Дәріс. Ұзын желілердің түрлері. Тұрғын толқын. Желіні төртұштық ретінде қарастыру

Бұ рмаламайтын желі. Бұ рмаламайтын желіде барлық жиіліктегі толқ ындар бірдей фазалық жылдамдық пен тарайды жә не бә рі біркелкі ө шеді, яғ ни желіге кірердегі сигнал тү рі желі соң ың дағ ы қ абылдағ ышта да сол қ алпың да сақ талады.

Желіде бұ рмалану болмау ү шін келесі шарттар орындалуғ а тиісті:

- ө шу коэффициенті жиілікке тә уелді болмау керек жә не мә ні аса ү лкен болмау керек;

- сигналдар бірдей фазалық жылдамдық пен таралу керек, яғ ни жиілікке тә уелді емес;

- барлық жиілік диапазонында жү ктеме желімен келісімді болу керек. Осы шарт орындау ү шін жә не жиілікке тә уелді болмау керек, яғ ни сипаты активті болу керек.

Бұ л шарттар орындалуы ү шін желінің параметрлері ө зара мынадай байланыста болуы керек:

.

Бұ л жағ дайда активті: . Осы шарт орындалатын болса желідегі қ ума толқ ынның кернеуі мен ток арасындағ ы фаза ығ ысуы .

Жалпы жағ дайда ө шу коэффициенті:

.

Бұ рмаламайтын желі ү шін , яғ ни ө шу коэффициенті минималды жә не жиілікке тә уеді емес.

Жалпы жағ дайда фазалық коэффициент:

.

Бұ рмаламайтын желі ү шін . Бұ л жағ дайда фазалық жылдамдық:

, яғ ни бұ рмаламайтын желілерде фазалық жылдамдық та жиіліккен тә уелді емес.

Шығ ынсыз желі. Іс жү зінде желі кедергісін R₀ жә не ө ткізгіштігін G₀, индуктивтік кедергімен жә не сыйымдылық ө ткізгіштігімен салыстырғ анда елемеуге де болады.

Сондық тан бұ л шарттылық тар орындалғ ан кезінде деп қ абылдануы мү мкін. Сол кезде шығ ынсыз деп аталатын желі аламыз. Шығ ынсыз желіні нақ ты желінің идеализацияланғ ан тү рі деп қ арастырамыз. Осындай желі ү шін

. Яғ ни шығ ынсыз желінің ө шуі болмайды , ал толқ ындық кедергі активті болады жә не ол жиіліктен тә уелсіз. Шығ ынсыз желінің фазалық жымдамдығ ы да жиілікке тә уелсіз. Бұ дан басқ а фазалық жылдамдық тұ рақ ты болғ андық тан бұ л желіде фазалық бұ рмалану болмайды.

Шығ ынсыз желінің толқ ындық кедергісінің аргументі , яғ ни тура жә не кері толқ ын токтары фаза бойынша кернеулермен ү йлесіп келеді. Ұ зын желінің гиперболалық функциялы тең деуінің комплекстік аргументінен шығ ынсыз желі ү шін нақ тылы аргументті дө ң гелектік функциялы тең деуіне ауысады:

Сонымен желі басындағ ы кернеу мен токтың абсолюттік мә ндері желі аяғ ындағ ы кернеу мен токтың мә ндеріне тең, ал фаза бойынша қ арама-қ арсы.

Тұ рғ ын толқ ын. Шығ ынсыз желінің аяғ ындағ ы активті қ уат нө лге тең болатын режимді қ арастырайық. Мұ ндай жағ дай бос жү ріс, қ ысқ аша тұ йық талу жә не таза реактивті жү ктеме кезінде орын алады.

