18-8. Согласованная нагрузка линии
Если в конце линии включено сопротивление нагрузки, равное волновому:
то, обращаясь к формулам (18-23), находим, что
(18-48)
т. е. отраженная волна не возникает Такую нагрузку называют согласованной нагрузкой или нагрузкой без отражения.
При этом, как следует из (18-47), коэффициент отражения
Из написанных выше соотношений с учетом (18-48) получим:
(18-49)
Отсюда следует:
(18-51)
т. е. для любой точки линии отношение комплексов
равно волновому сопротивлению
Поэтому режим работы генератора, питающего такую линию, не изменится, если в любом сечении линии ее разрезать и вместо отрезанной части линии включить волновое сопротивление. Режим работы оставшегося участка линии также не изменится.
Из соотношения (18-31) следует, что для согласованной линии
входное сопротивление равно волновому
Полагая начальную фазу напряжения в конце линии равной нулю, т. е.
запишем на основании (18-49) и (18-50) мгновенные значения напряжения и тока в любой точке линии:
(18-52)
Полученные соотношения изображены на рис. 18-9. Точки пересечения оси абсцисс с кривыми напряжения и тока сдвинуты на расстояние
причем согласно сказанному в § 18-5 величина g отрицательна. Поэтому, применяя термины, справедливые, строго говоря, только для синусоидальных величин, можно сказать, что ток опережает по фазе напряжение на угол
Напряжение и ток в различных точках линии различаются не только по амплитуде, но и по фазе.
Рис. 18-9.
Мощность, проходящая через какое-нибудь сечение линии,
(18-53)
Эта мощность уменьшается по мере удаления от начала, так как на каждом элементе длины линии поглощается мощность
(18-54)
равная сумме потерь в сопротивлении проводов и в проводимости изоляции на элементе линии
Равенство средней и правой частей соотношения (18-54) можно показать после преобразований. Для этого следует в средней его части заменить
их значениями из равенств (18-49), (18-50), (18-27), (18-10) и (18-11), выразив предварительно
через
по известной формуле
Мощность, передаваемая по согласованной линии, называется естественной или натуральной мощностью. Режим передачи естественной мощности может иметь место в линиях, если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению
Средние значения естественной мощности для линий 500, 400, 220, 110 и 35 кВ соответственно равны 3 МВт. Отсюда видно, как сильно увеличивается естественная передаваемая мощность с увеличением напряжения линии.
Мощность, получаемая линией,
Мощность в конце линий
На основании равенств (18-49) и (18-50)
(18-55)
к. п. д. линии
(18-56)
Все сказанное здесь о согласованной линии применимо и к бесконечно длинной линии, поскольку в последней не может возникнуть Отраженная волна.
Пример 18-3. По результатам примера 18-1 определить 1) естественную мощность, передаваемую в Москву при напряжении в Москве
; 2) напряжение на ГЭС; 3) токи в начале и в конце линии.
Решение. Естественная мощность, передаваемая в Москву,
Ток в Москве
Фазное напряжение на ГЭС
Ток на ГЭС