Politechnika Lubelska w Lublinie	Laboratorium Ćwiczenie nr 1
Nazwisko i imię Fusiarz Krzysztof Błaszczuk Daniel Bogusz Albert	Semestr: III	Grupa: 3.1	Rok akademicki 98/99
Temat : Badanie czwórników.		Data wykonania. 12.10.98	Ocena:

CZĘŚĆ TEORETYCZNA.

Charakterystyczną cechą czwórników jest równość prądów na wejściu i wyjściu

I₁=I₁'; I₂=I₂'

Można je klasyfikować według różnych cech charakteryzujących daną klasę. Z punktu widzenia energetycznego czwórniki dzielimy na pasywne i aktywne. Czwórniki pasywne są to czwórniki zbudowane z elementów pasywnych R, L, C, bądź też zawierają pewną ilość gałęzi aktywnych, ale tak rozmieszczonych, że ich działanie nawzajem się kompensuje i na zewnątrz nie możemy stwierdzić ich obecności. W przeciwnym wypadku są to czwórniki aktywne. Ponadto rozróżniamy czwórniki linearne i nielinearne, w zależności czy układ równań opisujących związki pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi jest linearny bądź nie. Dalszą klasyfikację czwórników można przeprowadzić na podstawie zasady wzajemności. Czwórnik nazywamy odwracalnym, jeśli jego transmitancja napiaciowo-prądowa (stosunek napięcia na wejściu do prądu na wyjściu) nie zależy od tego, która para zacisków jest parą wejściową, a która parą wyjściową. Jeżeli jest ona zależna wówczas czwórnik nazywamy nieodwracalnym. Również klasyfikację czwórników możemy przeprowadzić na podstawie ich schematu wewnętrznego: czwórniki typu Π,Γ,Τ,Χ itd. W ćwiczeniu zajmiemy się badaniem czwórników liniowych i pasywnych.

Wykonanie ćwiczenia.

3.1 Pomiary impedancji elementów i wyznaczanie parametrów łańcuchowych czwórnika.

Oznaczenia:

W₁ - wyłącznik tablicy zasilającej,

W₂ - wyłącznik dwubiegunowy,

f - częstościomierz,

W - watomierz,

V - woltomierz elektromagnetyczny,

A - amperomierz elektromagnetyczny,

Z - element badany.

Typ	Imped.	Pomiary					Obliczenia
Czw.		U	I	f	P.	Z	A	B	C	D	A	Zf1	Zf2
		V	A	Hz	W	Ω	-	Ω	mS	-	-	Ω	Ω
	Z1	16	0,4	50	7,5	40
T	Z2	17	0,4	50	6	42,5	1,271	94,02	6,9	1,288	0,99	115,95	117,5
	Z=Y^-1	59	0,4	50	24,5	147,5
	Z1=Y1^-1	160	0,4	50	0,5	400
Π	Z2=Y2^-1	79	0,4	50	0,5	197,5	3,02	400	12,62	2	0,99	6,9	4,6
	Z=Y^-1	160	0,4	50	0,7	400

Macierze łańcuchowe czwórników o schemacie wewnętrznym T i Π mają postacie:

A_T=

A_Π=

Wyznacznikiem macierzy jest:

A= det A =(1+Z₁Y)(1+Z₂Y)-Y(Z₁+Z₂+Z₁Z₂Y)=

=1+Z₁Y+Z₂Y+Z₁Z₂Y²-Z₁Y-Z₂Y-Z₁Z₂Y²=1

Impedancje falowe:

Kąt ϕ obliczamy z mocy:

Wyznaczanie parametrów łańcuchowych przez pomiar impedancji wejściowej i wyjściowej w stanie zwarcia i jałowym.

Oznaczenia:

W₁ - wyłącznik tablicy zasilającej,

W₂, W₃ - wyłączniki dwubiegunowe,

f - częstościomierz,

W - watomierz,

V₁, V₂ - woltomierze elektromagnetyczne,

A₁,A₂ - amperomierze elektromagnetyczne.

Tablica 1.2 Wyznaczanie parametrów łańcuchowych czwórnika na podstawie pomiarów impedancji.

Parametry	impedancje dane z pomiarów
	Z10, Z1z, Z20	Z10, Z20, Z2z	Z10, Z1z, Z2z	Z1z, Z20, Z2z
A
B
C
D

Wyniki pomiarów impedancji wejściowych i wyjściowych czwórnika oraz obliczeń parametrów łańcuchowych.

