Автор Тема: Задача про две батарейки...  (Прочитано 184007 раз)

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #660 : 02 Ноября 2021, 16:52:05 »
Часто забывают, что установившемуся режиму предшествует переходный процесс и достижение установившегося режима происходит в процессе многократного переотражения волн, движущихся во всех доступных направлениях в цепи. Волны, в устойчивых системах, приходят к своим стационарным значениям амплитуд. Вот пример встречного включения двух источников от одного трансформатора, схема по мотивам стартовой задачи топика. Для лучшего понимания, что происходит, между обмотками включен отрезок кабеля волновой длины и с соответствующим волновым сопротивлением 99 Ом.

На удалении 0,1 лямбда от начала кабеля включен осциллограф, для контроля амплитуды в данном сечении.
Вот картина начала переходного процесса, где отчётливо видно искажение синусоиды из-за взаимодействия двух волн, бегущих навстречу друг другу, явно видны временные искажения - сдвиг полуволн



здесь приводится масштабный скрин, показывающий, как происходит амплитудное устаканивание процесса



На последних скринах показано окончание переходного процесса - идеальные синусоиды равной амплитуды, имеется только сдвиг фаз.



На отдельном скрине масштаб укрупнён - временная задержка в точности равна 100 nsec, что наглядно демонстрирует направление перемещения волны по кабелю - слева направо, режим бегущей волны, она же показывает направление переноса энергии, которая с мощностью 99 Ватт переносится по замкнутому кругу.

« Последнее редактирование: 03 Ноября 2021, 05:47:13 от Александр В. »

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #661 : 02 Ноября 2021, 18:27:06 »
И последние скрины, показывающие величины токов. В схеме добавлен резистор 0,001 Ом для измерения тока первичной обмотки. Сначала в установившемся режиме ток (действующее значение) 10 мА

 


А здесь жёлтый график показывает уменьшение тока первичной обмотки по мере течения переходного процесса. Видно, как значение постепенно уменьшается в десятки раз (жёлтый график)



а вот так выглядит начало переходного процесса, токи через первичную обмотку в этой схеме

« Последнее редактирование: 03 Ноября 2021, 05:51:08 от Александр В. »

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #662 : 02 Ноября 2021, 19:14:47 »
Итогом является потребление от первичного источника мощности 1 Ватт в установившемся режиме, которая идёт на компенсацию тепловых потерь во вторичной цепи на резисторе 1 Ом, остальные 99 Ватт бегают по кругу во вторичных цепях, как и положено в такой схеме.

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #663 : 02 Ноября 2021, 20:16:17 »
Если кто полагает, что всё это будет так работать только на ВЧ, то вот то же самое, что и в первом моделировании, но с частотой источника 100 Гц.
Первый скрин показывает, что синусоиды в начале кабеля и на расстоянии задержки 0,1 мксек практически неразличимы в обычном масштабе



 но на втором скрине специально масштабирован переход синусоид через 0 и там наглядно видно, что синусоида испытывает ту же самую задержку в направлении переноса энергии в 0,1 мксек и 1 мксек на всём участке кабеля, волна бегущая. 




а вот как выглядит начало переходного процесса для последнего случая




« Последнее редактирование: 03 Ноября 2021, 05:58:12 от Александр В. »

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #664 : 03 Ноября 2021, 05:59:06 »
Все скрины вернул на место

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #665 : 03 Ноября 2021, 13:49:05 »
Цитировать
Кольцевой резонатор бегущей волны с периметром кольца 1 лямбда отличается от одноименной антенны с рекуперацией энергии лишь отсутствием излучения
Михаил, теоретически можно поставить вместо рассеивающего резистора антенну с  входным импедансом величиной 1 + 0j Ом и вот она самая. Думаю, что даже одноваттник догадается  ;D

Оффлайн UA4NE

  • ****
  • Сообщений: 177
  • Репутация: +112/-60
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #666 : 03 Ноября 2021, 18:33:17 »
Думаю, что даже одноваттник догадается  ;D

Но не каждый  :)

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #667 : 03 Ноября 2021, 19:11:32 »
В отношении соединения двух одинаковых ИИН параллельно, этот вопрос давно разобран. Ток между ними может быть любой, какой зададим, такой и будет оставаться неограниченно долгое время. Именно этот факт (ввиду его непонимания) не учитывали одноваттники, допуская ошибку, когда соединяли перемычкой  ИИН 99 Вольт к части части ИИН 100 Вольт, составляющей те же 99 Вольт и ошибочно утверждая, что ток через перемычку не течёт ввиду равности потенциалов. Объяснял уже это ранее.
А задавать ток между этими ИИН надо таким, какой он был через них до соединения перемычкой, тогда анализ цепи, разбивающий исходную неразветвлённую цепь на две независимых, будет корректным.

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #668 : 03 Ноября 2021, 20:15:37 »
В отношении больших потерь в трансформаторах. В данной схеме можно применить вот такое включение.



