Собственных колебаний

Шумы в усилительных устройствах в основном определяются шумами активных сопротивлений и усилительных элементов (транзисторов, интегральных микросхем), расположенных во входных цепях (или каскадов) усилителей. Наличие собственных источников шумов ограничивает возможность усиления слабых сигналов.

Общие сведения. Потребности предприятий в реактивной мощности покрываются за счет источников энергосистемы, основными из- которых являются генераторы электростанций и синхронные компенсаторы, и собственных источников. В качестве собственных компенсирующих устройств в системах электроснабжения используются синхронные электродвигатели, конденсаторные установки и специальные статические источники реактивной мощности.

Длительность работы транспортирующих механизмов или расстояние, на которое они могут перемещаться без подзарядки, ограничены запасом энергии собственных источников. Для продолжения работы необходимо эти источники пополнять энергией (заряжать аккумуляторные батареи), что требует строительства зарядных станций. Одним из решающих эксплуатационных показателей электрокар, электропогрузчиков, электроштабе-леров и особенно электромобилей является удельная электроемкость их аккумуляторных батарей. В связи с этим в настоящее время ведутся большие работы по созданию и внедрению автономных источников с большими удельными показателями: внедряются щелочные аккумуляторные батареи с удельной энергоемкостью 70... 100 Вт • ч/кг; создана серия маргаицево-воздушно-цинковых элементов, позволивших повысить удельную энергоемкость до 180 Вт • ч/кг; разрабатываются источники тока с литиевым анодом, а также никель-цинковые системы, превосходящие по удельным показателям традиционные свинцовые аккумуляторы и позволяющие производить более быструю зарядку их, и т. д. Кроме того, перспективными и экономичными источниками для электромобилей являются: электрохимические генераторы — топливные элементы, к.п.д. которых достигает 80%, а также воздушно-кислородные и особенно водо-родно-воздушные генераторы. Внедрение названных источников электроэнергии существенно расширит возможности автономных механизмов и особенно электромобилей. Поскольку в настоящее время еще широко применяются кислотные и щелочные аккумуляторные батареи, рассмотрим их основные характеристики.

Длительность работы транспортирующих механизмов или расстояние, на которое они могут перемещаться без подзарядки, ограничены запасом энергии собственных источников. Для продолжения работы необходимо эти источники пополнять энергией (заряжать аккумуляторные батареи), что требует строительства зарядных станций. Одним из решающих эксплуатационных показателей электрокар, электропогрузчиков, электроштабе-леров и особенно электромобилей является удельная электроемкость их аккумуляторных батарей. В связи с этим в настоящее время ведутся большие работы по созданию и внедрению автономных источников с большими удельными показателями: внедряются щелочные аккумуляторные батареи с удельной энергоемкостью 70... 100 Вт • ч/кг; создана серия маргаицево-воздушно-цинковых элементов, позволивших повысить удельную энергоемкость до 180 Вт • ч/кг; разрабатываются источники тока с литиевым анодом, а также никель-цинковые системы, превосходящие по удельным показателям традиционные свинцовые аккумуляторы и позволяющие производить более быструю зарядку их, и т. д. Кроме того, перспективными и экономичными источниками для электромобилей являются: электрохимические генераторы — топливные элементы, к.п.д. которых достигает 80%, а также воздушно-кислородные и особенно водо-родно-воздушные генераторы. Внедрение названных источников электроэнергии существенно расширит возможности автономных механизмов и особенно электромобилей. Поскольку в настоящее время еще широко применяются кислотные и щелочные аккумуляторные батареи, рассмотрим их основные характеристики.

Так как напряжение собственных источников электрической энергии омметров с течением времени уменьшается, то эти приборы имеют регулирующее? приспособление для установки стрелки прибора перед измерением на нуль шкалы.

Наличие собственных источников помех в усилителе ограничивает его возможность усиливать сигналы малых уровней. В усилительных устройствах значительное влияние оказывают шумы, фон, дрейф и другие типы помех. Их ослабление в усилителе, за исключением первого каскада, можно осуществить с помощью отрицательной ОС.

Структура электрогенерирующих источников существенно дифференцируется в территориальном разрезе в связи с различиями в уровнях и режимах электропотребления, условиях обеспеченности энергоресурсами, сравнительной эффективности транспорта топлива и электроэнергии в разных ЭЭС. В районах Западной Сибири (без Тюмени) основной прирост мощностей будет осуществляться за счет строительства ТЭЦ, преимущественно на кузнецком и привозном канско-ачинском угле, и новой КЭС на канско-ачинском угле, а также за счет получения электроэнергии из Восточной Сибири. В Тюменской РЭЭС в 1-й фазе основную роль в структуре генерирующих мощностей будут играть собственные источники базисной мощности— КЭС и ТЭЦ на газе. В дальнейшем основной прирост генерирующих мощностей будет осуществляться за счет получения энергии от Сибирских ГЭС или КЭС КАТЭКа и частично за счет развития собственных источников — КЭС и ТЭЦ на газе. В Восточной Сибири, для которой характерна хорошая обеспеченность не только дешевым топливом, но и гидроресурсами, удельный вес ГЭС составит к концу 1-й фазы примерно 40%, а остальная часть будет приходиться на КЭС и ТЭЦ, преимущественно на канско-ачинских и иркутских углях, а также местных углях Забайкалья.

