В режиме холостого хода.
2. Рассмотрим случай короткого замыкания (КЗ) нагрузки ( z=0, 2=0).
Если граничные условия заданы в оконечном сечении ДЛ (у=0), то в режиме КЗ уравнения ДЛ имеют вид [1,2 ]:
(3.6)
Умножая
левые и правые части уравнений системы
(3.6) на
и переходя от комплексов напряжения и
токов к их проекциям на ось минимальных
чисел или мгновенным значениям, получим
(3.7)
Из анализа уравнений системы (3.7) следует, что в короткозамкнутой ДЛ так же как и в разомкнутой (3.2) имеют место стоячие волны. Имеются, однако, и отличия:
1) Напряжение, как функция координаты сдвинуто на λ/4 относительно тока в сторону отставания.
2) В каждом сечении ДЛ напряжение в функции времени изменяется с опережением по фазе относительно тока на угол π/2.
Входное сопротивление ДЛ в режиме короткого замыкания в соответствии с уравнениями системы (3.6), найдём, как:
.
(3.8)
Из (3.8) следует, что полное входное сопротивление ДЛ в режиме короткого замыкания имеет чисто реактивный (индуктивный) характер, а это значит, что в режиме КЗ ДЛ, так же как и в режиме ХХ обменивается реактивной мощностью с источником энергии, кроме того, в ДЛ а режиме КЗ чередуются резонансные сечения так же как и а режиме ХХ, но сдвинутые на λ/4.
Рис. 3.2. Стоячие волны тока (1.а) и сопротивление ДЛ (1в)
В режиме короткого замыкания.
На рис 3.1.а представлены СВ тока для пяти фиксированных значений
,
когда координаты «у» изменяются в
пределах от «0» до 2λ, а на рис. 3.1.в
приведены графики сопротивления ДЛ,
построенные в функции координаты «у».
III. Приборы. Оборудование и программные продукты используемые в работе
Класс ПЭВМ с установленной САПР "Electronics Workbench 5 Professional!" (или аналогичная более поздняя версия).
IV. Программы и порядок проведения работы
4.1. Включить ПЭВМ и загрузите ОС Windows.
4.2. Запустить САПР "ЕWB5.12Pro".
4.3. Загрузить проекта схемы "tps10_1.ewb",схема которого приведена на рисунке 3.3.
Рис. 3.3
4.4. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 1≤ у ≤1000 м, для этого:
4.4.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.1, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле Length of transmission line (LEN).Щёлкнуть по кнопке ОК в появляющихся окнах.
4.4.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.4.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.1.
4.5. Рассчитать значение относительной величины напряжения: U/Umax . Результат занести в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
l,м |
0(1) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
900 |
950 |
1000 |
U,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U/Umax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.6. Построить график зависимости U/Umax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.7. Загрузить проект схемы “tps10_2.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.8. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 0,1≤ у ≤10 м, для этого:
4.8.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.2, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле Length of transmission line (LEN). Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.8.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.8.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.2.
4.9. Рассчитать значение относительной величины напряжения: U/Umax . Результат занести в таблицу 3.2.
Таблица 3.2
l,м |
0(0,1) |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
U,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U/Umax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.10. Построить график зависимости U/Umax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.11. Загрузить проект схемы “tps10_3.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.12. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 0,001≤ у ≤0,1 м, для этого:
4.12.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.3, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле Length of transmission line (LEN). Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.12.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.12.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.
4.13. Рассчитать значение относительной величины напряжения: U/Umax . Результат занести в таблицу 3.3.
Таблица 3.3
l,м |
0(0,001) |
0,005 |
0.01 |
0.015 |
0.02 |
0.025 |
0.03 |
0.035 |
0.04 |
0.045 |
0.05 |
0.055 |
0.06 |
0.065 |
0.07 |
0.075 |
0.08 |
0.085 |
0.09 |
0.095 |
0.1 |
U,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U/Umax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.14. Построить график зависимости U/Umax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.15. Загрузить проект схемы “tps10_4.ewb”, схема которого приведена на рисунке 3.4, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
Рис. 3.4
4.16. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 1≤ у ≤1000 м, для этого:
4.16.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.4, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле LEN. Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.16.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.16.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.4.
4.17. Рассчитать значение относительной величины тока : I/Imax. Результат занести в таблицу 3.4.
Таблица 3.4
l,м |
0(1) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
900 |
950 |
1000 |
I,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/Imax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.18. Построить график зависимости I/Imax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.19. Загрузить проект схемы “tps10_5.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.20. Произвести измерение распределения тока вдоль длинной линии, где 0,1≤ у ≤10 м, для этого:
4.20.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 5, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле LEN. Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.20.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.20.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.5.
4.21. Рассчитать значение относительной величины тока : I/Imax. Результат занести в таблицу 3.5.
4.22. Построить график зависимости I/Imax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.23. Загрузить проект схемы “tps10_6.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
Таблица 3.5
l,м |
0(0,1) |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
I,А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/Imax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.24. Произвести измерение распределения тока вдоль длинной линии, где 0,001≤ у ≤0,1 м, для этого:
4.24.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.6, дважды щёлкнув по значкудлинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле LEN. Щёлкнить по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.24.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.24.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.6.
4.25. Рассчитать значение относительной величины тока : I/Imax. Результат занести в таблицу 3.6.
Таблица 3.6
l,м |
0(0,001) |
0,005 |
0.01 |
0.015 |
0.02 |
0.025 |
0.03 |
0.035 |
0.04 |
0.045 |
0.05 |
0.055 |
0.06 |
0.065 |
0.07 |
0.075 |
0.08 |
0.085 |
0.09 |
0.095 |
0.1 |
I,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/Imax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.26.Построить график зависимости I/Imax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.27.Загрузить проект схемы “tps10_7.ewb”, схема которого приведена на рисунке 3.5, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
Рис. 3.5
4.28. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 1≤ у ≤1000 м, для этого:
4.28.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.7, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выберать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле Length of transmission line (LEN). Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.28.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.28.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.7.
4.29. Рассчитать значение относительной величины напряжения: U/Umax . Результат занести в таблицу 3.7.
Таблица 3.7
l,м |
0(1) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
900 |
950 |
1000 |
U,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U/Umax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.30. Построить график зависимости U/Umax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.31. Загрузить проект схемы “tps10_8.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.32. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 0,1≤ у ≤10 м, для этого:
4.32.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.8, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле Length of transmission line (LEN). Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.32.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.32.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.8.
4.33. Рассчитать значение относительной величины напряжения: U/Umax . Результат занести в таблицу 3.8.
4.34. Построить график зависимости U/Umax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
Таблица 3.8
l,м |
0(0,1) |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
U,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U/Umax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.35. Загрузить проект схемы “tps10_9.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.36. Произвести измерение распределения напряжения вдоль длинной линии, где 0,001≤ у ≤0,1 м, для этого:
4.36.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 3.9, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле Length of transmission line (LEN). Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.36.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.36.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.9.
4.37. Рассчитать значение относительной величины напряжения: U/Umax. Результат занести в таблицу 3.9.
4.38. Построить график зависимости U/Umax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
Таблица 3.9
l,м |
0(0,001) |
0,005 |
0.01 |
0.015 |
0.02 |
0.025 |
0.03 |
0.035 |
0.04 |
0.045 |
0.05 |
0.055 |
0.06 |
0.065 |
0.07 |
0.075 |
0.08 |
0.085 |
0.09 |
0.095 |
0.1 |
U,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U/Umax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.39. Загрузить проект схемы “tps10_10.ewb”, схема которого приведена на рисунке 3.4, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.40. Произвести измерение распределения тока вдоль длинной линии, где 1≤ у ≤1000 м, для этого:
4.40.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 10, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле LEN. Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.40.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.40.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.10.
Рис. 3.6
5.41. Рассчитать значение относительной величины тока : I/Imax. Результат занести в таблицу 3.10.
Таблица 3.10
l,м |
0(1) |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
900 |
950 |
1000 |
I,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/Imax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.42. Построить график зависимости I/Imax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
4.43. Загрузить проект схемы “tps10_11.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.44. Произвести измерение распределения тока вдоль длинной линии, где 0,1≤ у ≤10 м, для этого:
4.44.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 11, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле LEN. Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.44.2. Запустить расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.44.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.11.
4.45. Рассчитать значение относительной величины тока : I/Imax. Результат занести в таблицу 3.11.
4.46.Построить график зависимости I/Imax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
Таблица 3.11
l,м |
0(0,1) |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
I,А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/Imax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.47. Загрузить проект схемы “tps10_12.ewb”, на предложение «сохранить» изменения в проекте ответить «нет».
4.48. Произвести измерение распределения тока вдоль длинной линии, где 0,001≤ у ≤0,1 м, для этого:
4.48.1. Установить длину линии в соответствии с таблицей 12, дважды щёлкнув по значку длинной линии Itline 1, выбрать вкладку Models, щёлкнуть по кнопке Edit и ввести значение длины линии в метрах в поле LEN. Щёлкнуть по кнопке «ОК» в появляющихся окнах.
4.48.2. Запустит расчёт, дождаться окончания переходного процесса и остановить расчёт.
4.48.3. Записать полученное значение напряжения в таблицу 3.12.
4.49. Рассчитайте значение относительной величины тока : I/Imax. Результат занести в таблицу 3.12.
4.50.Построить график зависимости I/Imax=f(l), обратить внимание на то, что график строится от конца ДЛ. Определить по графику длину волны и частоту сигнала.
Таблица 3.12
l,м |
0(0,001) |
0,005 |
0.01 |
0.015 |
0.02 |
0.025 |
0.03 |
0.035 |
0.04 |
0.045 |
0.05 |
0.055 |
0.06 |
0.065 |
0.07 |
0.075 |
0.08 |
0.085 |
0.09 |
0.095 |
0.1 |
I,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/Imax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|