|
| |
|
Слаботочка Книги От профиля пластин ротора зависит закон изменения емкости. По форме профиля конденсаторы переменной емкости делятся на прямоемкостные, прямочастотные и среднелинейные (логарифмические). В прямоемкостных конденсаторах радиус роторных пластин по всему профилю одинаковый, в связи с чем равное приращение угла поворота ротора вызывает равное приращение емкости. Для среднелинейных конденсаторов характерно постоянство относительного изменения емкости по всему диапазону. В этих конденсаторах поворот пластин на равный, сколь угодно малый угол вызывает тем большее приращение емкости, чем больше ее абсолютная величина. Такой закон изменения емкости особенно удобен при соединении нескольких конденсаторов в один блок. Отечественной промышленностью изготовляются подстроечные конденсаторы марки КПК (конденсаторы подстроечные керамические, рис. 2.14, б). Статором в них служит керамическое основание, а ротором - керамический диск. Поверхности основания и диска, обращенные друг к другу, покрыты в некотором секторе тонким слоем серебра. Когда диск повернут относительно основания таким образом, что эти секторы полностью перекрываются, емкость конденсатора максимальна. Показанный на рис. 2.14, б конденсатор КПК-1 обладает емкостью 2-7 пф либо 4-15, 6-25, 8-20 пф. Его tg б < 0,002, сопротивление изоляции больше 10 ом. СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В КОНТУРЕ 19. Свободные колебания в идеальном контуре Идеальным контуром считая замкнутая цепь из индуктивности и емкости, в которых отсутствуют потери энергии. Чтобы зарядить конденсатор идеального контура до напряжения источника Ujn, ставим переключатель П в положение / (рис. 3.1, а). Верхняя (по схеме) обкладка конденсатора получает положительный заряд, а нижняя - отрицательный; энергия электрического поля между обкладками конденсатора достигает величины Wc = которая соответствует вполне определенной э. д. с. емкости. Начинаем отсчет времени от момента / = О (рис. ,3.1, б), когда переключатель вставится в положение2. В образовавшемся контуре э. д. с. емкости играет ведущую роль (рис. 3.1, в). Эта э. д. с. вызыва- ет в индуктивности ток проводимости, направленный, по условно принятому закону электротехники, от верхней обкладки конденсатора к нижней (в действительности ток разряда конденсатора обусловлен движением электронов, направленных во внешней цепи от нижней обкладки конденсатора к верхней). По мере разряда конденсатора (/ = О -г на рис. 3.1, б) напряжение на нем падает от и = Ujn до и = О, а ток в цепи возрастает от г = О до i = Im- 6) О   й! -. i? 1  Рис. 3.1. Принципиальная схема для получения свободных колебаний в контуре без потерь, напряжение и ток в эгом контуре и электромеханические аналогии Свободных колебаний. С появлением тока в контуре возникает э. д. с. самоиндукции, которая препятствует нарастанию тока. Противодействие э. д. с. самоиндукции является признаком того, что к катушке индуктивности поступает энергия от конденсатора. Действительно, к концу разряда напряженность электрического поля конденсатора, так же как и напряжение на нем равна (равно) нулю, а магнитное поле, поскольку оно пропорционально току, максимально и обладает энергией Wl = LI,l/2. 72 с момента времени t = начинается вторая стадия процесса. В ней ведущую роль играет э. д. с. самоиндукции, а э. д. с. емкости противодействует току. Несмотря на то, что в начале стадии и = О, ток мгновенно не исчезает, так как уменьшение тока сопровождается уменьшением напряженности магнитного поля, а это вызывает в катушке индуктивности э. д. с. самоиндукции, которая по закону Ленца препятствует понижению тока и поддерживает его в том же направлении. Этим током заряжается конденсатор, и согласно направлению зарядного тока нижняя обкладка получает положительный заряд, а верхняя - отрицательный (рис. 3.1, в). Значит, э. д. с. емкости возрастает, и притом в противофазе с э. д. с. самоиндукции, что растягивает процесс заряда конденсатора на время ti tz, равное / = О /i. Когда ток снижается до нуля (/ = 0), напряжение на контуре достигает отрицательного максимума (и = -Vm) и энергия магнитного поля полностью преобразуется в энергию электрического поля Wc = CVml2. За счет энергии электрического поля, накопленной в конденсаторе, э. д. с. емкости опять стала ведущей (рис. 3.1, в). Она вызывает ток, рост которого тормозится э. д. с. самоиндукции. Так как эта . э. д. с. и напряжение на контуре и имеют обратную полярность по сравнению с полярностью в момент / = О, то и направление тока разряда конденсатора обратное. Максимум тока (/ = -наступает при полном разряде конденсатора {и = 0). К этому моменту {t = = /3 на ряс. 3.1, б) энергия электрического поля вновь полностью преобразовалась в энергию магнитного поля. В следующий отрезок времени (/3 -г 4) конденсатор заряжается до максимального напряжения и = Vm током /, который вызван э. д. с. самоиндукции. Э. д. с. емкости противодействует процессу заряда конденсатора, в связи с чем ток уменьшается до нуля, а энергия магнитного поля полностью преобразуется в энергию электрического поля конденсатора. При t = /4 схема пришла в исходное состояние и описанный процесс может неограниченно повторяться, т. е. напряжение и ток в идеальном контуре изменяются по гармоническому закону: u = Vcos(doi = V sin ( о t-f 90°), i = sin Щ t, где и, i - мгновенные значения напряжения и тока; т - амплитудные значения напряжения и тока; (Оо - угловая частота напряжения и тока. Период описанных изменений напряжения и тока равен Tq = = I 0 = 2я/(0о, а отрезки времени О /1 = /1 /г = /2 -т- 4 = = /3 -I- /4 составляют одну четверть этого периЬда. Характерно, что напряжение и ток в контуре без потерь сдвинуты по фазе на 90°. Это согласуется с реактивным характером мощностей в элементах L и С контура. Если бы в контуре выделялась активная мощность, то получить непрерывный синусоидальный ток без источника литания было бы невозможно. fasttelegraph.ru 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [23] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |