Согласованное положение

При включении неискажающей линии с согласованной нагрузкой на постоянное напряжение имеем

т. е. для любой точки однородной линии с согласованной нагрузкой отношение комплексов напряжения U и тока / равно волновому сопротивлению Zc.

15-6. Графики распределения напряжения и тока вдоль линии с согласованной нагрузкой.

сопротивлением Z3c второго четырехполюсника, входное сопротивление этого четырехполюсника равно характеристическому (Zic)\ при этом оно служит согласованной нагрузкой для 'первого четырехполюсника. Поэтому входное сопротивление 'первого четырехполюсника также равно характеристическому

Рисунок 9-9 иллюстрирует каскадное соединение двух четырехполюсников. Ввиду того что комплексное сопротивление нагрузки согласовано с выходным характеристическим сопротивлением Z3C второго четырехполюсника, входное сопротивление этого четырехполюсника равно характеристическому (Z2C); при этом оно сложит согласованной нагрузкой для первого четырехполюсника. Поэтому входное сопротивление первого четырехполюсника также равно характеристическому (Zlc).

Входное сопротивление линии, имеющей согласованную нагрузку ZH=zc, при любой длине линии равно волновому сопротивлению (или сопротивлению приемника). Следовательно, линия без потерь с согласованной нагрузкой представляет для генератора чисто активную нагрузку. Такой же результат был получен в § 14-10 для симметричного четырехполюсника.

На 2-9 приведены зависимости отношения Ui/Uz от частоты при согласованной (пунктир) и несогласованной нагрузках. Из рисунка следует, что в результате рассогласования качество четырехполюсника как фильтрующего устройства ухудшается. При одинаковом напряжении на входе U\ у двух фильтров — одного с согласованной нагрузкой и другого с несогласованной — напряжение на выходе С/а второго фильтра в полосе пропускания меньше, а в полосе задерживания — больше.

Входное сопротивление (3-64) линии, имеющей согласованную нагрузку ZH=zc, при любой длине линии равно волновому сопротивлению (или сопротивлению приемника). Следовательно, линия без потерь с согласованной нагрузкой представляет для генератора чисто активную нагрузку. Такой же результат был получен в § 1-12 для симметричного четырехполюсника.

23.2. Уменьшение действующих значений напряжения и тока в линии с согласованной нагрузкой

Следует обратить внимание на то, что измерителем КСВН можно измерять модуль коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника или ослабление, вносимое в тракт. Для этого по сравнению с 13.7 и 13.8 направленный ответвитель отраженной волны включают так, чтобы он ответвлял сигнал падающей волны на участке между четырехполюсником и согласованной нагрузкой ( 13.9).

Нагрузка, сопротивление которой равно сопротивлению остальной части цепи, называется согласованной нагрузкой. Коэффициент полезного действия при согласованной нагрузке

Перед началом бурения, когда долото находится над забоем, с помощью рукоятки на пульте управления ротор сельсина СП устанавливают в согласованное положение с ротором сельсина СД, в результате чего вал двигателя ДП будет неподвижным ( 3.7). Эта операция называется «взвешиванием» инструмента. Далее, с помощью рукоятки устанавливают по шкале, находящейся на пульте управления, требуемое значение нагрузки на долото (веса на крюке), т. е. ротор сельсина СП поворачивают на определенный угол. На зажимах обмотки возбуждения сельсина СП возникает

В этом случае при нулевом угле рассогласования 0 = = 0 выходная ЭДС ?ВЬХ = 0, а зависимость ?вых (sin0) представлена в виде ?вых = Ems\nQ. Таким образом, сельсин-приемник при работе в трансформаторном режиме синхронной связи самостоятельно не отрабатывает заданный сельсином-датчиком угол Од, а лишь индуцирует ЭДС выходной обмотки, изменяющуюся по закону синуса от угла рассогласования 0. Это напряжение (ЭДС) подается на усилитель, в качестве которого можно использовать электронный, электромашинный или магнитный усилитель. С его выхода усиленное напряжение подается на обмотку управления исполнительного электродвигателя, ротор которого жесткой механической передачей связан с ротором сельсина-приемника. Ротор исполнительного электродвигателя и ротор сельсина-приемника поворачиваются на угол, при котором система СД и СП приходит в согласованное положение, т. е. напряжение на выходной обмотке сельсина-приемника станет равным нулю ( Евых = 0).

Выражение (13.7) является основным при анализе работы сельсинов в трансформаторном режиме; при малых углах можно приближенно считать, что ?с я^ Um 6. В данном случае согласованное положение (синфазность) принято условно, так как от истинного положения синфаз-ности роторы сельсинов рассогласованы на постоянный угол 90°. Из (13.7) следует, что при повороте ротора датчика влево или вправо от согласованного положения изменяется знак ЕС, т. е. при переходе через согласованное положение фаза ?с смещается на 180°. Следовательно, измеритель рассогласования не только измеряет угол рассогласования, но и определяет направление, в котором произошло рассогласование.

