ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15
Установившиеся процессы в длинной линии
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование установившихся режимов на модели длинной однородной линии, определение первичных и вторичных параметров по экспериментальным данным, наблюдение резонансов и стоячих волн в линии.
ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Исследования проводятся на модели однородной линии длиной 50 км (рис.15.1), собранной из сосредоточенных элементов, встроенных в стенд. В качестве источника питания используется генератор синусоидального напряжения регулируемой частоты звукового диапазона (“звуковой генератор”), в качестве нагрузки – выносной реостат и батарея конденсаторов стенда. Для измерения напряжения, тока и мощности применяются приборы, встроенные в стенд, а также электронный вольтметр. Возможно использование электронного фазометра.
Рис.15.1. Модель линии
Рабочее задание
Начертить схему и собрать цепь для исследования режима холостого хода в линии. Предусмотреть приборы для измерения напряжения, тока и мощности на ее первичных зажимах и напряжения на вторичных. Подключить схему к генератору и установить на его выходе напряжение в пределах 50…100 В и частоту 500 Гц. Результаты измерений занести в табл. 15.1.
Повторить измерения для режима короткого замыкания в линии (вместо вольтметра во вторичной цепи включить амперметр). Установить пониженное напряжение, если показания амперметра выходят за пределы его шкалы. Результаты измерений также занести в табл. 15.1.
Таблица 15.1. Результаты измерений
Опыт |
U1, В |
I1, А |
Р1, Вт |
1, град. |
U2, В |
I2, А |
Zвх, Ом |
Zн, Ом |
Холостой ход |
|
|
|
|
|
|
|
|
Короткое замыкание |
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласованная нагрузка () |
|
|
|
|
|
|
|
|
Заданная нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным опытов подсчитать сопротивления и , занести их в табл. 15.1. При расчете сопротивлений необходимо иметь в виду, что в режиме холостого хода линия является емкостной нагрузкой, а в режиме короткого замыкания – индуктивной.
Рассчитать первичные и вторичные параметры линии, фазовую скорость волны и затухание в линии при условии (см. метод. указания). Результаты занести в табл. 15.2.
Таблица 15.2. Параметры линии
Первичные параметры |
Вторичные параметры |
Фазовая скорость волны |
Затухание при | ||||
R0 |
L0 |
G0 |
C0 |
|
v |
| |
Ом/км |
Гн/км |
См/км |
Ф/км |
Ом |
1/км |
км/с |
Нп |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитать необходимые параметры элементов цепи, из которых можно составить нагрузку , соединить их на стенде и подключить к выходу линии. Измеренные величины и результаты расчетов занести в табл. 15.1. Рассчитать и сравнить его с. Определить затухание в неперах и сравнить его со значением, полученным в п.4.
Включить в конце линии нагрузку с сопротивлением , заданным преподавателем. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 15.1.
Подключить линию непосредственно к генератору, исключив из схемы все измерительные приборы. На вход линии включить электронный вольтметр. По известной длине линии рассчитать (см. метод. указания), при каких частотах следует ожидать минимумов и максимумов входного сопротивления при холостом ходе и коротком замыкании в конце линии, а затем проверить расчеты на опыте, плавно увеличивая частоту генератора и наблюдая за показаниями вольтметра: минимумы и максимумы напряжения будут соответствовать минимумам и максимумам входного сопротивления. Результаты занести в табл. 15.3.
Таблица 15.3. Резонансные частоты
|
1-й max |
1-й min |
2-й max |
2-й min |
3-й max |
3-й min |
4-й max |
4-й min | |
Расчет |
ХХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
| |
Опыт |
ХХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
При одной из резонансных частот (по указанию преподавателя) измерить напряжения в разных точках линии (через каждые 5 км) и построить кривые стоячих волн напряжения для режимов холостого хода и короткого замыкания.