Недостаток нефти отечественного производства в ФРГ, Франции и Японии привел к все возрастающему участию их в разведочных работах за границей. В таком же положении пока находится Великобритания, однако благодаря открытию нефти в Северном море к середине 80-х годов оно изменится, а к середине 90-х годов снова вернется в первоначальное положение, но даже в 80-е годы потребность в нефтях определенного качества приведет и к экспорту и к импорту разных сортов сырой нефти. Во всех этих странах налицо стремление к поиску любых собственных источников энергии. Наилучшие шансы использования угля — у Великобритании, угольная промышленность которой,

По количеству энергоресурсов Африка занимает четвертое место. Потребности Африки в энергии значительно отличаются от потребности прочих континентов, например, близость к экватору практически сводит к нулю необходимость отопления жилья, за исключением небольших районов в течение короткого времени, а кондиционирование воздуха не является жизненной необходимостью для большинства ее обитателей. Еще более важно наличие серьезной дифференциации в распределении спроса и предложения энергии: богатая нефтью и густозаселенная Нигерия (50млн. чел.), малонаселенная богатая нефтью Ливия (2млн. чел.), не имеющая собственных источников энергии Танзания со средней населенностью (14,7 млн. чел.) или очень малонаселенный Нигер (4,5 млн. чел., плотность 3,5 чел/км2), на территории которого не обнаружено запасов ископаемого топлива, но имеются уран и определенный гидроэнергетический потенциал. Иногда даже трудно понять, как может быть использован энергетический потенциал Африки. Общие резервы ископаемого топлива достигают 1240 млн. тераджоулей (ТДж), т. е. 1,240-1021 Дж, что в 352 раза больше общеафриканского потребления энергии в 1972 г. Вся Европа располагает резервами ископаемого топлива, эквивалентными 2930 млн. ТДж, что в 51 раз больше потребления в 1971 г. Это означает, что Африка располагает значительно большими относительными резервами энергии, чем Европа. Более детальный статистический анализ может оказаться ошибочным. Действительно, спорным является утверждение, что Европа располагает вдвое большим энергетическим потенциалом, чем Африка, поскольку ее доминирующий ресурс — уголь, запасы которого, вероятно, преувеличены.

В практике противоаварийной автоматики в качестве сигналов управления и возмущения (В.2) обычно рассматриваются изменения собственных источников напряжения и параметров электрической системы, однако существует и определенный класс устройств, основанных на использовании внешних источников для контроля и определения параметров объекта (например, защиты от замыканий на землю в целях статора и ротора генератора).

((2?эц)мак' определяется из условия покрытия всей электрической нагрузки комбината за счет собственных источников электроэнергии по формуле

Напряжение на емкостном элементе достигает наибольшего значения в момент времени t = Я/WQ- Оно тем больше, чем постоянная времени т = 1/6 больше периода собственных колебаний Т0 = 2тг/а>0; и в пределе может превышать почти в 2 раза установившееся напряжение. Такое перенапряжение может быть опасно для изоляции высоковольтных установок. Чтобы исключить перенапряжение, нужно осуществить апериодический режим зарядки, например включить последовательно в цепь добавочный резистор.

Как видно из формулы (7.6), собственные колебания в RC-це-пи, строго говоря, имеют неограниченную длительность. Однако экспоненциальная функция с отрицательным вещественным показателем быстро стремится к нулю с ростом t. Спустя отрезок времени протяженностью в несколько т напряжение на конденсаторе практически становится равным нулю, и процесс собственных колебаний заканчивается. Время установления /уст стационарного состояния в (Л?С-цепи определяют как промежуток времени, по истечении которого напряжение на конденсаторе снижается в десять раз по сравнению с первоначальным уровнем. Из формулы (7.6) получаем соотношение

но, без разрыва тока перебрасывается вправо, и в ^L-цепи начинается процесс собственных колебаний.

Начальная задача (7.9) — (7.10) решается тем же методом, который был использован при анализе собственных колебаний в ^С-цепи. Проведя выкладки, легко убедиться, что ток в ^L-цепи изменяется по закону

Процесс собственных колебаний в i^L-цепи практически заканчивается за время установления ^уст = 2,303т.

Обращаясь к случаю ^С-цепи, заметим, что здесь знаки тока i(t) и напряжения на резисторе uR(t) одинаковы. Это означает, что мгновенная мощность процесса в, резисторе рн(0 =uR(t)i(t) положительна. Резистор в каждый момент времени является только потребителем энергии. Напротив, мгновенная мощность процесса в конденсаторе pc(t)=Uc(t)i(t) в каждый момент времени отрицательна, так как согласно выражениям (7.6) и (7.7) знаки величин Uc(t) и i(t) противоположны. Конденсатор служит источником энергии в течение всего времени существования собственных колебаний.

Дифференциальное уравнение собственных колебаний. На 7-4 стрелками обозначено направление тока i(t), условно прини-«я

называют частотой собственных колебаний в контуре без потерь. Величина соо имеет физическую размерность рад/с или, коро-

Итак, /т представляет .собой амплитуду тока собственных колебаний в контуре, а Ф — начальную фазу.

Эта мощность изменяется во времени по гармоническому закону с частотой 2и0. За период собственных колебаний контура абсолютное значение величины PL четыре раза достигает амплитудного уровня

Собственные колебания в контуре с потерями. Если R=^=0, то для анализа собственных колебаний в контуре необходимо решить дифференциальное уравнение (7.15), которое удобно переписать так: