Электрическими системами

24 марта 1896 г. А. С. Попов продемонстрировал впервые в истории человечества передачу электрическими сигналами без проводов осмысленного текста, состоящего из двух слов («Генрих Герц») на расстояние всего 250 м. В 1899 г. дальность действия приемника была доведена до 45 км, в 1900 г. радиосвязь впервые была использована на практике при снятии с камней у о. Гогланд броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» и при спасении рыбаков, унесенных в море. В 1901 г. дальность связи достигла 150 км.

Определить время жизни можно также путем измерения сдвига фаз между фототоком и световым сигналом. Для этого световой сигнал преобразуется в тождественный ему по фазе электрический сигнал с помощью безынерционного приемника излучения, после чего измеряется разность фаз между двумя электрическими сигналами.

Примечания: 1. Статические реле осуществляют управление не контактами, а электрическими сигналами.

Структурная схема оптико-волоконного канала в целом приведена на 1.11. Она включает кроме оптического световода ОСВ электрооптический передатчик ЭОЛ и оптико-электрический приемник ОЭП. Основным элементом ЭОП является светодиод или полупроводниковый лазер. Часто предпочитается последний. Он управляется электрическими сигналами и создает соответствующие им световые сигналы. Основным элементом ОЭП является обычно фотодиод, который создает электрические сигналы, подобные переданным ОСВ световым, т. е. восстанавливает сигналы, поступающие на ЭОП.

Дальнейшая микроминиатюризация радиоэлектронных устройств возможна только при использовании принципов функциональной микроэлектроники, основанной на использовании физических свойств твердых тел (и жидкостей) для выполнения заданных операций над электрическими сигналами.

Оптоэлектроникой принято называть направление современной электроники, занимающееся передачей, приемом, обработкой и хранением информации, переносимой световыми (оптическими) и электрическими сигналами. В основе оптоэлектроники лежат процессы преобразования электрических сигналов в световые, а световых — в электрические в зависимости от того, в каком виде — оптическом или электрическом — удобнее передавать, обрабатывать и хранить информацию. Прием-преобразование световых (фотонных) сигналов в электрические осуществляется фотоэлектронными приборами. Излучение-преобразование электрических сигналов в световые производится электросветовыми (излучающими) приборами.

В БИС ППЗУ информация, подлежащая хранению, заносится однократно после сборки кристалла в корпус электрическими сигналами путем пережигания перемычек, включенных последовательно с ЗЭ ( 6.25,6), либо пробоем p-n-перехода ЗЭ ( 6.25, в, г). Наибольшее распространение получило программирование пережиганием плавких перемычек из нихрома, поликристаллического кремния или алюминия (реже). В первых отечественных ИМС ППЗУ (КР556РТ4) в качестве ЗЭ использовались многоэмиттерные транзисторы, в цепи эмиттеров которых включались нихромовые перемычки. Разрабатываются БИС ППЗУ по технологии ЭСЛ, ТТЛ, ТТЛШ, WJ\, «-МДП.

В зависимости от вида физических сигналов на входах и выходах различают четыре основных вида электронных приборов: электропреобразовательные с электрическими сигналами на входах и выходах; электросветовые с электрическими сигналами на входе и световыми на выходе; фотоэлектрические, на входах которых световые сигналы, на выходах — электрические; термоэлектрические, на входах которых тепловые сигналы, на выходах — электрические.

В ППЗУ информация заносится электрическими сигналами однократно (после сборки в корпус) путем пережигания плавких перемычек (см. 10.8, б) или разрушения р-п переходов. Плавкие перемычки изготовляют из нихрома, титано-вольфрамового сплава или поликристаллического кремния, а иногда и алюминия. Достоинство ППЗУ (по сравнению с ПЗУ) состоит в возможности записи в них информации независимо от процесса изготовления БИС, что значительно сокращает время, необходимое для программирования.

3-5. Такая схема имеет несколько названий: логический элемент ИЛИ, клапан ИЛИ, схема сборки. Здесь аргументы, равные 1, представляются положительными электрическими сигналами высокого уровня (единичные сигналы), а аргументы, равные 0, представляются электрическими сигналами низкого уровня, приблизительно равного 0 вольт (нулевые сигналы). Если на любой из

3-5. Такая схема имеет несколько названий: логический элемент ИЛИ, клапан ИЛИ, схема сборки. Здесь аргументы, равные 1, представляются положительными электрическими сигналами высокого уровня (единичные сигналы), а аргументы, равные 0, представляются электрическими сигналами низкого уровня, приблизительно равного 0 вольт (нулевые сигналы). Если на любой из

Простейшими электрическими системами, в которых наблюдаются собственные колебания, являются одиночные замкнутые контуры, образованные либо элементами Д и С (^С-цепи), либо элементами R и L (^L-цепи). Как в одном, так и в другом случае здесь имеется элемент, запасающий энергию электромагнитного поля.

Рассмотренные виды схем могут разрабатываться не только для ЭУ, но также для механических, гидравлических, оптических и других систем. Поэтому первой в наименовании схемы указывают название системы, для которой схема разработана. Например, схема кинематическая структурная, схема гидравлическая принципиальная. Поскольку ЭУ являются электрическими системами, в название схем добавляют термин электри-

Между гидродинамическими (аэродинамическими) и электрическими системами существует аналогия, которая проявляется в идентичности дифференциальных уравнений, описывающих процессы в тех и других системах. Пользуясь этой аналогией, можно ввести понятия гидродинамических сопротивлений, индуктивности и емкости и для практических расчетов заменить реальную гидравлическую систему схемой электрической цепи — аналога.

С учетом сказанного курс и соответственно учебник формируются как фундамент, обеспечивающий дальнейшее построение специальных курсов, применяющих современные методы вычислительной техники, средства автоматизации, кибернетизации при проектировании и управлении электрическими системами.

* См.: Веников В. А., Портной М. Г. Теория оптимального управления электрическими системами и задачи повышения их устойчивости. «Электричество», 1974, № 3.

В каждом разделе систематического каталога будут подразделения. Например, карточки с описаниями литературы по энергетике могут быть сгруппированы в следующие подразделы: «Электрические системы», «Электрические станции», «Техника высоких напряжений» и др. В подразделе «Электрические системы» в отдельные группы собран материал по передаче энергии на расстояние, управлению электрическими системами и т. д.

Особенно важно моделирование при разработке методов управления электрическими системами. Так, внедрение кибернетических методов в управление энергетикой невозможно без предварительных исследований, Применение управляющих ЦВМ, сочетание управляющих устройств с работой человека, поведение кибернетически управляемой энергосистемы — все подлежит рассмотрению в моделях.

В последние годы появилось новое интересное предложение применить асинхронизированную синхронную машину для осуществления «гибкой связи» между двумя электрическими системами с незначительно отличающимися частотами fi и f{ (не более чем на 0,5—1%). Необходимость в «гибкой связи» возникает, например, в случае, когда указанные электрические системы принадлежат различным государствам, и мощность, о передаваемая из одной системы в другую, не должна зависеть от режима их эксплуатации.

63-20. Агрегат для «гибкой связи» между электрическими системами.

Одной из основных общеинженерных дисциплин для инженеров-связистов любой специальности является «Теория линейных электрических цепей» (ТЛЭЦ). Не вдаваясь пока в смысл этого понятия, отметим, что линейные электрические цепи составляют обширный класс электрических систем, в том числе и систем электросвязи. Как и любая общеинженерная дисциплина, курс ТЛЭЦ дает знания, необходимые для изучения специальных курсов, в которых рассматриваются конкретные виды связных устройств. Кроме того, без овладения ТЛЭЦ невозможно изучение не только любых специальных курсов, но и других общеинженерных дисциплин. Это обусловлено четырьмя причинами. Во-первых, линейные электрические цепи являются электрическими системами, которые входят в состав любых устройств электросвязи и радиотехники. Во-вторых, составные части связного оборудования, которые не относятся к классу линейных электрических цепей, сами содержат эти цеди в качестве компонентов. В-третьих, некоторые устройства, содержащие, например, электронные приборы, не являются линейными электрическими цепями, но в определенном режиме работы обладают свойствами таких цепей и их анализ производится на основе ТЛЭЦ. В-четвертых, в курсе ТЛЭЦ изучаются, в частности, такие теоретические положения и методы расчета электрических устройств, которые являются общими как для линейных цепей, так и для любых других электрических систем.

Две системы являются аналогичными, если имеется однозначное соответствие между каждым элементом этих систем, а также между функциями возмущения и реакции элементов и системы в целом. Подобного типа аналогию имеет простая модель, отличающаяся от прототипа только масштабом. Большей гибкостью обладает аналогия между системами, принадлежащими к двум различным физическим категориям, например между механическими и электрическими системами. Характерной чертой аналогии является не численное соответствие между элементами, а то, что каждой зависимой переменной и всем производным одной системы (ф, dy/dx, d^ff/dx2) соответствует переменная с такими же производными (Ф, dty/dx, dzty/dxz). При этом функции связаны между собой таким образом, что по некоторой известной функции одной системы может быть найдена соответствующая функция второй системы. В этом соответствии и заключена суть аналогии.