Материал: 1 Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов

Обозначим амплитуду коллекторного напряженияв критическом режимеU_ккр, тогда этот режим можно охарактеризовать критическим коэффициентом использования коллекторного напряжения ξ_кр=U_ккр/E_к.Как было установлено ранее (2.7), АЭпереходит в ОНпри условии, чтое_у > е_к+Е^/_у.В динамическом режиме этот переход наиболее вероятен при е_у= е_{у макс}и е_к= е_кмин; таким образом, условие перехода в ПНРможно записать в видее_умакс > е_кмин+Е^/_уЗнак равенства в последнем выражении будет соответствовать критическому режимуе_умакс= е_кмин+Е^/_у.Обратное неравенство определяетННРе_умакс < е_кмин+Е^/_у.Степень напряженности режима можно оценивать и по величине ξ. В частности очевидно, что ПНРсоответствует ξ > ξ_кр, аННР- ξ < ξ_кр.Перенапряженный режим генератора имеет две разновидности. Слабоперенапряженному режиму соответствует импульс тока, у которого минимальное значение в центре провала больше 0 (см. рисунок 3.9а). Этому режиму соответствует 1> ξ > ξ_кр.Рисунок 3.9 - Импульсы коллекторного тока в перенапряженном режимеЕсли ток в провале равен 0 (ξ=1), или имеет отрицательное значение (ξ>1), режим называется сильноперенапряженным. Импульсы коллекторного тока для сильно перенапряженного режима представлены на рис. 3.9б и 3.9с. У лампового генератора ток анода не может быть отрицательным, поэтому импульс раскалывается на две части (рисунок 3.9г).Недонапряженный, критический и перенапряженный режимы реализуются при гармонической форме управляющего и коллекторного напряжений. При использовании более сложной формы напряжений (например «меандра») возможен режим в котором АЭнаходится только в области насыщения, либо в области отсечки. Активная область статических характеристик проходится практически мгновенно. Такой режим получил название ключевой. В этом режиме АЭдействует подобно коммутационному реле (ключу), замыкающему или размыкающему электрическую цепь.

На рисунке 3.10а приводятся динамические характеристики коллекторного тока для всех разновидностей напряженности режима при θ=90^о.Рисунок 3.10 - Идеализированные и реальныединамические характеристики У реальных динамических характеристик (рисунок 3.10б) резкого перелома нет и они имеют петлеобразный характер, вызванный асимметричной формой импульсов тока. Асимметрия импульсов обусловлена комплексным характером крутизны характеристики реального АЭи расстройкой нагрузочного контура относительно токов высших гармоник.

Недонапряженного режимов Как установлено в предыдущем разделе, критическому и недонапряженному режимам соответствуют следующие условияе_умакс≤ е_кмин+Е^/_у; ξ ≤ ξ_кр

Коллекторный ток в этих режимах имеет косинусоидальную форму и определяется выражением i_к= S×(е_у – Е_у^/), где е_у = Е_у+ U_уcosωt.Уравнение, полученное подстановкой значения е_уиз второго выражения в первое, получило название основного уравнения генератора с внешним возбуждением, т.к. из него может быть получена большая часть необходимых расчетных соотношений.i_к= S(Е_у+ U_уcosωt - Е_у^/) = S×U_уcosωt +J_п(3.16)Согласно волновой диаграмме генератора при ωt = θ; i_к = 0.Соответственно из (3.16) имеем0 = S(U_уcosθ + E_у- Е^/_у) Поскольку S ≠ 0, 0 = U_уcosθ + E_у- Е^/_у (3.17)Это выражение может быть использовано для определения угла отсечки по заданным величинамU_у, E_уи Е^/_уИз (3.17) можно получить расчетную формулу для напряжения смещенияE_у=E_у^/- U_уcosθ (3.19) Если ωt = 0, согласно волновой диаграмме i_к = i_кмакси на основании (3.16) имеемi_кмакс =S(U_у + E_у - E_у^/)Преобразуем это выражение к виду i_кмакс= С учетом (3.18)i_кмакс = SU_у(1 – cosθ) (3.20)Это уравнение может быть использовано для расчета амплитуды возбуждения по заданной величине импульса коллекторного тока (3.21) Используя известную связь между i_кмакси I_к1, последнее выражение может быть приведено к следующему виду= (3.22)Энергетические соотношения в генераторе с внешним возбуждением

