ИЭ (13.03.02) / Лабы / Отчёт 1.15
.docxСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО ––––––––––––––––––– ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ ––––––––––––––––––– ЛАБОРАТОРИЯ ТЕХНИКИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––– |
|
Студенты
Института ИЭ Группы №3231302/90201 «18» ноября 2021г. Работа принята_____________________________ |
Отчет о работе № 1.15
Волновые процессы в кабелях
СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ
Рис. 1. Принципиальная схема установки.
Замечания преподавателя:
Цель работы: 1. Определить время пробега волны по кабелю и скорость распространения волн в кабеле. 2. Определить волновое сопротивление кабеля методом подбора активного сопротивления в конце кабеля, устраняющего отражения, а также рассчитать индуктивность и емкость кабеля на единицу длины. 3. Определить зависимость коэффициента отражения волн напряжения на конце кабеля от величины сопротивления нагрузки R в конце кабеля. 4. Определить характер деформаций и постоянные времени прямоугольной длинной волны при прохождении её: - мимо емкости, включенной между жилой и оболочкой в середине кабеля; - через индуктивность, включенную последовательно между отрезками кабеля.
Опыт 1. Определение времени пробега и скорости распространения волны в кабеле.
Время пробега волны:
При
l=100м:
При
l=200м:
Δt
Рис. 2. Экран осциллографа при определении времени пробега волны по кабелю.
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 0,5 мкс
Опыт 2. Определение волнового сопротивления кабеля методом подбора активного сопротивления в конце кабеля, а также рассчитать индуктивность и емкость кабеля на единицу длины.
Волновое
сопротивление кабеля:
,
так как нет отраженной волны
Индуктивность на единицу длины
Емкость на единицу длины:
Опыт 3. Определение зависимости коэффициентов отражения волн напряжения на конце кабеля от величины сопротивления нагрузки в конце кабеля.
Коэффициент
отражения:
амплитуда
напряжения отраженной волны
амплитуда
напряжения падающей волны
Опыт
3.1.
При
.
Рис.
3. Определение коэффициента отражения
при
.
Масштаб по горизонтали в 1 клетке - 2 В.
Опыт
3.2.
При
.
Рис.4. Определение коэффициента отражения при .
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 1 В.
Опыт
3.3.
При
Рис. 5. Определение коэффициента отражения при .
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 1 В.
Опыт
3.4.
При
Рис. 6. Определение коэффициента отражения при .
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 1 В.
Опыт
3.5.
При
Рис. 7. Определение коэффициента отражения при .
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 1 В.
Опыт
3.6.
При
Рис. 8. Определение коэффициента отражения при .
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 1 В.
Опыт
3.7.
При
.
Рис. 9. Определение коэффициента отражения при .
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 1 В.
Табл.1.
Зависимость коэффициента отражения от величины сопротивления нагрузки.
|
|
|
|
|
Абсолютная погрешность |
0 |
-5,12 |
5 |
-1,000 |
-1,024 |
0,024 |
40 |
-1 |
5 |
-0,200 |
-0,200 |
0,000 |
80 |
0,8 |
5 |
0,142 |
0,160 |
0,018 |
120 |
1,8 |
5 |
0,333 |
0,360 |
0,027 |
160 |
2,1 |
5 |
0,454 |
0,420 |
0,034 |
200 |
2,6 |
5 |
0,538 |
0,520 |
0,018 |
230 |
2,8 |
5 |
0,586 |
0,560 |
0,026 |
Рис.
11. Зависимость
.
Опыт 4. Определение характера деформации постоянных времени прямоугольной длинной волны.
1) При прохождении волны мимо емкости, включенной между жилой и оболочкой в середине кабеля.
Расчетное значение постоянной времени:
Рис. 12. Прохождение волны через емкость.
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 0,5 мкс
Экспериментальное
значение
2) При прохождении волны через индуктивность, включенную последовательно между отрезками кабеля.
Расчетное значение постоянной времени:
Рис. 13. Прохождение волны через индуктивность.
Масштаб по горизонтали: в 1 клетке - 0,5 мкс
Экспериментальное
значение
Вывод:
1.
В
ходе данной лабораторной работы были
определена скорость распространения
волн в кабеле
.
В кабеле связи скорость распространения
волны составляет
60-70%
скорости света, то есть
.
Полученное значение соответствует
интервалу.
2.
Было определено волновое сопротивление
кабеля методом подбора активного
сопротивления в конце кабеля, устраняющего
отражения
,
а также рассчитана индуктивность
и емкость кабеля
на
единицу длины.
3. Была определена зависимость коэффициента отражения волн напряжения на конце кабеля от величины сопротивления нагрузки R в конце кабеля (рис. 11). Характер теоретической и опытной кривых совпадает.
4. Были определены постоянные времени прямоугольной длинной волны при прохождении её:
- мимо емкости, включенной между жилой и оболочкой в середине кабеля;
Расчетное
значение:
Экспериментальное
значение:
= 0,230 мкс
Отклонение величин:
- через индуктивность, включенную последовательно между отрезками кабеля.
Расчетное
значение:
Экспериментальное
значение:
0,295 мкс
Отклонение величин:
Погрешность измерения связана с большой толщиной линий на экране осциллографа, что сильно уменьшает точность измерения.