Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
2016-10-12
Всі статті
Класифікація хвиль в довгих лініях. Оптимальний з'їм енергії
У першій частині цієї статті ми познайомилися з деякими видами стоячих хвиль і методом підрахунку їх зсуву. У другій — навели приклади знімання електричної енергії в навантаження. Далі ми розглянемо більш загальну класифікацію типів хвиль у довгій лінії (ДЛ) і оптимальні способи знімання в залежності від цього.
Отже, ми тепер знаємо принаймні два типи хвиль: з нерухомим центром стоячої хвилі і з рухомим. Також ми можемо вибрати метод знімання електричної енергії в залежності від цього: якщо центр стоячої хвилі нерухомий, то знімний немагнітний провідник (НМП) розташовується паралельно передає (рис. 1.1), а якщо центр стоячої хвилі рухається, то знімні НМП розташовуються перпендикулярно передає (рис 1.2).
На рис. 1 зображені два види хвилі, напрям векторів і методи знімання електричної енергії. Обидві схеми працюють за однаковим принципом. По довгій лінії, підключеної до генератора Gw, тече струм, який створює відповідне магнітне поле \(\vec B\).
Малюнок 1.1
У першому випадку силові лінії поля рухаються перпендикулярно осі передавального НМП в залежності від сили струму. Швидкість цього зсуву позначена вектором \(\vec V\). Згідно з правилом лівої руки в цьому випадку заряди зсуваються по вектору \(\vec{\mathcal{E}}\), утворюючи в знімному НМП різниця потенціалів \(U\).
Малюнок 1.2
У другому випадку силові лінії магнітного поля зсуваються як перпендикулярно, так і за напрямком руху хвилі (цей варіант ми і будемо далі розглядати). Швидкість цього зсуву також позначена вектором \(\vec V\). Згідно з правилом лівої руки (сили Лоренца) в цьому випадку заряди зсуваються по вектору \(\vec{\mathcal{E}}\), утворюючи в знімних НМП різниця потенціалів \(U\). Як бачимо, в цьому разі вектора \(\vec V\) \(\vec{\mathcal{E}}\), а також знімні НМП, повернені на 90 градусів відносно малюнка 1.1.
Два метода съёма энергии в длинной линии
Рис. 1. Взаємне розташування векторів в залежності від виду хвилі. Два методу знімання енергії
Ми тепер можемо класифікувати деякі типи хвиль в залежності від суми ряду гармонік (форми імпульсу), сформованих генератором Gw (рис. 1), і від розмірів ДЛ. Це можна зробити через деякі умовні позначення:
  • перша буква в позначенні типу хвилі — синусный або косинусный ряд гармонік: \(S) — синус, \(C\) — косинус;
  • одна або декілька цифр за буквою — значення відносного ПСВ, розрахованого за формулою (1.11) або взятого з таблиці;
  • розділовий буквений символ \L\), що позначає довгу лінію;
  • після символу слід розмір довгої лінії: \(0, \frac14, \frac12, \frac34, \frac11\) і т. п.
Приклади позначень
1) \(S0L0\) — тут ПСВ дорівнює нулю, а розміри ДЛ малі в порівнянні повною довжиною хвилі, отже розташування знімного НМП паралельно передає. Тобто — це самий звичайний трансформатор змінного струму (рис 1.1).
2) \(S1L1/4\) — тут ПСВ дорівнює одиниці, а розміри ДЛ — чвертьхвильові. Ми вже знаємо, що цими параметрами володіє трансформатор Тесла. Цікаво, що якщо його збудження проводиться серією імпульсів в пачці, то ряд гармонік синусный і тоді перша буква в позначенні — \(S), а якщо порушення відбувається одним потужним імпульсом, то — \(C\). Знімання тут може проводитися як паралельними, там і перпендикулярними НМП; цей тип хвилі можна назвати перехідним.
3) \(C8L1/2\) — тут ПСВ дорівнює вже восьми, а розміри ДЛ — півхвильові. У цьому випадку оптимальним буде з'їм перпендикулярними НМП (рис 1.2). Така конструкція пристрою і була запропонована в попередній частині статті.
4) \(C100L\) — тут ПСВ дорівнює сто, а розміри ДЛ невідомі. Остання цифра тому не ставиться. Це може бути, наприклад, коаксиальны кабель, по якому проходить короткий імпульс.
5) \(CXL\) — тут ПСВ невідомий, але перший символ говорить про швидкому наростанні проходить по ДЛ импулса. Розміри ДЛ також невідомі. Тому замість другої цифри ставиться символ \(X\), а остання цифра не ставиться.
6) \(CXL + S0L0\) — парне позначення застосовується для пристроїв з різними типами хвиль. У даному випадку мається на увазі застосування поперечних і поздовжніх хвиль в одній конструкції. Такий принцип запропонований, наприклад, тут.
Така классификция зручна тим, що крім параметрів хвилі, а отже і задаючого генератора, вона автоматично передбачає оптимальні варіанти для знімання енергії. Тобто частота першої гармоніки генератора і тип хвилі повністю визначають схемотехніку і конструкцію всього пристрою.
 

Горчилин В'ячеслав, 2016 р.
* Передрук статті можлива за умови встановлення посилання на цей сайт та додержанням авторських прав