3

Инженерно-производственный центр «Учебная техника»

ОДНОРОДНАЯ ДЛИННАЯ ЛИНИЯ

Руководство по выполнению базовых экспериментов

ОДЛ.002 РБЭ (931)

2007

Беглецов Н.Н. Однородная длинная линия. Руководство по выполнению базовых экспериментов. ОДЛ.001РБЭ (931)Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 200718с.

Описана модель однородной длинной линии, используемая в курсах «Теория электрических цепей и основы электроники» и «Теоретические основы электротехники». Представлены общие сведения и указания по выполнению базовых экспериментов.

Руководство предназначено для использования при подготовке к проведению лабораторных работ в учреждениях начального, среднего и высшего профессионального образования.

ãООО «Учебная техника», 2007

Содержание

1. Описание модели однородной длинной линии 4

2. Исследование распределения напряжения вдоль однородной длинной линии 6

2.1. Общие сведения 6

2.2. Экспериментальная часть 6

3. Исследование зависимости входных сопротивлений линии от её электрической длины и сопротивления нагрузки 9

3.1. Общие сведения 9

3.2. Экспериментальная часть 10

4. Исследование отражения волн от конца длинной линии 13

4.1. Общие сведения 13

4.2. Экспериментальная часть 14

Литература 18

1. Описание модели однородной длинной линии

Модель однородной длинной линии представляет собой цепную схему из семнадцати симметричных одинаковых П-образных четырёхполюсников (рис. 1.1). Номинальные параметры звеньев указаны на лицевой панели. В начале цепной схемы и в конце её имеются дополнительные гнёзда для подключения амперметров, токоограничивающих резисторов, нагрузок. Для этой цели можно использовать также наборную панель, имеющуюся в комплекте типового оборудования по теоретическим основам электротехники и по электрическим цепям.

Длина воздушной линии без потерь, соответствующая одному звену:

,

где v_ф= 3∙10⁵ км/c– скорость света в пустоте.

Длина линии l= 12∙17 = 204 км.

Волновое сопротивление линии:

Коэффициент распространения в общем случае (с учётом потерь):

где α – коэффициент затухания в Нп/км, а - коэффициент фазы в рад/км.

Без учёта потерь:

Частота, при которой длина волны равна длине линии 204 км:

Коэффициент распространения при этой частоте с учётом потерь:

При этом затухание на всей длине линии составляет , а поворот фазы -

Рис.1.1

2. Исследование распределения напряжения вдоль однородной длинной линии

   1. Общие сведения

Уравнения линии без потерь, записанные по концу линии, при синусоидальном режиме:

где х- расстояние в км, отсчитываемое от конца линии.

При холостом ходе (I₂= 0):

При коротком замыкании (U2 = 0):

В согласованном режиме (при Z_Н=Z_С) с учётом потерь:

2. Экспериментальная часть

Задание

Снять экспериментально распределение действующего значения напряжения вдоль однородной длинной линии при холостом ходе, коротком замыкании и в согласованном режиме и сравнить результаты эксперимента с расчётом.

Порядок выполнения эксперимента и расчёта

• Соберите цепь в соответствии с рис. 1.1, сначала без сопротивлений нагрузки (режим холостого хода). На входе линии включите токоограничивающее сопротивление 47 Ом, а в конце – только вольтметр.

• Включите генератор и установите частоту 1000…1500 Гц максимальной амплитуды.

• Измерьте напряжения во всех точках от конца до начала линии и занесите результаты в табл. 2.1.

• Повторите опыт при коротком замыкании в конце линии и при согласованной нагрузке. Согласованная нагрузка 400 Ом набирается из трёх сопротивлений, как показано на рис. 1.1 или используется переменный резистор 1 кОм, который устанавливается на наборной панели.

• На рис. 2.1 постройте графики распределения напряжения вдоль линии.

• Рассчитайте распределение напряжения вдоль линии в этих трёх режимах по формулам, приведённым в разделе «Общие сведения» и на рис.2.1 постройте расчётные графики. Сравните их с опытными графиками и объясните результаты расхождения

Таблица 2.1

№ точки измерен.	х, км	Опытные U, В			Расчётные U, В
		ХХ	КЗ	ZН=ZС	ХХ	КЗ	ZН=ZС
0	204
1	192
2	180
3	168
4	156
5	144
61	132
7	120
8	108
9	96
10	84
11	72
12	60
13	48
14	36
15	24
16	12
17	0

Рис. 2.1