Преобразования классической мостовой схемы

Введем в мостовую схему два идеальных трансформатора Т1 и Т2, соединяющих между собой два нагрузочных и два балластных резистора.

а — введение двух ИТ в мостовую схему; б, в — использование соотношений взаимности; г — преобразование схемы используя эквипотенциальные выводы Т2; д — обобщение схемы для сложения мощностей n генераторов

Рис. 4.3 — Преобразования мостовой схемы

Сопротивление нагрузки (на рис. 4.3, а — слева) и балластное сопротивление (на рис. 4.3, а — справа) равны каждое R/ 2. Воспользуемся теоремой взаимности и включим генераторы: е ₁ последовательно с сопротивлением нагрузки, е ₂ — последовательно с балластным сопротивлением. Величины всех сопротивлений увеличим в два раза, чтобы сохранить неизменными величины кажущихся сопротивлений нагрузки для генераторов и величину мощности в нагрузке. Нагрузочным резистором теперь является резистор величиной 2 R, включенный между точкой 1 и «землей» (точка 3). Балластный резистор имеет величину также 2 R и включен между выходными зажимами генераторов.

После более привычного размещения элементов получим схему Рис. 4.3, в. Так как напряжения на первичных и вторичных обмотках ИТ равны, можно преобразовать схему рис. 4.3, в к схеме, изображенной на рис. 4.3, г. Напряжения на нагрузочных и балластных резисторах остались прежними.

Схема, изображенная на рис. 4.3, г, называется схемой сложения по напряжению [4]. Обобщение схемы сложения по напряжению на n генераторов изображено на рис. 4.3, д. Сопротивление нагрузки этой схемы равно nR, а балластные сопротивления равны R и образуют n — лучевую звезду.

Варианты реализации схем сложения по напряжению на элементах ШТЛ изображены в таблице 4.1.

В п.1 таблицы 4.1 показана реализация схемы сложения по напряжению мощностей двух генераторов на отрезках двухпроводных и коаксиальных линий. На верхних линиях показана величина продольного напряжения.

В п. 2 показан упрощенный вариант схемы сложения, основанный на том, что напряжения в точке 2 и на верхних выводах трансформатора Т2 совпадают и поэтому исключение трансформатора не изменит работу схемы. В следующей ячейке этой таблицы показаны две реализации этой схемы на двухпроводной и коаксиальной линиях.

Таблица 4.1

№	Исходная схема	Схема на элементах ШТЛ

Продолжение таблицы 4.1 (ферритовые кольца не показаны)

№	Исходная схема	Схема на элементах ШТЛ

В п. 3 даны варианты схем сложения n генераторов на трансформаторах и на линиях. Следует обратить внимание на то, что линии схем суммирования находятся под продольными напряжениями. В варианте 1, чем выше линия, тем больше продольное напряжение, следовательно, тем большее количество витков этой линии должно быть намотано на ферритовый сердечник или должен быть выбран сердечник с большим сечением. Варианты 2 и 3 дают способы реализации сумматора мощностей четырех генераторов с уменьшенными значениями продольных напряжений. Значения продольных напряжений указаны в надписях на линиях.

Классическую мостовую схему можно преобразовать в схему сложения по току (Рис. 4.4).

а) — исходная схема; б) — изменение места включения балластного резистора с помощью двух добавочных обмоток; в) — устранение Т2; г, д) — автотрансформаторные схемы сложения по току

Рис. 4.4

На рис. 4.4 в качестве исходной для преобразований взята схема сложения по напряжению (Рис. 4.3,г). Добавив в каждом ИТ по обмотке схему легко преобразовать к виду 4.4,б. Действительно, при синфазных и идентичных генераторах, к резистору, включенному последовательно с этими обмотками, напряжение не приложено. При противофазном включении генераторов их мощности суммируются в этом резисторе. Варианты реализации схем сложения по току на элементах ШТЛ изображены в табл. 4.2.

Таблица 4.2 (в п. 2-7 ферритовые кольца не показаны)

№	Исходная схема	Схема на элементах ШТЛ
	из рис. 4.4 д
	Схема полученная из рис. 4.3б путем пересоединения обмоток

Продолжение таблицы 4.2

№	Характеристики, способы преобразований	Схема на элементах ШТЛ
	из рис. 4.1 путем объединения нагрузочных резисторов с помощью линий Л2, Л4. Генераторы становятся несимметричными с помощью линий Л6, Л5.	объединение эквипотенциальных линий
	Справа — обобщение схемы для трех генераторов

Продолжение таблицы 4.2

№	Характеристики, способы преобразований	Схема на элементах ШТЛ
	Обобщение схемы по п.4 на n генераторов
	Преобразование схемы по п.5. Несимметричное включение балластных (развязывающих) резисторов с помощью дополнительных линий.

Продолжение таблицы 4.2

№	Характеристики, способы преобразований	Схема на элементах ШТЛ
	Вариант схемы сложения (по п. 6) мощностей четырех генераторов. Все развязывающие резисторы включены несимметрично.