Выходная колебательная мощность генератора определяется произведением эффективных значений тока первой гармоники и переменного коллекторного напряженияР1 = (3.23)Поскольку U_к = I_к1·R_к , колебательную мощность можно определить и следующими выражениямиР1 = 0,5·I_к1²· R_к= 0,5·U_к²/ R_к Мощность, которую генератор потребляет от источника питания определяется постоянной составляющей коллекторного тока Pо = E_к·I_ко(3.24)Мощность, рассеиваемая на коллекторе АЭв виде тепла, определяется разностью потребляемой и колебательной мощностейРк = Ро – Р1 (3.25)В нормальных условиях работы ГВВмощность Р_кдолжна быть меньше Р_кдоп- допустимой мощности потерь в активном элементе, указываемой в справочных данных АЭ.Коэффициент полезного действия генератора (электронный к.п.д.) определяется отношением(3.26)С учетом (3.23), (3.24) и (3.26), электронный к.п.д. может быть определен и следующими выражениями (3.27) (3.28) Электронный к.п.д. показывает, какая часть потребляемой мощности преобразуется генератором в колебательную мощность. Согласно (3.27), к.п.д. зависит от коэффициента использования коллекторного напряжения ξи от выбора угла отсечки ( γ = a₁/a₀ - коэффициент формы импульса, который зависит только от угла отсечки).В зависимости от назначения и условий эксплуатации генератора он может работать в различных режимах по напряженности, поэтому необходимо определить пограничные условия перехода из ННР в ПНР и наоборот. Иначе говоря, следует определить хотя бы один параметр, характеризующий критический режим. Наиболее удобно для этого применить критический коэффициент использования коллекторного напряжения x_кр . Тогда, для перевода ГВВ из одного режима по напряженности в другой, достаточно выбрать x < x_кр, или x > x_кр. В частности, как следует из определения напряженности режима,

x < x_крсоответствует ННР, а x > x_кр - ПНР.Поскольку расчет генератора чаще всего ведут на заданную колебательную мощность Р1,в выражение для x_кр должны войти величина мощности, напряжение источника коллекторного питания Е_к, определяющее величину x, угол отсечки коллекторного тока, от которого зависит эффективность (к.п.д.) генератора и параметры активного элемента. По определению (3.29)Здесь Uккр- амплитуда коллекторного напряжения в критическом режиме (см. рис.3.12).Рисунок 3.12 – Динамическая характеристика коллекторного токав критическом режиме Поскольку Р1 определяется током коллектора, выразимекмин через импульс тока iкмаксiкмакс = екмин×tga = Sкр×екмингде tga = Sкр;cоответственно екмин = iкмакс/ Sкр.Для расчета на заданную мощность Р1 необходимо найти взаимосвязь Р1 и iкмаксР1 = 0,5×Iк1×Uккр = 0,5×iкмакс×a₁×Uккр = 0,5×iкмакс×a₁×x_кр×Е_кТаким образом (3.30) (3.31)Вернемся к исходному выражению (3.29) для ξкр, подставив в него значение екмин (3.32)Таким образом получена искомая связь ξкрс мощностью Р1, параметром активного элемента (Sкр) и выбранным режимом (Ек, θ).Поскольку Sкр ≠ 0, обе части (3.32) можно умножить на ξкр и привести (3.32) к квадратному алгебраическому уравнению с одним неизвестным ξкр. (3.33)Решение уравнения (3.33) имеет вид (3.34)Таким образом, при заданных исходных параметрах режима и активного элемента имеется два положительных значения ξкр,

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/254019

Смотрите также:

5
postavka5_20211006T094950-1
Анализ ликвидности и платежеспособности банка ОАО "ДОС-Кредобанк"
Анализ прекращения предпринимательской деятельности
Ассортимент, его характеристики и формирование ассортиментной политики предприятия
Исследование педагогических условий повышения спортивной мотивации
Лазерное излучение и его воздействие на углеводородные системы
Летописи Троице-Сергиева монастыря в делопроизводстве палаты родословных дел (1687-1688 г.)
Отношения детей общеобразовательных школ Республики Бурятия к инклюзивному образованию
Понятие, признаки и состав административного правонарушения