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частоты, соответствующие максимумам тока / 2 ,

сох <

сор и со2

>>

> сор, называются

частотами

связи.

Если учесть, что

коэффициент

связи между контурами с трансформаторной связью в радиоустрой­

 

 

 

 

ствах обычно значительно мень­

 

 

 

 

ше единицы, то станет очевид­

 

 

 

 

ным, что частоты

щ,

сор и

со2

 

 

 

 

очень близки друг другу. При

 

 

 

 

уменьшении

коэффициента связи

 

 

 

 

между контурами

частоты связи

 

 

 

 

сближаются

с сор и минимум то­

 

 

 

 

ка / 2 благодаря уменьшению M

 

 

 

 

повышается.

 

 

 

 

•1

ир

СО,

Ù)

Для объяснения обнаружен­

ных особенностей

частотных

ха­

 

Рис. 6.16

 

рактеристик двух связанных

ко­

 

 

 

 

лебательных

контуров

заменим

систему из

двух

колебательных

контуров с трансформаторной свя­

зью одним первичным контуром, эквивалентным всему трансфор­ матору (см. рис. 6.8). Входное сопротивление этого контура в общем случае

r u + a2 r2 2 + / ( x n - • й2 %2 2 ).

В данном случае эта формула принимает следующий вид:

1

i l "

CÛC„

CÛL,.

1

CÙC2

 

 

, ' 2 2

C Û C 2 2 /

 

« L u

1

/

to2 M2

:

CÛC,u

 

 

 

 

 

 

170


Сопротивление, взятое в скобки, представляет собой сопроти­ вление, вносимое вторичным контуром в первичный.

При частоте сор = — - с о п р о т и в л е н и е , вносимое в первич-

V L22C22

ный контур, окажется равным бесконечности. Ток в первичном контуре прекратится. Этот режим соответствует резонансу токов. Очевидно, что когда оба контура двухконтурной системы настроены

на одну частоту, то при частотах, отличных

от резонансной, знаки

ххх

и Аххх

противоположны, так как оба контура при всех частотах

одновременно

обладают

индуктивной

или

емкостной реакцией,

а

Аххх =

— Ö 2

X 2 2 - Этим

и объясняется

возникновение режимов ре­

зонанса

напряжений при двух различных

частотах.

При частоте меньшей, чем сор, собственное сопротивление пер­ вичного контура будет емкостным, так как coLxi < ^ ^ ~ < а вносимое в этот контур реактивное сопротивление положительным, т. е.

индуктивным, так как и CÖL22 < ^ т - . При этом на частоте ах наступает резонанс напряжений. Токи в обоих контурах будут равны бесконечности.

При частоте большей, чем сор, сопротивление первичного кон­

тура станет индуктивным (oLxx>—J~,

а вносимое в первичный

контур сопротивление — отрицательным,

т. е. емкостным. Таким

образом, вторично возможен резонанс напряжений. Этот резонанс наступит при второй частоте связи со2. Токи в контурах вновь до­ стигнут бесконечности.

Следует отметить, что при емкостной связи между двумя коле­ бательными контурами и при высоких добротностях контуров ча­

стоты связи были бы равны:

 

t ö i ^ c ö p ] / l — k и c û 2 i ^ c û p i / l -\-k

(6.20)

2. Реальные двухконтурные системы. В реальных связанных колебательных контурах при некоторых частотах напряжения пи­ тания также возникают режимы резонансов. При этих частотах первичный ток будет совпадать по фазе с напряжением питания. Однако в реальных контурах ни ток в первичном контуре, ни ток во вторичном контуре не будут возрастать до бесконечности и спа­ дать до нуля в рабочей полосе частот.