того чтобы сельсины обладали свойствами самосинхронизации в пределах одного оборота, их обычно выполняют двухполюсными; при этом геометрический угол поворота ротора 6 будет соответствовать «электрическому» углу. Из рассмотрения 8.13, а следует, что синхронизирующий момент равен нулю при углах рассогласования 0 = 0 и 0 = 180°, т. е. в рассматриваемой системе передачи угла при изменении угла рассогласования на 360° имеются две точки согласованного положения роторов датчика и приемника. Однако в действительности согласованное положение соответствует углу 0=0, так как при 0 = 180° имеет место неустойчивое равновесие: при малейшем отклонении ротора в ту или иную сторону от этой точки возникает синхронизирующий момент, стремящийся ликвидировать угол рассогласования 0 и сделать его равным нулю.

На 8.19 показана схема включения трехфазных сельсинов, называемая электрическим валом. В этой схеме рабочие механизмы Mi и М2 приводятся во вращение мощными асинхронными двигателями АД1 и АД2. С ними спарены вспомогательные двигатели С/ и С2 (сельсины), соединенные между собой линией связи. При синхронном вращении валов ток в роторах сельсинов отсутствует. При наличии рассогласования в сельсинах возникают синхронизирующие моменты, один из которых увеличивает момент на валу отставшего механизма, а второй тормозит вал механизма, работающего с опережением. Вследствие этого система снова приходит в согласованное положение. Мощность вспомогательных асинхронных двигателей (сельсинов) обычно составляет 10—15% от мощности основных двигателей.

Системы синхронного вращения заменяют механическое соединение двух или нескольких синхронно перемещающихся механизмов. Электрический вал применяется там, где необходимо иметь синхронное вращение механизмов, находящихся на большом удалении друг от друга, а механическое соединение нежелательно или невозможно. Электрический вал состоит из асинхронных машин с фазным ротором, контактные кольца которых соединены между собой ( 3.113). При рассогласовании роторов двигателей, так же как и в схеме с сельсинами, возникают в статоре двигателей уравнительные токи и электромагнитные моменты, возвращающие роторы в согласованное положение.

ет собой угол рассогласования между продольными осями роторов сельсинов. За согласованное положение однофазных роторов принимают такое, когда оси их обмоток взаимно перпендикулярны. В этом случае э. д. с. в обмотке ротора приемника // отсутствует. Обмотка же ротора датчика / создает пульсирующее магнитное поле, которое индуцирует в фазах трехфазной синхронизирующей обмотки его статора э. д. с. ЕА, ЕВ, и ЕС, разные по величине и совпадающие по фазе.

Соотношение этих э. д. с. между вторичными отводами обмоток статоров магнесинов зависит от положения роторов относительно обмоток. Если они занимают согласованное положение в пространстве, то э. д. с. удвоенной частоты в частях обмоток между соединяемыми точками одинаковы и направлены встречно, а уравнительные токи в линии связи отсутствуют. Во время поворота ротора датчика от согласованного положения равновесие указанных э. д. с. нарушится и в цепи обмоток возникнут уравнительные токи двойной частоты. При взаимодействии их с результирующим полем ротора в приемнике образуется электромагнитный момент, который повернет его ротор в направлении поворота ротора датчика с некоторым углом рассогласования. В случае нового согласованного положения роторов магнесинов уравнительные токи и моменты исчезают. Во время следующего поворота ротора датчика явления в магнесинах повторяются.

Если ротор датчика поворотом на некоторый угол вывести из согласованного положения, то равенство ЭДС нарушится: по обмоткам синхронизации и линии связи потечет ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитными потоками обмоток возбуждения возникнут вращающие моменты, которые будут стремиться повернуть роторы приемника и датчика в согласованное положение. Ротор датчика бывает обычно заторможен, а ротор приемника — свободен, поэтому под действием вращающего момента он поворачивается до тех пор, пока не придет в согласованное с ротором

Рассмотрим принцип действия трансформаторной схемы синхронной связи. При повороте ротора сельсина-датчика на некоторый угол из согласованного положения на выходной обмотке сельсина-приемника, а следовательно, и на входе усилителя появляется напряжение. После преобразования усилителем это напряжение подается на обмотку управления ИД, ротор которого начинает вращаться, поворачивая при этом ротор сельсина-приемника. Роторы двигателя и приемника вращаются до тех пор, пока ротор приемника не повернется на заданный датчиком угол и сельсины не придут в согласованное положение, при котором выходные напряжения на усилителе и на обмотке управления ИД станут равными нулю.

Для определения времени успокоения сельсина-приемника приемник и датчик устанавливаются в согласованное положение. Ротор датчика закрепляется. Выключается напряжение питания. Стрелка приемника устанавливается на 179 или 181°. Затем систему включают на номинальное напряжение и одновременно запускают секундомер.