ProtĆwicz9 TWN, Polibuda, Archiwum, Technika Wysokich Napięć, Instrukcje laboratoryjne

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Ćwiczenie 9
– Przebiegi falowe w liniach długich
Załącznik – protokół badań
1. Przejście fali na inną impedancję falową
W ćwiczeniu wykonujemy pomiary wykorzystując model linii długiej złożony z elementów L i C.
Model ten stanowi linię długą o impedancji Z
1
. Parametry badanego modelu, określane zresztą w czasie
ćwiczeń, odpowiadają hipotetycznej linii długiej nie mającej odzwierciedlenia w rzeczywistym układzie linii
przesyłowej.
1.2.
Przebieg pomiarów
Wysokość fali padającej należy dobrać tak, aby na ekranie oscyloskopu można było zmieścić falę pa-
dającą i odbitą w przypadku otwartego krańca linii (Z
2
=
).
Pomiary rozpoczynamy dla linii zwartej (Z
2
= 0), a następnie kolejno zwiększamy wartość Z
2
aż do
nieskończoności (kraniec rozwarty). Przy ustawieniu Z
1
= Z
2
występuje tzw. dopasowanie, które oznacza
brak fali odbitej od krańca linii Z
1
. Wówczas na ekranie oscyloskopu będzie widoczna na ekranie fala
przepuszczona równa padającej. Pomiar Z
2
(R
2
) pozwala na wyznaczenie nieznanej impedancji Z
1
.
Należy zwrócić uwagę, że początek fali odbitej jest przesunięty względem początku fali padającej
o czas przebiegu fali po linii tam i z powrotem – rejestruje to oscyloskop Os
1
.
¥
1.3.
Wyniki pomiarów i obliczeń i ich opracowanie
Odczytujemy z oscyloskopu (w mm) amplitudę fali padającej, odbitej i przepuszczonej wiedząc, że
suma fal padającej i odbitej daje falę przepuszczoną
U
1
’ + U
1
” = U
2
’.
Obliczamy współczynniki przepuszczania ‘
a
’ i odbicia fali ‘
b
’ dla różnych wartości impedancji Z
2
ko-
rzystając z pomierzonych wartości amplitudy fal:
U
'
U
"
2Z
Z
-
Z
2
1
2
Z
2
1
a
=
,
b
=
, oraz z wzorów
α
=
,
β
=
,
U
'
U
'
Z
+
Z
+
Z
1
1
1
2
2
1
Tab. 1. Przejście fali na inną impedancję falową – wyniki pomiarów i obliczeń
Fala
padająca, U
1

Fala przepusz-
czona, U
2

Fala
odbita, U
1

Współczynniki
z oscyloskopu
Współczynniki
z obliczeń
Lp.
Z
2
Z
1
/Z
2

mm
mm
mm
k
W
a
b
a
b
1
0
¥
2
2
3
4
4
6
5
20
6
40
7
80
8
0
¥
a)
wyznaczyć impedancję falową linii Z
1
wykorzystując stan dopasowania Z
1
= Z
2
= ....... k
W
,
b)
określić (z oscyloskopu Os
1
) czas przebiegu fali przez linię Z
1
, t = ..........
m
s
c)
obliczyć długość linii Z
1
przyjmując prędkość fali v = 300 m/
m
s, (l = v
×
t)
d)
obliczyć parametry jednostkowe L
0
(w mH/km) i C
0
(w nF/km) linii Z
1
korzystając z zależności:
Z
1
L
=
1
C
=
,
0
0
v
v
×
Z
1
e)
narysować przebieg fali napięciowej na początku linii Z
1
dla przypadku rozwartego jej końca,
f)
wykreślić zależności
a
= f(Z
1
/Z
2
) i
b
= f(Z
1
/Z
2
) we wspólnym układzie współrzędnych.
2. Trafienie fali na kondensator równoległy
Pomiary wykonujemy przy dopasowaniu impedancji falowych linii, tzn. dla przypadku Z
1
= Z
2
.
W ćwiczeniu należy, dla kilku wybranych pojemności, zmierzyć stałą czasową ładowania kondensato-
ra bezpośrednio na ekranie oscyloskopu. Dla przypomnienia – stałą czasową wyznacza czas potrzebny do
naładowania kondensatora do wartości 0,63
mamy u/U
max
= 1 – e
–1
).
Dla tych samych pojemności należy obliczyć stałą czasową korzystając z zależności
×
U
max
(ponieważ dla t =
t
Z
Z
1
2
t
=
C
×
,
t
= ½
×
C
2
Z
1
dla Z
2
= Z
1
.
u/U
max
2
Z
+
Z
1
2
fala padająca
Tab. 2. Wyniki pomiarów i obliczeń dla przypadku
trafienia fali na kondensator równoległy
1,0
Lp.
C
2
Stała czasowa t [ms]
0,63
fala przepuszczona

zmierzona
obliczona
m
F
0,5
1
0,02
2
0,04
3
0,06
t
0
4
0,08
t
3. Trafienie fali na indukcyjność szeregową
Indukcyjno
ść
dekadow
ą
L
2

ą
czamy pomi
ę
dzy dwie linie Z
1
i Z
2
, przy czym ustawiamy Z
2
= Z
1
(stan
dopasowania). Podobnie jak w punkcie poprzednim należy pomierzyć i obliczyć stałą czasową dla kilku
wybranych indukcyjności. Obliczenia przeprowadzić korzystając z wzoru
L
+
, t = L/(2Z
1
) dla Z
2
= Z
1
.
t
=
u/U
max
Z
Z
1
2
Tab. 4. Wyniki pomiarów i oblicze
ń
dla przypadku
trafienia fali na indukcyjność szeregową
1,0
fala odbita
Lp.
L
2
Stała czasowa
t
[
m
s]

H
zmierzona
obliczona
0,5
1
0,4
0,37
2
0,6
3
0,8
t
4
1,0
0
t
4. Wnioski
Wnioski powinny zawierać uwagi oraz własne
spostrzeżenia dotyczące przebiegu ćwiczenia i otrzy-
manych wyników badań. Omówić wpływ pojemności
równoległej i indukcyjności szeregowej na przebiegi
fali przepuszczonej i odbitej.
Zespół
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sprawozdanie powinno zawierać:
1.
Cel ćwiczenia
2.
Wyniki pomiarów i obliczeń
3.
Opracowanie wyników pomiarów
4.
Wnioski (obszerne)
Data ...........................
Podpis prowadzącego .......................
5.
Załącznik – protokół badań (ten dokument)
podpisany przez prowadzącego zajęcia.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]