3. Работа в среде ewb 5.12
3.1. В среде EWB 5.12 набрать исследуемую схему линии без потерь (рис. 2). Частоту источника ЭДС установить равной 106 Гц.
3.2. Рассчитать первичный параметр С по уравнению (10), приняв значение параметров zв = 50 Ом и L=10 –6 Гн.
3.3. Раскрыть меню редактирования параметров линии, дважды щелкнув левой кнопкой мыши на изображении линии без потерь. В появившемся диалоговом окне (рис. 3,а) выбрать режим “default”, а затем раскрыть пункт “Edit” (рис. 3,б). В раскрывшемся новом диалоговом окне установить расчетные и заданные первичные параметры линии. Длину линии установить равной 1000 м, а параметры R и G принять равными нулю.
Рис. 2
3.4. Переключатели [S] и [R] установить в исходное состояние согласно схеме рис. 2. Величину сопротивления нагрузки линии принять равной значению волнового сопротивления.
3.5. Активизировать схему и убедиться, что затухание = 0, а ток и напряжение на выходе линии при согласованной нагрузке находятся в соответствии с формулой (9).
3.6. Убедиться по осциллограммам входного и выходного напряжений, что фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями при длине линии, кратной длине волны, отсутствует.
3.7. По формуле (10) рассчитать коэффициент фазы , а затем по формуле (4) определить длину волны .
3.8. По осциллографу определить длину волны и убедиться в совпадении расчетных и экспериментальных результатов.
а б
Рис. 3
Методика определения длины волны по осциллографу следующая. В режиме редактирования параметров сократить (или увеличить) длину линии на расчетную длину волны. Если напряжения на входе и на выходе линии совпадают по фазе (рис. 4,б), то расчетная и экспериментальная длины волны равны друг другу, так как на участке линии, равной длине волны, фаза изменяет свое значение на 3600. Для контроля необходимо еще раз сократить длину линии на /2. При этом на осциллограмме напряжения должны быть сдвинуты по фазе на 1800.
а б
Рис. 4
3.9. Определить по формуле (8) фазовую скорость (скорость распространения волны), а затем рассчитать время задержки сигнала tз как частное от деления длины линии на фазовую скорость.
3.10. С помощью измерителя АЧХ-ФЧХ построить частотные характеристики (рис. 4, а) и убедиться в том, что амплитудные и фазовые искажения в линии отсутствуют.
3.11. Для исследования режима холостого хода разомкнуть переключатель [R]. По вольтметру зафиксировать максимальное значение напряжение на выходе линии, которое должно превышать напряжение на входе в два раза.
Можно применить другой способ исследования режима холостого хода с помощью осциллографа. Сократить длину линии до значения, кратного длине волны (4 – 5 длин волны). Установить на обоих каналах осциллографа одинаковые коэффициенты усиления по напряжению (рис. 5). Активизировать схему выключателем. На экране осциллографа через время задержки, равное времени прохождения волны от начала до конца линии, появится удвоенное напряжение на выходе линии. Измерить время задержки и сравнить его с расчетным значением.
Рис. 5
3.12. Для исследования режима короткого замыкания линии привести схему к виду, представленному на рис. 6.
Для снятия осциллограммы тока в конце линии (рис. 7) необходимо выполнить следующую последовательность действий. Установить переключатели [S] и [R] в положения, показанные на схеме рис. 6. Развернуть изображение осциллографа. Нажать кнопку ”Espand” на передней панели осциллографа для изображения другой формы его экрана. Активизировать схему. Когда на экране появится с задержкой времени tз изображение тока, замкнуть переключатель [S] и быстро выключить схему. Переместить первый визир курсором мыши, установив курсор на верхний треугольник визира и протянув его при нажатой левой кнопке мыши. Параметр Т1 в левом информационном окне под осциллограммой будет соответствовать времени задержки.
Рис. 6
Аналогичным образом переместить второй (правый) визир на максимальное значение напряжения токового шунта. Записать значение параметра VB2 (среднее информационное окно). Этот параметр в определенном масштабе соответствует току в линии до момента короткого замыкания.
Рис. 7
Переместить второй визир на максимальное значение тока после момента короткого замыкания и в том же информационном окне считать значение параметра VB2, который соответствует значению тока непосредственно после короткого замыкания.
Сравнить ток в конце линии при согласованной нагрузке с током короткого замыкания.