Воздушная двухпроводная линия передачи

Воздушная двухпроводная линия передачи представляет собой два параллельных проводника, изолированных воздушной средой друг от друга, с одной стороны которых подключен генератор, а с другой – нагрузка. Пусть проводники диаметром α расположены вдоль оси Х на расстоянии d друг от друга. На рисунке 4.6 представлена двухпроводная линия, питаемая источником переменной ЭДС - U_~ и нагруженная на комплексное сопротивление Z_н = R_н + jX_н. По своим свойствам линии принято классифицировать как:

- линии однородные, если параметры вдоль ее длины линии не меняются;

- линии длинные, если длина линии больше длины волны в ней ( >λ);

- линии короткие, если длина линии меньше длины волны в ней ( <λ).

 

Рис. 4.6

 

Исследование физических процессов распространения электромагнитных волн в линиях передачи проводится только на длинных линиях. В коротких линиях на распространение волн оказывает влияние так называемый «концевой эффект», исследованный советским ученым академиком В.А.Фоком.

Исходными для исследования параметрами в линии являются первичные параметры (или погонные параметры):

- R_п –погонное сопротивление - омическое сопротивление одного метра провода, Ом/м;

- L_п – погонная индуктивность - свойство проводника с током в нем, Гн/м;

- G_п – погонная проводимость - качественный показатель проводимости диэлектрика между проводниками, См/м;

- С_п – погонная емкость - емкость между заряженными проводниками, Ф/м.

Элементарный участок dх двухпроводной линии, показанный на рисунке 4.6, можно представить в виде эквивалентной схемы этого участка с помощью погонных параметров (рис. 4.7). Погонные параметры и эквивалентная схема элемента dх линии позволяют установить сопротивление линии в любом его сечении

,       (4.18)

причем в выражении следует различать как продольное сопротивление линии

,                             (4.19)

так и поперечную проводимость линии

                               (4.20)

 

Рис. 4.7

 

Комплексный характер продольного сопротивления и поперечной проводимости есть отличительная особенность реальной линии передачи. Однако для исследований физических процессов в линиях пользуются идеальной линией передачи, в которой принимается отсутствие активных потерь. Это означает, что R_п=0 и G_п=0. При этом реактивные элементы линии L_п и С_п, как бы малы ни были, являются носителями как электрического, так и магнитного полей. Следовательно, погонные емкость и индуктивность необходимы для учета распространения волн.

Вторичные параметры линии являются производными первичных параметров. В таблице 4.1 приведены вторичные параметры воздушной линии передачи для случаев идеальной и реальной линий. К вторичным параметрам следует относить следующие: сопротивление линии Z_л, волновое (характеристическое) сопротивление линии W_л, коэффициент распространения К_л и фазовую скорость распространения волны ν_ф.

Рис.4.8

Ранее было установлено, что структура поля двухпроводной линии соответствует поперечной волне или ТЭМ волне. На рисунке 4.8 приведена картина распределения электрических и магнитных силовых линий в сечении двухпроводной линии. Причем сплошной линией изображены силовые линии электрического поля, а пунктирной линией – силовые линии магнитного поля. Отличительной особенностью ТЕМ волны является структура поля в каждой точке пространства, окружающего линию передачи, векторы  и  ортогональны. Симметрия силовых линий магнитного поля нарушена из-за близости проводников, которые на рисунке показаны пунктирными линиями.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: