51. НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

Свойства генератора с самовозбуждением нельзя выразить с помощью простых эквивалентных схем, показанных на рис. 47.1. Это следует уже из того, что при изменении сопротивления нагрузки, как правило, изменяется также и частота выдаваемых генератором колебаний. Кроме того, эквивалентная схема, составленная из сосредоточенных индуктивностей и емкостей, на очень высоких частотах редко отражает правильно свойства генератора.

Если требуется установить, как ведет себя генератор в той или иной схеме, то можно воспользоваться его нагрузочными характеристиками (рис. 51.1), с помощью которых для каждого комплексного сопротивления нагрузки можно определить частоту «а которой работает

генератор, и величину отдаваемой им активной мощности. На практике часто бывает достаточно иметь часть этих характеристик или же полные, но приближенные характеристики. С другой стороны, в литературе для некоторых генераторов, например магнетронных, приводится точные нагрузочные характеристики, причем изображаются они обычно на круговой диаграмме. На рис. 51.2 в качестве примера изображены типовые нагрузочные характеристики магнетрона.

Рис. 51.1. Нагрузочные характеристики генератора с самовозбуждением. По характеристикам для каждого значения сопротивления нагрузки можно определить частоту и величину отдаваемой мощности.

В тех случаях, когда нагрузочные характеристики не удается рассчитать, их можно определить экспериментально с помощью измерительного устройства, схематически изображенного на рис. 51.3. К генератору через измерительную линию с волномером и регулируемый трансформатор без потерь Т подключается оконечный измеритель мощности В зависимости от настройки трансформатора генератор оказывается нагруженным на то или иное комплексное сопротивление величина которого определяется с помощью измерительной линии. При данном сопротивлении нагрузки частота генерируемых колебаний соответствует собственной частоте всей схемы. При этом генератор отдает определенную активную мощность, величина которой определяется с помощью измерителя мощности. Таким же способом во всем исследуемом диапазоне можно, изменяя подключенное к генератору в качестве нагрузки сопротивление, определять частоту и мощность.

Нагрузочные характеристики генератора получаются, с одной стороны, в результате соединения кривыми всех значений полного сопротивления в комплексной числовой плоскости, при которых генератор работает с постоянной частотой, и, с другой стороны, тех значений полного сопротивления, при которых он отдает постоянную активную мощность. С помощью нагрузочных характеристик однозначно определяются электрические параметры генератора, Теперь можно сделать несколько общих выводов. Если к генератору подключать только чисто реактивные

сопротивления, то отдачи активной мощности происходить не будет. Таким образом, мнимая ось представляет собой кривую постоянной отдаваемой активной мощности Поэтому и другие кривые постоянной отдаваемой активной мощности будут приблизительно параллельны мнимой оси. С другой стороны, в результате подключения различных реактивных сопротивлений частота генератора будет меняться, при этом небольшие дополнительные активные потери не будут оказывать значительного влияния. Отсюда следует, что кривые постоянной частоты будут приблизительно перпендикулярны мнимой оси.

Рис. 51.2. Нагрузочные характеристики магнетрона.

Рис. 51.3. Блок-схема устройства для экспериментального определения нагрузочных характеристик генератора.

Очевидно, что нагрузочные характеристики генератора изменятся, если взять другую отсчетную точку. Если трансформирующие свойства четырехполюсника, включенного между двумя отсчетными точками, известны и для одной из них известны нагрузочные характеристики, то можно построить характеристики для другой точки. Наиболее целесообразно выбирать отсчетную точку там, где чаще всего в схеме производится подключение генератора и где легче всего производить измерения сопротивлений. В большинстве случаев на подключаемой однородной линии имеется хотя бы одна такая точка.

Если генератор имеет только два высокочастотных электрода, как это имеет место в различных клистронах, то нагрузочную характеристику можно определить, например, на модели четырехполюсника, включенного между электродами и точкой, доступной для подключения сопротивления нагрузки.

Как правило, величина подключаемого сопротивления нагрузки зависит от частоты и эта зависимость в плоскости комплексных сопротивлений выражается некоторой

кривой С (рис. 51.4). Чтобы определить в этом случае частоту колебаний, выдаваемых генератором, кривую С наносят на его нагрузочные характеристики (на рис. 51.4 они изображены пунктиром). Генератор может выдавать только частоту (на рис. 51.4 ). Соответствующая этой частоте точка частотной характеристики генератора совпадает с точкой кривой С. Иногда, используя кривые частотной зависимости сопротивления нагрузки и нагрузочные характеристики генератора, можно получить два и больше значений частоты генерации. В таких случаях генератор будет работать на тех частотах, при которых условия возбуждения выполняются легче. Он может также продолжительное время работать в режиме перескока с одной частоты на другую.

Рис. 51.4. Расчет частоты колебаний, выдаваемых генератором в случае, когда сопротивление нагрузки зависит от частоты.