Фазовые соотношения напряжений и токов (часть 1)


На рис. 396, а показано распределение фаз напряжения вдоль линии, нагруженной на конце сопротивлением р, равным волновому. Направление векторов отображает фазу напряжения (или тока) в соответствующих точках линии. Рис. 396, а показывает распределение фаз для некоторого момента времени. С течением времени все векторы вращаются против часовой стрелки с частотой f (герц) или с угловой частотой 2πf (радиан в секунду).
Фазовые соотношения напряжений и токов (часть 1)

Однако относительное положение стрелок остается неизменным. Поэтому рис. 396, а дает полную картину напряжений вдоль линии. Мгновенное значение напряжения в любой данной точке определяется проекцией вектора на вертикальную ось. Например, напряжение в точке d на рисунке соответствует положительному максимуму, в точке b оно равно нулю, в точке f также разно нулю. В следующий момент времени напряжение в точке е станет максимальным положительным и т.д. Отсюда видно, что с течением времени синусоидальная волна напряжения движется вдоль линии слева направо. На рис. 396, б показаны пиковые (или эффективные) напряжения вдоль линии. Так как принято, что линия имеет очень малые потери и нагружена согласованным (равным волновому) сопротивлением, которое полностью потребляет падающую на нее волну, распределение пиковых или эффективных напряжений вдоль линии передачи представлено прямой линией, показанной на рисунке.
Рис. 396 с одинаковым успехом представляет распределение тока вдоль линии. Так как волновое сопротивление линии с малыми потерями имеет чисто активный характер, напряжение и ток прямой волны совпадают по фазе. Вектор, показывающий фазу тока, в каждой точке линии будет иметь то же самое направление, что и вектор напряжения.
Если линия передачи (рис. 396) нагружена сопротивлением, отличающимся от волнового, то прямая волна тока и напряжения вдоль линии будет такой же потому, что прямая волна распространяется вдоль линии, независимо от того, чем эта линия заканчивается. Однако на конце линии в этом случае возникает отраженная волна, которая будет двигаться вдоль линии в обратном направлении к генератору. Величина и фаза этой отраженной волны по отношению к прямой волне зависит от характера нагрузки. Наиболее важно рассмотреть два специальных случая: а) когда линия короткозамкнута на конце и б) когда линия разомкнута на конце.