ОТЦ / ОТЦ ЛР6 Длинные линии Отчет
.pdf[Введите текст] |
[Введите текст] |
[Введите текст] |
Министерство образования Российской Федерации ФГБОУ ВПО Поволжский государственный технологический университет
Кафедра РТиС
Отчет о лабораторной работе №6
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПЕРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ДЛИННЫХ ЛИНИЯХ
по дисциплине Основы теории цепей
Выполнил: студент РСК-21
Рахмаев А.О_______________
Губин Р.Н__________________
Проверил: доцент к.т.н.
Калачев Е.Н._______________
Йошкар-Ола, 2013
Рахмаев АО РСК-21
Лабораторная работа №6 Исследование распределения напряжений в длинных линиях
Цель: экспериментально исследовать распределение напряжений вдоль однородной длинной линии при различных значениях сопротивлений нагрузки.
Теоретические сведения
Если длина линии электропередачи много меньше длинны волны, которая по ней течет, то эту линию можно представить схемой с сосредоточенными параметрами. А линии, длинна которых соизмерима с длинной волны заменяется эквивалентной схемой замещения с распределенными параметрами. Эти линии прозвали длинными, их и рассматривает данная работа.
Время прохождения сигнала по длинной линии характеризуется временем запаздывания, которое прямо пропорционально зависит от индуктивности и емкости этой линии. Такую линию можно сгенерировать искусственно, для задержки сигналов. Для разных частот будет разное время запаздывания.
Линия работает в нескольких режимах в зависимости от нагруженности:
1.Холостой ход
2.Короткое замыкание
3.Согласованная нагрузка
4.Несогласованная нагрузка
5.Чисто реактивная нагрузка
При прохождении волны по линии возникает стоячая волна, образованная интерференцией бегущей с отраженной волной. Но это только если есть отражение, если же на конце короткое замыкание, то отражения не будет и останется только бегущая волна.
2
Рахмаев АО РСК-21
Предварительный расчет
1.Длинна линии, которой эквивалентна искусственная равна 1,516 км. Как следствие частота колебаний волны, которая уложит в такую линию один свой период найдется как обратное значение времени прохождения полутра километров со скоростью света: 1976 кГц.
2.Сравнение сопротивления потерь звена со значением индуктивного сопротивления звена дает нам возможность считать эту линию линией без потерь.
3. |
Волновое |
сопротивление |
линии: |
223.6068 |
Ом. |
Постоянная распространения: 0.5554i. |
|
|
|
||
4. |
Распределения напряжения в линии в режиме холостого хода и |
короткого |
|||
замыкания представлены на рисунке 1. |
|
|
|
||
а |
б |
Рисунок 1. Распределение напряжения в линии в режиме а) холостого хода б) короткого замыкания
5. При нагрузке на индуктивность и емкость распределение напряжения в линии изменяется, это изменение представлено на рисунке 2.
а |
б |
Рисунок 2. Распределение напряжения в линии при нагрузке на а) индуктивность б) емкость
3
Рахмаев АО РСК-21
Практика
Была собрана схема цепи длинной линии, на генераторе частота полученная в предварительном расчете значения 2,7 Вольт.
Проводились замеры среднеквадратичного значения напряжения в различных участках длинной линии в различных режимах работы длинной линии (см.табл.1).
Таблица 1 - Замеры
|
Выводы |
|
|
Холостой |
|
|
Кроткое |
|
|
Нагрузка на |
|
|
Нагрузка на |
|
|
Нагрузка на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
линии |
|
|
ход, В |
|
|
замыкание, В |
|
|
Cзв, В |
|
|
Lзв, В |
|
|
Zв, В |
|
0 |
|
4,1 |
|
0,0 |
|
3,3 |
|
11,7 |
|
2,7 |
|
||||||
1 |
|
3,5 |
|
5,3 |
|
1,9 |
|
21,4 |
|
2,7 |
|
||||||
2 |
|
2,1 |
|
8,8 |
|
1,1 |
|
24,4 |
|
2,7 |
|
||||||
3 |
|
1,1 |
|
9,5 |
|
2,3 |
|
20,0 |
|
2,7 |
|
||||||
4 |
|
2,4 |
|
7,2 |
|
3,3 |
|
9,3 |
|
2,7 |
|
||||||
5 |
|
3,5 |
|
2,8 |
|
3,4 |
|
4,9 |
|
2,7 |
|
||||||
6 |
|
3,8 |
|
3,3 |
|
2,7 |
|
16,6 |
|
2,7 |
|
||||||
7 |
|
3,2 |
|
7,5 |
|
2,0 |
|
23,6 |
|
2,7 |
|
||||||
8 |
|
2,2 |
|
9,5 |
|
2,1 |
|
23,5 |
|
2,7 |
|
||||||
9 |
|
1,9 |
|
8,5 |
|
2,8 |
|
15,9 |
|
2,7 |
|
||||||
10 |
|
2,7 |
|
5,0 |
|
3,1 |
|
4,2 |
|
2,7 |
|
||||||
11 |
|
3,4 |
|
1,9 |
|
2,9 |
|
10,2 |
|
2,7 |
|
||||||
12 |
|
3,6 |
|
5,8 |
|
2,5 |
|
20,5 |
|
2,7 |
|
||||||
13 |
|
3,1 |
|
8,9 |
|
2,4 |
|
24,5 |
|
2,7 |
|
||||||
14 |
|
2,5 |
|
9,3 |
|
2,7 |
|
20,1 |
|
2,7 |
|
||||||
15 |
|
2,2 |
|
6,7 |
|
2,8 |
|
11,0 |
|
2,7 |
|
||||||
16 |
|
2,7 |
|
2,6 |
|
2,6 |
|
2,6 |
|
2,7 |
|
||||||
По полученным данным построены диаграммы распределения напряжения в линии (см.рис.3) в режимах холостого хода (а), короткого замыкания (б). Распределение напряжения в линии при нагрузке на резистор с сопротивлением равным волновому – прямая линия, находящаяся на уровне входного напряжения.
5,0 Uвых, В
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0 5 10 15
Выводы, №
Uвых, В
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0 5 10 15
Выводы, №
а |
б |
Рисунок 3. Распределение напряжения в лини в режиме холостого хода (а) и короткого замыкания
4
Рахмаев АО РСК-21
5
Рахмаев АО РСК-21
Вывод
Входе работы на длинную линию, состоящую из 16 звеньев, подавалось гармоническое напряжение с длинной волны, равной эквивалентной длине волны для этой линии. Благодаря чему, при замерах напряжения в разных участках линии наблюдались пучности и узлы, что свидетельствовало о наличии стоячей волны в режиме холостого хода.
Врежиме короткого замыкания наоборот наблюдалась бегущая волна, и узлы с пучностями поменялись местами относительно режима холостого хода.
При согласованной нагрузке распределение напряжения в линии не зависело от расстояния.
В целом экспериментальные данные соответствуют данным полученным теоретически.
6