Typ	Pomiary
czwór-	Zasilanie od strony zacisków 1 - 1`
nika	Stan jałowy na wejściu.				Stan zwarcia na wejściu
	U10	I10	P	U20	U1z	I1z	P.	I2z
	V	A	W	V	V	A	W	A
	150	0,62	11	100	120	0,91	26	0,61
T	Zasilanie od strony zacisków
lub	Stan jałowy na wejściu.				Stan zwarcia na wejściu
Π	U20	I20	P.	U10	U2z	I2z	P.	I1z
	V	A	W	V	V	A	W	A
	150	0,62	11	100	120	0,91	26	0.61
	Obliczenia
	Z10	Z1z	Z20	Z2z	A	B	C	D
	Ω	Ω	Ω	Ω	-	Ω	mS	-
	241,94	131,87	241,94	131,87	1	131,87	4,134	1

3.3 Sprawdzenie warunku regularności połączenia czwórników.

Połączenie szeregowe czwórników.

Zestawienie parametrów łańcuchowych czwórnika.

Typ czwórnika
Parametr		Obliczone z elementów czwórnika.		Obliczone z impedancji stanu zwarcia i stanu jałowego.
A	-		1,48		1
B	Ω		195,5		131,87
C	mS		6,13		4,13
D	-		1,48		1
AD - BC	-		0,99		0,78

Badanie czwórników połączonych łąńcuchowo.

Zachodzą tu zależności:

I₁=I₁', I₂'=I₁”, I₂=I₂”

U₁=U₁', U₂'=U₁”, U₂=U₂”

Wyniki pomiarów impedancji wejściowych i wyjściowych czwórnika oraz obliczeń parametrów łańcuchowych.

Typ	Pomiary
czwór-	Zasilanie od strony zacisków 1 - 1`
nika	Stan jałowy na wyjściu.				Stan zwarcia na wyjściu
	U10	I10	P.	U20	U1z	I1z	P.	I2z
Połą-	V	A	W	V	V	A	W	A
czenie	73	0,4	27,5	36	56	0,4	22	0,19
	Zasilanie od strony zacisków 2 - 2`
łańcu-	Stan jałowy na wejściu.				Stan zwarcia na wejściu
chowe	U20	I20	P.	U10	U2z	I2z	P.	I1z
	V	A	W	V	V	A	W	A
czwór-	76	0,4	8,5	34	60	0.4	6	0,2
ników	Obliczenia
	Z10	Z1z	Z20	Z2z	A	B	C	D
T i Π	Ω	Ω	Ω	Ω	-	Ω	mS	-
	182,5	140	190	150	2,02	294,7	11,1	2,1

Zestawienie parametrów czwórników składowych i czwórnika zastępczego.

Typ czwórnika		T		Π		Połączenie łańcuchowe czwórników T i Π
Parametr						Obliczone z elementów czwórnika		Obliczone z impedancji stanu zwarcia i stanu jałowego
A	-		1,27		3,02		0,96		2,03
B	Ω		94,02		400		140		296
C	mS		6,7		12,62		5,26		11,1
D	-		1,29		2		1		2,11
AD - BC	-		1		1		0,42		0,997

Pomiar prądów szeregowo połączonych czwórników T i Π w stanie jałowym i zwarcia na wyjściu.

Wyniki pomiarów

Stan jałowy na wyjściu.
U1	U2	I1`	I2``	I2`	I2``
V	V	A	A	A	A
80	72	0,3	0,14	0	0.14
Stan zwarcia na wyjściu
U1	U2	I1`	I2``	I2`	I2``
V	V	A	A	A	A
60	0	0,76	0.05	0.67	0.06

Równoległe połączenie czwórników T i Π.

Wyniki badań regularności połączenia czwórników T i Π.

Sposób	Zasilanie od strony zacisków 1 - 1`			Zasilanie od strony zacisków 2 - 2`
połączenia	U1	I1	U3	U1	I2	U3
czwórników	V	A	V	V	A	V
szeregowe
równoległe	30	0.47	0	30	0,47	0

Przyrządy użyte w ćwiczeniu:

a). Woltomierz EP-43.3/94, EP 43.3/211.

Amperomierz EP 43.3/1112, EP 43.3/754.

Watomierz EP 43.3/570

Elementy składowe czwórników:

• - rezystory 46Ω, 160Ω

• - kondensatory 10μF, 18μF,20μF.

---