Прежде чем перейти к исследованию частотных характеристик первичного и вторичного токов в системе связанных колебательных контуров, установим соотношения между величинами, являющи­ мися элементами этих характеристик. Считаем, что резонансные частоты рассматриваемых контуров одинаковы:

Подчеркнем еще раз, что все исследования будут проводиться в уз­ кой полосе частот, приблизительно симметричной относительно

171


основной частоты ю0 . Обычно граничные частоты этой полосы от­

личаются от основной (о0

не более чем на несколько

процентов.

В пределах этой полосы пренебрежем изменениями хп

независимо

от того, является ли связь

индуктивной или емкостной.

 

При равенстве резонансных частот обоих контуров обобщенные расстройки этих контуров оказываются связанными между собой простым соотношением. Действительно,

Гц

ги

( й /

(6.21)

£ _ £?2 _

m 0 L 2 2 / ^

_

 

г22 ~~

г22

0

 

со

откуда

 

 

 

 

k

=

Qi

h

(6.22)

Ii

 

Q2

ал

"

В радиотехнических устройствах часто используются связанные колебательные контуры с одинаковыми добротностями, настроенные на одну и ту же частоту: Qx = Q2 и w p l = « р 2 . Такие контуры на­ зывают подобными. Обобщенные расстройки подобных контуров при всех значениях частоты питания контуров, как ясно из (6.22), равны между собой:

 

 

І1 = І2 = Ь

Не менее часто, однако, во вторичный контур вводится полез­

ная

нагрузка в

виде активного сопротивления, вследствие чего

Q2 <

Qx или <і2 >

dx.

3. Амплитудно-частотные характеристики тока во вторичном контуре. Построение и исследование частотных характеристик двух-

контурной системы начнем с амплитудно-частотной

характеристики

вторичного тока.

 

 

 

 

 

Подставив в выражение (6.5 б) значения полных

сопротивлений

обоих колебательных

контуров

 

 

 

Zn

= rn + jxn = r u ( 1 + /

= m ( 1 + Цг)

получим

Z 2 2

Г22 +

}х22

Г22 ( 1 4" /Іг))

 

UtZ12

 

 

 

Uil'xî2

 

 

 

 

 

 

Это же выражение

можно

переписать

иначе, воспользовавшись

равенством (6.18):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№2

 

 

/

_

_

1

Ѵгиг22

 

 

'2

 

 

 

 

(6.23)

 

 

 

 

 

' U ' 2 2 j

А/* К о м

172


Или, переходя к модулю тока:

 

Знаменатель последнего выражения можно переписать,

рас­

крыв

скобки, перегруппировав

слагаемые и заменив | х на Е2

с по­

мощью формулы

(6.22):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6.24)

 

 

Vrnr„ У (і + ^ < З А ) 2 + ^ ( і + | -

 

 

 

 

 

Выражение (6.24) позволяет выяснить характер изменения

/ 2

при

возрастании

обобщенной

расстройки |£2 |

от значения

£2

=

0.

Представляются

возможными

два варианта

изменения / 2

вблизи

| 2 =

0. В том случае, если стоящая под знаком корня сумма

 

+

+

ла

—2&2Q,2) положительна,

увеличение | 2

в стороны

положи­

 

/

 

 

 

должно

тельных и отрицательных значений обобщенной расстройки

0

 

 

 

 

 

Рис. 6.17

 

 

Рис. 6.18

 

 

вызвать увеличение всего знаменателя и уменьшение тока / 2

(рис.6.17).

Следовательно, неравенство

1

> 2k2Q\

или, иначе,

т4- + т4->

> 2k2 является признаком

того,

что ток

/ 2 имеет

максимальное

значение при | 2 = 0. Это

единственный

экстремум

амплитудно-

частотной характеристики вторичного тока при данном соотноше­ нии Qlt Q2 и k. Рассмотренное неравенство, связывающее параметры двухконтурной системы, можно переписать, заменив добротности контуров Q их затуханиями d:

Y*

Если же сумма ^ 1 + j | r 2k2Q\ j отрицательна или, иначе го­ воря, если

l + d'i

173