POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Ćwiczenie nr 17

Temat: Badanie przebiegów falowych w liniach długich.

Skład grupy: Data wykonania:

1. Niezgoda Rafał 1997 .05. 15.

2. Nowak Jerzy

3. Drański Dominik

4. Skrzypek Paweł

I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:

• zapoznanie się z przebiegami falowymi w liniach elektroenergetycznych,

• określenie zastępczych parametrów linii i ich wpływu na przebiegi falowe,

• pomiar i obserwacja przebiegów falowych.

II. Pomiar impedancji falowej linii z_o

Pomiar impedancji falowej i badanie innych zjawisk zachodzących w linii długiej wykonano na modelu linii długiej o długości l_o=0.345 km. Pomiary przeprowadzono w układzie pomiarowym na Rys.1., korzystając z generatora fali prostokątnej i oscyloskopu katodowego.

Rys.1.Układ pomiarowy do badania linii długiej.

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 wyznaczono wiedząc, że przy dopasowaniu falowym nie występują odbicia fal. Po podłączeniu generatora do gniazda G1 i oscyloskopu do gniazd G2 i G3 nieobciążonej linii ustawiono potencjometrem P1 taką wartość rezystancji, przy której nie było odbić. Rezystancja R1 dla tego stanu miała wartość ok. 500 W. Zatem impedancja falowa linii wynosi

500 W.

3. Obserwacja wielokrotnego odbicia fali

Obserwacji dokonano w układzie pomiarowym jak dla p.2.

Dla różnych oporności wejściowych i wyjściowych ustawianych „przełącznikami” tych oporności i dla stałej częstotliwości f dokonano obserwacji przebiegów na początku i na końcu linii modelowej dla czterech przypadków:

1) 0,2 Z1 = Z_o = 0,2 Z2 ( Z1 = 2,5kΩ, Z_o = 500 Ω, Z2 = 2,5k Ω)

2) 5 Z1 = Z_o = 5 Z2 (Z1 = 100 Ω, Z_o = 500 Ω, Z2 = 100 Ω)

3) 0,2 Z1 = Z_o = 5 Z2 (Z1 = 2.5 kΩ, Z_o = 500 Ω, Z2 = 100 Ω)

4) 5 Z1 = Z_o = 0,2 Z2 (Z1 = 1000 Ω, Z_o = 500 Ω, Z2 = 2.5 kΩ)

Przebiegi dla przypadku a)

Przebiegi dla przypadku b)

Przebiegi dla przypadku c)

Przebiegi dla przypadku d)

4. Obserwacja przebiegu przy trafieniu fali na pojemność skupioną C = 3.3 nF

Obserwacji dokonano w układzie pomiarowym jak dla p.2.

Przy dopasowanym falowo wejściu linii i odłączonej indukcyjności szeregowej do wyjścia linii przyłączono równolegle pojemność C = 3.3 nF oraz rezystancję R2 o wartości: R2 < z_o (R2 = 100 Ω)

5. Obserwacja przebiegu przy trafieniu fali na indukcyjność skupioną L = 0.6 mH

Obserwacji dokonano w układzie pomiarowym jak dla p.2.

Przy dopasowanym falowo wejściu linii i odłączonej pojemności do wyjścia linii przyłączono szeregowo indukcyjność skupioną L = 0.6 mH oraz rezystancję R2 o wartości: R2 < z_o (R2 = 100Ω)

6. Wnioski

Przy badaniu przebiegów falowych spotykamy się ze zjawiskiem występowania przynajmniej dwóch fal : fali padającej i fali odbitej. W momencie nałożenia się tych fal powstaje fala składająca się z węzłów i strzałek. W węźle następuje skokowa zmiana impedancji falowej dlatego przy dojściu fali do takiego węzła, nastąpi powstanie dwóch nowych fal: fali przepuszczonej i fali odbitej. Parametrami określającymi te fale są:

współczynnik przepuszczania α = U_przep=Uo

współczynnik odbicia β = U_odb=U_o

Współczynnik α może się zmieniać od 0 do 2 zaś współczynnik β może się zmieniać w granicach od -1 do 1.

---