Тұ рғ ын толқ ын деп бір-біріне қ арама-қ арсы бағ ытта қ озғ алатын, бірдей амплитудалы тура жә не кері толқ ындарды беттестіру арқ ылы алынатын процесті айтады. Тұ ргын толқ ын кернеудің жә не токтың тұ рғ ын толқ ындарынан қ ұ ралады. Бұ л қ ұ раушы тұ рғ ын толқ ындарды математикалық тү рде периодты екі функцияның кө бейтіндісі ретінде қ арастыруғ а болады. Олар біреуінің аргументі уақ ытқ а тә уелді де, ал екіншісі тек координаталарғ а тә уелді. Кернеудің жә не токтың тұ рғ ын толқ ындары уақ ыт бойынша 90⁰ ығ ысқ ан, ал кең істікте олар толқ ын ұ зындығ ының ширегіне ығ ысқ ан.

Координаттық функцияның сызығ ының нө лден ө ткен нү ктелерін тү йіндер деп, ал максимал мә нге ие болғ ан нү ктелерін-шоқ тық тар деп атайды.

Тұ рғ ын толқ ын пайда болғ ан кезде желінің басынан аяғ ына электромагниттік энергия берілмейді. Бірақ ұ зындығ ы толқ ын ұ зындығ ының ширегіне тең учаскелерде біраз энергия жинақ талады. Бұ л энергия периодты тү рде бір тү рден(электр ө рісінің энергиясынан) екінші тү рге (магнит ө рісінің энергиясына) ауысады.

Ажыратылғ ан желіні қ арастырайық.. Бұ л бос жү ріс режимі кезінде . Сондық тан

.

тең кезінде кернеудің жә не токтың лездік мә ндері:

.

Бұ л тең деулер тұ рғ ын толқ ынның тең деулері болып саналады.

Ажыратылғ ан шығ ынсыз желінің кірер кедергісі , яғ ни таза реактивті жә не оның сипаты желі ұ зындығ ы Х-пен, жиілікпен анық талады.

Қ ысқ а тұ йық талғ ан желіні қ арастырайық.. Қ ысқ а тұ йық талғ ан желіде , сонда

Лездік мә ндері: , яғ ни кернеу жә не ток тұ рғ ын толқ ын болып саналады.

Шығ ынсыз желінің қ ысқ а тұ йық талган кезіндегі кірер кедергісі таза реактивті, ол желі ұ зындығ ына, жиіліке байланысты индуктивті немесе сыйымдылық ты болуы мү мкін.

Таза реактивті кедергі жү ктемесіне жалғ анғ ан желі. болғ анда желіде тұ рғ ын толқ ын болады. Сондық тан реактивті кедергілі жү ктемесі бар желі ажыратылғ ан немесе қ ысқ а тұ йық талғ ан ұ зын желіден ешқ андайда айырмашылығ ы жоқ.. Тек желі соң ында реактивті кедергісімен жү ктелген желіде не токтың, кернеудің шоқ тығ ы да тү йіні де болмайды. Кез келген уақ ыт мерзімінде тү йіндердегі ток немесе кернеу нольге тең. Сондық тан, қ уат ә руақ ытты нольге тең жә не осы нү ктелерде энергия болмайды.

Желінің тең деулерін тө ртұ штық тылар тең деулерімен салыстырамыз:

.

Ұ зын желіні симметриялы тө ртұ штық деп қ арастыруғ а болады, олай болса олардың коэффициенттері бір-біріне тең болады:

Бұ л тең діктер тө ртұ штық ү шін де, ұ зын желі ү шін де орындалуғ а тиісті: Кез келген симметриялы тө ртұ штық тыны П- жә не Т- тә різді орнын алмастыру схемасы тү рінде келтіруге болады.

Негізгі ә дебиет: 1 [241-264],

Қ осымша ә дебиет: 5 [466-475], 6 [353–364].

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Бұ рмаламайтын желіге тү сініктеме берің із.

2. Қ андай желі шығ ынсыз желі деп аталады? Оның ерекшеліктеріне тоқ талың ыз.

3. Тұ рғ ын толқ ынды сипаттаң ыз. Ажыратылғ ан желі, қ ысқ а тұ йық талғ ан желі жә не таза реактивті жү ктемелі желінің ерекшеліктеріне тоқ талың ыз.

4. Ұ зын желіні тө ртұ штық ретінде қ арастыру туралы тү сініктеме берің із