Руководство по выполнению базовых экспериментов одл. 002 Рбэ (931) 2007
Исследование распределения напряжения вдоль однородной длинной линии
жүктеу/скачать 0,76 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Экспериментальная часть
- Исследование зависимости входных сопротивлений линии от её электрической длины и сопротивления нагрузки
Исследование распределения напряжения вдоль однородной длинной линииОбщие сведенияУравнения линии без потерь, записанные по концу линии, при синусоидальном режиме: где х - расстояние в км, отсчитываемое от конца линии. При холостом ходе (I2 = 0): При коротком замыкании (U2 = 0): В согласованном режиме (при ZН = ZС) с учётом потерь: Экспериментальная частьЗадание Снять экспериментально распределение действующего значения напряжения вдоль однородной длинной линии при холостом ходе, коротком замыкании и в согласованном режиме и сравнить результаты эксперимента с расчётом. Порядок выполнения эксперимента и расчёта Соберите цепь в соответствии с рис. 1.1, сначала без сопротивлений нагрузки (режим холостого хода). На входе линии включите токоограничивающее сопротивление 47 Ом, а в конце – только вольтметр. Включите генератор и установите частоту 1000…1500 Гц максимальной амплитуды. Измерьте напряжения во всех точках от конца до начала линии и занесите результаты в табл. 2.1. Повторите опыт при коротком замыкании в конце линии и при согласованной нагрузке. Согласованная нагрузка 400 Ом набирается из трёх сопротивлений, как показано на рис. 1.1 или используется переменный резистор 1 кОм, который устанавливается на наборной панели. На рис. 2.1 постройте графики распределения напряжения вдоль линии. Рассчитайте распределение напряжения вдоль линии в этих трёх режимах по формулам, приведённым в разделе «Общие сведения» и на рис.2.1 постройте расчётные графики. Сравните их с опытными графиками и объясните результаты расхождения Таблица 2.1
Рис. 2.1 Исследование зависимости входных сопротивлений линии от её электрической длины и сопротивления нагрузкиОбщие сведенияВходное сопротивление длинной линии определяется как отношение напряжения к току на её входе. В общем случае U2 = ZНI2 и, тогда входное сопротивление линии без потерь длиной l: При холостом ходе, когда ZН, и при коротком замыкании, когда ZН0, входные сопротивления линии соответственно равны: Следовательно, как при холостом ходе, так и при коротком замыкании входное сопротивление линии без потерь носит чисто реактивный характер. При изменении l от 0 до , оно может принимать значения от 0 до ±. Электрическую длину линии определяют обычно в долях от длины волны l/. Она зависит от частоты и от фактической длины линии. Поскольку = 2, а l = l 2f(L0C0), то: l/ = l f(L0C0). Отсюда можно определить частоту, при которой электрическая длина линии будет соответствовать заданному значению: где n – число звеньев цепной схемы. В согласованном режиме, когда ZН = ZС, входное сопротивление линии любой длины равно характеристическому сопротивлению. В линии, длина которой равна четверти длины волны l = 90о, и при произвольной нагрузке входное сопротивление линии: Следовательно, входное сопротивление четвертьволновой линии обратно пропорционально сопротивлению нагрузки. Это свойство четвертьволновой линии позволяет использовать её в качестве согласующего трансформатора, причём, при активной нагрузке ZН = RН входное сопротивление линии без потерь имеет также активный характер. При холостом ходе сопротивление такой линии стремится не к бесконечности, а, наоборот, к нулю. При коротком замыкании оно стремится к бесконечности. Если в линии имеются потери, то входные сопротивления не принимают значений, равных нулю или бесконечности, но становятся в соответствующих случаях весьма малыми или очень большими. Экспериментальная частьЗадание Снять экспериментально зависимость входного сопротивления линии от её электрической длины в режимах холостого хода, короткого замыкания и согласованной нагрузки. Электрическая длина линии изменяется путём изменения частоты приложенного напряжения. Для четвертьволновой линии снять зависимость входного сопротивления от сопротивления нагрузки. Сравнить результаты эксперимента с расчётом. Порядок выполнения эксперимента и расчёта Рассчитайте и занесите в табл. 3.1 частоты, соответствующие заданным в первом столбце значениям электрической длины линии. Соберите цепь в соответствии с рис. 1.1, сначала без сопротивлений нагрузки (режим холостого хода). На входе линии включите токоограничивающее сопротивление 47 Ом и амперметр, вольтметр также подключите к входу линии. Включите генератор, установите максимальную амплитуду синусоидального сигнала и, изменяя частоту в соответствии с табл.3.1, снимите показания вольтметра и амперметра при холостом ходе, при коротком замыкании и в согласованном режиме. Вычислите входные сопротивления линии по формуле ZВХ = UВХ/IВХ и занесите их также в табл.3.1. На рис. 3.1 постройте графики ZВХ(l/). На этом же рисунке постройте теоретические графики , и в согласованном режиме ZВХ(l/) = ZC. Сравните результаты, и сделайте выводы. Таблица 3.1
Рис. 3.1
Установите частоту приложенного напряжения, соответствующую четвертьволновой длине линии. Включая в конце линии различные сопротивления из набора миниблоков от 47 до 1500 Ом, снимите показания вольтметра и амперметра, включённых в начале линии и рассчитаёте входные сопротивления. Результаты занесите в табл.3.2 и на рис. 3.2 постройте график ZВХ(RН). Рассчитайте ZВХ(RН) = ZC2/RН и на этом же рисунке постройте расчётный график для сравнения. Сделайте выводы. Таблица 3.2
рис. 3.2
жүктеу/скачать 0,76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||