5. Содержание отчета

Каждый студент составляет отчёт по выполненной работе. Отчёт должен содержать план и цель работы, расчётные формулы, расшифровку обозначений, схемы соединения, таблицы для записи результатов измерений и расчётных величин, графики зависимостей, решения задач и ответы на контрольные вопросы, выводы по работе и характеристики электроизмерительных приборов, используемых при проведении экспериментов.

Внимание! Электрические схемы необходимо чертить в соответствии с действующими стандартами. Отчёт и его графическая часть оформляются в соответствии со стандартом учебного заведения. При подготовке к защите лабораторной работы особое внимание уделять ответам на контрольные вопросы. К выполнению очередной лабораторной работы студент допускается только после предъявления преподавателю полностью оформленного отчёта по предыдущей работе.

6. Контрольные вопросы

6.1. Дайте определение четырехполюсника. Приведите примеры четырёхполюсников.

6.2. Чем отличается симметричный четырехполюсник от несимметричного, пассивный от активного ?

6.3. Какими параметрами описывается работа четырёхполюсников ?

6.4. Как экспериментально определяются постоянные четырёхполюсника ? Почему для определения постоянных А четырёхполюсника с комплексными сопротивлениями недостаточно двух опытов КЗ и ХХ при прямом включении?

6.5. Начертите схемы замещения пассивных четырёхполюсников.

6.6. Приведите примеры основных динамических характеристик четырёхполюсника.

6.7. Вторичные параметры четырёхполюсников.

6.8. Каким условиям должен удовлетворять режим согласованной работы четырехполюсника и какие виды согласований могут быть?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14 [3]

Цепи с распределенными параметрами

1. Цель работы

Изучение и исследование периодических режимов в линиях без потерь, являющихся частным случаем линий без искажения.

2. Теоретическое введение

Однородная двухпроводная линия является распространенным типом линии с распределенными параметрами. Напряжение и ток в линии являются функциями двух независимых переменных: пространственной координаты x, определяющей место наблюдения, и времени t, определяющего момент наблюдения. Элементарный участок линии с равномерно распределенными параметрами показан на рис. 1. Направление координатной оси x на рис. 1 совпадает с направлением оси линии.

Первичными параметрами однородной линии на единицу ее длины являются:

r – активное сопротивление, Ом;

L – индуктивность, Гн;

С – емкость, Ф;

g – проводимость изоляции между проводами, См.

Схеме замещения однородной линии с распределенными параметрами при x 0 соответствуют дифференциальные уравнения:

(1)

Рис. 1

В торичными параметрами однородной линии являются волновое сопротивление

(2)

и коэффициент распространения, характеризующий затухание прямой (или обратной) волны и изменение ее фазы на единицу длины линии,

(3)

где  – коэффициент затухания,  – коэффициент фазы.

Составляющие коэффициента распространения определяют основные параметры бегущих волн (длину волны , фазовую скорость vф):

(4)

Убывание амплитуды волны вдоль линии обусловлено потерями в линии, а изменение фазы – конечной скоростью распространения электромагнитных колебаний.

Линией без искажения является линия, у которой форма сигнала в начале и конце линии одинакова. Это условие выполняется, если коэффициент затухания линии и соответственно фазовая скорость на всех частотах одинаковы. Для неискаженной передачи сигналов требуется, чтобы коэффициент затухания  не зависел от частоты, а коэффициент фазы  был прямо пропорционален частоте. В этом случае фазовая скорость vф= / получается независящей от частоты.

Такое положение имеет место при условии, что

( 5)

Для данного случая

(6)

Волновое сопротивление линии без искажений является действительным числом, что равноценно активному сопротивлению; в соответствии с формулой (2) оно принимает вид

(7)

а фазовая скорость

(8)

Так как волновое сопротивление линии без искажений является активным, то при согласованной нагрузке (Zн = zв) напряжение и ток в любой точке линии совпадают по фазе.

Отношение мгновенных значений напряжения и тока в любой точке такой линии равно

(9)

Если в линии без искажений принять условие, что r 0 и g 0, то такая линия называется линией без потерь. Вторичные параметры линии без потерь имеют весьма простой вид:

(10)

Если в линии без потерь сопротивление нагрузки отличается от волнового, то в месте присоединения нагрузки возникают отражения.

В предельном случае, когда линия на конце разомкнута, падающая волна встречает бесконечно большое сопротивление, ток в конце линии обращается в нуль. Напряжение на разомкнутом конце линии удваивается, и возникает отраженная волна напряжения того же знака, что и падающая.

В случае замыкания накоротко конца линии падающая волна встречает сопротивление, равное нулю, напряжение в конце линии обращается в нуль, а ток в конце линии удваивается. При этом возникает отраженная волна, знак которой противоположен знаку падающей волны.

Итак, в линии без потерь напряжение и ток могут быть представлены как сумма и как разность двух волн, движущихся с одинаковой скоростью (формула (8)) в противоположных направлениях без изменения их формы. При этом в любой точке линии отношение напряжения и тока для прямой и обратной волны равно волновому сопротивлению.