Объединение трансформаторов длинная линия

В рассмотренных выше ТДЛ задача трансформации сопротивления нагрузки не решалась, если не принимать во внимание случаи перехода от несимметричного генератора к симметричной нагрузке и перехода от симметричного генератора к несимметричной нагрузке.

Для решения задачи трансформации прибегают к объединению трансформаторов. Объединение нескольких ТДЛ можно выполнить по «параллельному», последовательному и параллельно-последовательному принципам.

При «параллельном» способе объединения трансформаторов желательно использовать ТДЛ с одинаковым волновым сопротивлением. Различают следующие две основные комбинации «параллельного» объединения: 1) параллельное соединение входов и последовательное выходов всех ТДЛ (рисунок «а»); 2) последовательное соединение входов и параллельное выходов всех ТДЛ (рисунок «б»).

Первый трансформатор (рис. «а») является повышающим. Для выполнения условия согласования сопротивление нагрузки выбирается из условия

.

Входное сопротивление трансформатора определяется параллельным соединением n согласованных линий, и поэтому определяется соотношением

.

Следовательно, коэффициент трансформации по сопротивлению составит

.

Во всех приведенных формулах n – число объединенных ТДЛ.

Второй трансформатор (рис. «б») является понижающим. Для выполнения условия согласования сопротивление нагрузки выбирается из условия

.

Входное сопротивление трансформатора определяется последовательным соединением n согласованных линий, и поэтому оно определяется соотношением

.

Следовательно, коэффициент трансформации по сопротивлению составит

.

Если n принимает значения 1, 2, 3, 4, то коэффициент трансформации по сопротивлению повышающего трансформатора составит соответственно значения 1, 4, 9, 16, а понижающего трансформатора – 1, . Модуль трансформации по напряжению для повышающего и понижающего трансформаторов будет соответственно равен

Следует заметить, что для нормальной работы ТДЛ при их «параллельном» объединении желательно, чтобы продольные напряжения на отдельных ТДЛ были одинаковыми. Это условие удается выполнить при объединении не более четырех ТДЛ.

Различают следующие способы включения объединенных по параллельному принципу нескольких ТДЛ.

1.Несимметричное включение по входу и выходу.

2. Симметричное включение по входу и выходу.

3. Симметричное включение по входу и несимметричное по выходу.

4. Несимметричное включение по входу и симметричное по выходу.

Рассмотрим некоторые частные случаи.

Пусть параллельно соединены два ТДЛ и образовали повышающий трансформатор с с несимметричным включением по входу и выходу.

Как видно из рисунка, обмотка L₂₄ второго ТДЛ находятся под нулевым продольным напряжением, а продольное напряжение на обмотке L₁₃ обусловлено только фазовым набегом короткого отрезка длинной линии. Поэтому второй ТДЛ без большого ущерба можно устранить и для сохранения коэффициента трансформации воспользоваться принципом вольт добавки.

В результате образуется схема на одном ТДЛ с тем же коэффициентом трансформации, равным четырем. Аналогичную операцию можно выполнить на понижающем трансформаторе , а также на трансформаторах с числом объединенных ТДЛ три и четыре.

Рассмотрим второй частный случай.

Пусть повышающий трансформатор с выполнен на четырех объединенных «параллельно» ТДЛ и имеет симметричные вход и выход.

Условие полного согласования трансформатора

.

Благодаря симметрии продольные напряжения на 2-ом и 3-ем ТДЛ равны нулю. Следовательно, эти ТДЛ можно удалить и заменить их вольт добавками. В результате образуется схема трансформатора с , но выполненная на двух ТДЛ.

Следует заметить, что появление в трансформаторах с «параллельным» объединением отдельных ТДЛ с нулевыми продольными напряжениями явление редкое. При переходе от симметричного генератора к несимметричной нагрузке и обратно, при решении задачи инверсии фазы и ряда других ТДЛ с нулевыми продольными напряжениями нет и для реализации схемы необходим полный набор ТДЛ.

При последовательном (каскадном) соединении трансформаторов используются ТДЛ с разными волновыми сопротивлениями. Рассмотрим это на примере. Пусть нам необходимо построить понижающий трансформатор с k_R=1/16. Выполнить это можно с помощью двух последовательно соединенных трансформаторов с . Воспользуемся понижающими трансформаторами, выполненными на одном ТДЛ.

Условие полного согласования

.

Аналогичную задачу можно выполнить иначе и обеспечить переход от несимметричного генератора к симметричной нагрузке.

Условие полного согласования

.

Дата добавления: 2015-07-24