Оффлайн Альбертик

  • ****
  • Сообщений: 130
  • Репутация: +1/-54
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #669 : 03 Ноября 2021, 21:31:54 »
В отношении соединения двух одинаковых ИИН параллельно, этот вопрос давно разобран. Ток между ними может быть любой, какой зададим, такой и будет оставаться неограниченно долгое время. Именно этот факт (ввиду его непонимания) не учитывали одноваттники, допуская ошибку, когда соединяли перемычкой  ИИН 99 Вольт к части части ИИН 100 Вольт, составляющей те же 99 Вольт и ошибочно утверждая, что ток через перемычку не течёт ввиду равности потенциалов. Объяснял уже это ранее.
А задавать ток между этими ИИН надо таким, какой он был через них до соединения перемычкой, тогда анализ цепи, разбивающий исходную неразветвлённую цепь на две независимых, будет корректным.
Ты не понял, что рассматриваем-то ДВА контура.
Перемычка между 99 - 99 вольт, это точка на схеме.
В контуре 2-х ИИН-ов по 99 вольт, без контура ОДИН ВОЛЬТ, ОДИН ОМ  - действительно не течёт.
ТОК ЧЕРЕЗ ИИН-ы не течёт.
 По перемычке течет  ток другого контура, другой цепи, где только один, оставшийся вольт, один ом ( потребитель)  и ... один ампер.
Похоже, все стоваттники, кроме тебя, это поняли! ;D
 Давай, разряжай конденсатор...

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #670 : 03 Ноября 2021, 21:53:58 »
Доктор не обижается, он наблюдает

Схема с трансформатором может иметь вот такую интересную модификацию
« Последнее редактирование: 03 Ноября 2021, 22:21:06 от Александр В. »

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #671 : 04 Ноября 2021, 09:56:10 »
Следующим ошибочным моментом, за непониманием того, что ИИН поглощает энергию в полном соответствии с формулой U*I (когда ток течёт против ЭДС), я бы назвал постоянное педалирование (в нарисованных моделях схема) что там всё точечное. Модель должна отражать реальность, в интересующем в данный момент объёме, а потому всегда надо понимать, что можно рассматривать как точку, а где и надо понимать, что элементы схемы находятся на удалении (реальном, физическом). Для инженерного расчёта схемы приходится дополнять иными существенными деталями. Добавленный мной кабель волновой длины и был призван показать наличие между первым источником 100 Вт и вторым 99 Вт (которыми выступают обмотки трансформатора) - физической реальности. В отсутствие кабеля это будет всё равно некоторая линия передачи, хотя бы и в виде обычных проводов ненулевой длины. А такая линия представляет из себя индуктивности и ёмкости. Не учитывать их при принципиальном рассмотрении вопроса, есть глубокое заблуждение. Линию передачи всегда можно представить цепочкой конденсаторов и индуктивностей, а даже одно LC звено даёт временную задержку. Итак, источники находятся на удалении друг от друга и между ними физическая реальность, это те самые Е и Н поля, по которым определяется направление передачи электромагнитной энергии, собственно, именно они и являются её переносчиком, в них она и сосредоточена.
Вектор Пойнтинга в нашей электротехнической системе и будет показывать направление переноса энергии, ту самую мощность, о которой идёт речь.

Рассмотренные выше переходные процессы с точки зрения волн выглядят так:
Оба источника включаются одновременно, соответственно, ни один из них "не знает" о существовании другого и "видит" перед собой тот импеданс, на который нагружен. 100 Вольтовый видит резистор 1 Ом (считаем точечным) и последовательно включенные 99 Ом волнового - итого 100 Ом. 99 Вольтовый "видит" только 99 Ом волнового. Результат итерационного процесса после многократных переотражений волн мы видим на скринах.

Если мы заменим источник 99 Вольт (обмотку трансформатора) на ИИН переменного тока, то всё будет совершенно аналогично, кроме потребления в установившемся режиме всех 100 Ватт от источника в первичной обмотке, все переходные процессы будут абсолютно такие же. Но есть маленький нюанс, используя в качестве источника 99 Вольт не обмотку, а ИИН, мы можем сделать задержку включения его ровно на то время, пока волна от источника 100 Вольт "бежит" до него. Итак, источник 100 Вольт уже включился, мощность его 100 Ватт, из первичной обмотки тоже потребляются все 100 Ватт. Через время задержки включается второй источник ИИН и никакого того переходного процесса больше нет, а есть обычные временные (фазовые) задержки. Можно обойтись и без второго источника, если вторичную обмотку 99 Вольт подключать с задержкой 1 мксек. Тогда будет наглядно видно, как до её момента подключения мощность от источника в первичной обмотке была 100 Ватт, а после замыкания сразу стала 1 Ватт, поскольку остальные 99 Ватт закольцевались






Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #672 : 04 Ноября 2021, 14:39:09 »
Добавлю, что линию можно укоротить наполовину, поменяв местами провода на одном из концов.

Оффлайн UA4NE

  • ****
  • Сообщений: 177
  • Репутация: +112/-60
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #673 : 04 Ноября 2021, 19:53:26 »
Интересно, как изменится переходный процесс, если идеальный источник заменить на реальный с ограниченной мощностью, который рассчитан на номинальную нагрузку установившегося режима.

Оффлайн Александр В.

  • ****
  • Сообщений: 349
  • Репутация: +242/-39
    • Просмотр профиля
Re: Задача про две батарейки...
« Ответ #674 : 05 Ноября 2021, 08:52:26 »
Кому не хватило рассмотреть 1 мксек, добавим линию до 800 мксек задержки и на втором конце тоже включим осциллограф для контроля.

Теперь, после включения можно хорошо рассмотреть, как с обоих сторон кабеля навстречу движутся две синусоидальные волны.

Мощность, потребляемая от источника в первичной обмотке стала 199 Ватт, пока волны "не добежали" до конца кабеля.