POLITECHNIKA LUBELSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
Skład grupy: Data wykonania:
1.Stroński Sławomir 1997-04-11
2. Podsiadły Mariusz
Młynek Grzegorz
Duk Mariusz
LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ
Nr ćwiczenia: 17
Temat: Badanie przebiegów falowych w liniach długich.
Ocena:
1. Cel ćwiczenia
Ćwiczenie ma na celu:
zapoznanie się z przebiegami falowymi w liniach elektroenergetycznych,
określenie zastępczych parametrów linii i ich wpływu na przebiegi falowe,
pomiar i obserwacja przebiegów falowych.
2. Pomiar impedancji falowej linii zo
W niniejszym ćwiczeniu pomiarom został poddany model linii długiej o długości lo=0.345 km. Pomiary przeprowadziliśmy w poniższym uniwersalnym układzie pomiarowym korzystając z generatora fali prostokątnej i oscyloskopu katodowego.
Poszczególne symbole oznaczają:
G1 Wej Gen - gniazdo do podłączenia generatora fali prostokątnej,
G2, G3, G4 - gniazda pomiarowe do podłączenia oscyloskopu,
1,...,6 - „przełącznik” oporności na wejściu linii,
Pomiar R1, Pomiar R2 - podłączenie omomierza przy pomiarze rezystancji na wejściu i na wyjściu R2 linii modelowej,
8,...,10 - włączenie lub wyłączenie indukcyjności szeregowo w linię,
11,...,18 - „przełącznik” oporności na wyjściu linii,
11, 19 - włączenie pojemności,
P1, P2 - pokrętła potencjometrów.
Impedancję falową linii długiej wyznaczyliśmy wiedząc, że przy dopasowaniu falowym nie występują odbicia fal. Po podłączeniu generatora do gniazda G1 i oscyloskopu do gniazd G2 i G3 nieobciążonej linii ustawiliśmy potencjometrem P1 taką wartość rezystancji, przy której nie było odbić. Rezystancja R1 dla tego stanu miała wartość R1= 434 W. Zatem impedancja falowa linii powiększona o rezystancję wewnętrzną generatora wynosi: zo= 50 W + 434 W = 484 W.
3. Pomiar czasu przejścia fali przez linię (to)
Pomiaru dokonaliśmy w układzie pomiarowym jak dla p.2.
Czas przejścia to wynosi:
to=1/2 t1, gdzie t1 - czas, po którym napięcie na wejściu wzrasta od U do 2U (odczytany z oscyloskopu)
t1= 2.5 μs
to=1/2 * 2.5 μs =1.25 μs
4. Obserwacja wielokrotnego odbicia fali
Obserwacji dokonaliśmy w układzie pomiarowym jak dla p.2.
Dla różnych oporności wejściowych i wyjściowych ustawianych „przełącznikami” tych oporności i dla stałej częstotliwości f dokonaliśmy obserwacji przebiegów na początku i na końcu linii modelowej dla czterech przypadków:
1) R1 > Zo < R2 (Rwyj + R1 = 2.5 kΩ, Zo = 500 Ω, R2 = 2.5 kΩ)
2) R1 < Zo > R2 (Rwyj + R1 = 100 Ω, Zo = 500 Ω, R2 = 100 Ω)
3) R1 > Zo > R2 (Rwyj + R1 = 2.5 kΩ, Zo = 500 Ω, R2 = 100 Ω)
4) R1 < Zo < R2 (Rwyj + R1 = 100 Ω, Zo = 500 Ω, R2 = 2.5 kΩ)
5. Obserwacja przebiegu przy trafieniu fali na pojemność skupioną C = 3.3 nF
Obserwacji dokonaliśmy w układzie pomiarowym jak dla p.2.
Przy dopasowanym falowo wejściu linii i odłączonej indukcyjności szeregowej do wyjścia linii przyłączyliśmy równolegle pojemność C = 3.3 nF oraz rezystancję R2 o wartości:
1) R2 > zo (R2 = 2.5 kΩ) , R1=100Ω
6. Obserwacja przebiegu przy trafieniu fali na indukcyjność skupioną L = 0.6 mH
Obserwacji dokonaliśmy w układzie pomiarowym jak dla p.2.
Przy dopasowanym falowo wejściu linii i odłączonej pojemności do wyjścia linii przyłączyliśmy szeregowo indukcyjność skupioną L = 0.6 mH oraz rezystancję R2 o wartości:
1) R2 > zo (R2 = 2.5 kΩ) , R1=100Ω
8. Wnioski
Przy dojściu fali do węzła, w którym następuje skokowa zmiana impedancji falowej linii powstają dwie nowe fale: fala przepuszczona i fala odbita, co mogliśmy zaobserwować podczas pomiarów. Parametrami określającymi te fale są:
współczynnik przepuszczania α określany jako:
α = , gdzie: z1 - impedancja falowa linii, po której biegnie fala
z2 - impedancja falowa linii do której fala przechodzi
współczynnik odbicia β określany jako:
β =
W zależności od impedancji z1 i z2 wartość współczynnika α może się zmieniać od zera (przy zwarciu w węźle, z2 = 0) do dwóch (przy otwartej linii z2 =). Natomiast współczynnik β może się zmieniać w granicach od -1 do 1.