Powered by Yandex.Translation
2016-10-12
Персональный сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
3. Классификация волн в длинных линиях. Оптимальный съём энергии
В первой части этой статьи мы познакомились с некоторыми видами стоячих волн и методом подсчёта их сдвига. Во второй — привели примеры съёма электрической энергии в нагрузку. Далее мы рассмотрим более общую классификацию типов волн в длинной линии (ДЛ) и оптимальные способы съёма в зависимости от этого.
Итак, мы теперь знаем по крайней мере два типа волн: с неподвижным центром стоячей волны и с движущимся. Также мы можем выбрать метод съёма электрической энергии в зависимости от этого: если центр стоячей волны неподвижен, то съёмный немагнитный проводник (НМП) располагается параллельно передающему (рис. 1.1), а если центр стоячей волны движется, то съёмные НМП располагаются перпендикулярно передающему (рис 1.2).
На рис. 1 изображены два вида волны, направление векторов и методы съёма электрической энергии. Обе схемы работают по одинаковому принципу. По длинной линии, подключённой к генератору Gw, течёт ток, который создаёт соответствующее магнитное поле \(\vec B\).
Рисунок 1.1
В первом случае силовые линии этого поля сдвигаются перпендикулярно оси передающего НМП в зависимости от силы тока. Скорость этого сдвига обозначена вектором \(\vec V\). Согласно правилу левой руки в этом случае заряды сдвигаются по вектору \(\vec{\mathcal{E}}\), образуя в съёмном НМП разность потенциалов \(U\).
Рисунок 1.2
Во втором случае силовые линии магнитного поля сдвигаются как перпендикулярно, так и за направлением движения волны (этот вариант мы и будем далее рассматривать). Скорость этого сдвига также обозначена вектором \(\vec V\). Согласно правилу левой руки (силы Лоренца) в этом случае заряды сдвигаются по вектору \(\vec{\mathcal{E}}\), образуя в съёмных НМП разность потенциалов \(U\). Как видим, в этом случае вектора \(\vec V\) и \(\vec{\mathcal{E}}\), а также съёмные НМП, повёрнуты на 90 градусов относительно рисунка 1.1.
Два метода съёма энергии в длинной линии
Рис. 1. Взаимное расположения векторов в зависимости от вида волны. Два метода съёма энергии
Мы теперь можем классифицировать некоторые типы волн в зависимости от суммы ряда гармоник (формы импульса), сформированных генератором Gw (рис. 1), и от размеров ДЛ. Это можно сделать через некоторые условные обозначения:
  • первая буква в обозначении типа волны — синусный или косинусный ряд гармоник: \(S\) — синус, \(C\) — косинус;
  • одна или несколько цифр за буквой — значение относительного ПСВ, формула (1.11);
  • разделительная точка;
  • после точки — размер ДЛ: \(0, \frac14, \frac12, \frac34, \frac11\) и т.п.
Примеры обозначений
1)  \(S0.0\) — здесь ПСВ равен нулю, а размеры ДЛ малы в сравнении полной длиной волны, следовательно расположение съёмного НМП параллельно передающему. Т.е. — это самый обычный трансформатор переменного тока (рис 1.1).
2)  \(S1.1/4\) — здесь ПСВ равен единице, а размеры ДЛ — четвертьволновые. Мы уже знаем, что этими параметрами обладает трансформатор Тесла. Интересно, что если его возбуждение производится серией импульсов в пачке, то ряд гармоник синусный и тогда первая буква в обозначении — \(S\), а если возбуждение происходит одним мощным импульсом, то — \(C\). Съём здесь может производиться как параллельными, там и перпендикулярными НМП; этот тип волны можно назвать переходным.
3)  \(C8.1/2\) — здесь ПСВ уже равен восьми, а размеры ДЛ — полуволновые. В этом случае оптимальным будет съём перпендикулярными НМП (рис 1.2). Такая конструкция устройства и была предложена в предыдущей части статьи.
Если в размере ДЛ первой идёт цифра один, то точку и единицу можно опустить, например: \(S1.1/4\) == \(S1/4\), или \(C8.1/2\) == \(C8/2\).
Такая классификция удобна тем, что кроме параметров волны, а следовательно и задающего генератора, она автоматически предполагает оптимальные варианты для съёма энергии. Т.е. частота первой гармоники генератора и тип волны полностью определяют схемотехнику и конструкцию всего устройства.
Часть 1  ::  Часть 2  ::  Часть 3

Горчилин Вячеслав, 2016 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

« Назад
2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin