Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский технический университет связи и информатики

(МТУСИ)

Кафедра «Теория электрических цепей»

Лабораторная работа № 20

'' Исследование на ЭВМ входных характеристик длинной линии ''

Москва

202 г

Цель работы

С помощью машинного эксперимента проанализировать зависимость входного сопротивления длинной линии от частоты при различных сопротивлениях нагрузки. Получить практические навыки в проведении машинных экспериментов и обработки их результатов.

Предварительный расчет

По предварительному расчету l=160 м, L0=0,25 мкГн, C0=100 пФ/м, ZB= Ом, VФ, = м/с					Получено экспериментально
n	f=n*[VФ/(4*l)], Гц	Re[ZBX(f)], Ом(СН)	Im[ZBX(f)] Ом(ХХ)	Im[ZBX(f)], Ом(КЗ)		Re[ZBX(f)], Ом(СН)	Im[ZBX(f)], Ом(ХХ)	Im[ZBX(f)], Ом(КЗ)
0	0	50	0	0		50	0	0
1	312500	50	0	8,166*		50	11,114*	17,052*
2	625000	50	8,166*	-6,123*		50	6,631*	12,701*
3	937500	50	0	2,722*		50	7,938*	2,653*
4	1250000	50	4,083*	-1,225*		50	98,225*	10,103*
5	1562500	50	0	1,663*		50	125,661*	-3,979*
6	1875000	50	2,722*	-1,837*		50	-6,631*	-12,701*

f, Гц	f, ГЦ	Im[ZBX(f)], Ом (КЗ)	Im[ZBX(f)], Ом (КЗ)
0	0	0	0
3,1245*10^5	3,084*10^5	3,979*10^3	3,979*10^3
6,2694*10^5	6,24*10^5	-0,251	-0,251
9,37448*10^5	9,33*10^5	3,979*10^3	3,979*10^3
12,4992*10^5	12,49*10^5	-0,251	-0,251
15,62552*10^5	15,6*10^5	3,979*10^3	3,979*10^3
18,7294*10^5	18,74*10^5	-0,251	-0,251

Входное сопротивление длинной линии для режима СН

Частотная зависимость входного сопротивления длинной линии для режима Х.Х

Частотная зависимость входного сопротивления длинной линии для режима КЗ

Экспериментальная часть

Частотная зависимость входного сопротивления длинной линии для режимов СН

Частотная зависимость входного сопротивления длинной линии для режимов ХХ

Частотная зависимость входного сопротивления длинной линии для режимов КЗ

Вывод: Данные и графики, полученные в результате машинного эксперимента в программе MicroCap, не совпадают с данными и графиками, полученными в результате предварительного расчёта. Это вызвано из-за разного представления бесконечности в теоретических вычислениях.

Контрольные вопросы

1. Входное сопротивление длинной линии с потерями

Входное сопротивление длинной линии без потерь

2. Зависимость входного сопротивления длинной линии от длины линии при постоянной частоте для различных режимов работы линии будет равна:

В режиме согласованной нагрузке входное сопротивление остается постоянным (Zв= Z0) и не зависит от длины линии.

В режиме холостого при увеличении длины линии сопротивления стремится к волновому сопротивлению линии (Zв > Z0. При 0 ≤ l ≤    Zв изменятся в пределах ∞≤  Zв ≤ 0. При ≤ l ≤  Zв изменятся в пределах 0≤ Zв ≤ ∞. Такое чередование продолжается и далее через отрезки длины линии, равные четверти длины волны.

В режиме короткого замыкания происходит то же самое, что и в режиме холостого хода, только со сдвигом на четверть волны.

3. Длина волны:

4. Реактивный шлейф – отрезок линии передачи, включенный в основную линию, по которой осуществляется передача энергии от генератора к нагрузке, последовательно или параллельно ей. Обладает определенном реактивном сопротивлением. Часто используется для согласования линии с нагрузкой. Приводит к тому, что ток в цепи отстает по фазе от напряжения или опережает его.

5. Фазовая скорость — скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного движения в пространстве, вдоль заданного направления.