Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Лабораторное задание
А. Исследование распределения напряжения вдоль линии.
Определение величины и характера Z_н

1. 
   Приготовить таблицу 8.1 для записи результатов измерения.
   
2. 
   Начать исследование работы модели линии в режиме короткого замыкания на вы- ходе. Для этого закоротить перемычкой выходной отвод модели линии с земляным отводом и измерить вольтметром распределение напряжения на всех отводах линии. Результаты за- писать в первый столбец таблицы.
   
3. 
   Переключая нагрузки линии, провести исследование линии в режиме холостого хода, при нагрузках на индуктивность, емкость и трех значениях активных сопротивлений.
   

Рис. 8.3. Схема исследования макета длинной линии на МЭЛ
Таблица 8.1

N точки	КЗ	ХХ	L7	^C10	^R17	^R18	^R19
1
2
........
........
20

Б. Исследование входного сопротивления линии

4. 
   Подключить вход линии к генератору сигналов через дополнительное сопротив- ление R₁₆=30 кОм, включенное последовательно. Установить выходное напряжение гене- ратора U_ген равным 1В и максимальную чувствительность измерительных приборов (вольтметра и осциллографа). Вольтметр подключить к входу линии. Первый вход осцил- лографа подключить к сигнальному выходу ГС для контроля уровня выходного сигнала генератора U_ген.
   
5. 
   Включить на конце линии нагрузку R₁₈. Снять зависимость напряжения на входе линии от частоты, изменяя частоту в пределах от 10 кГц до 200 кГц. Уровень вы- ходного сигнала ГС контролировать осциллографом и поддерживать равным 1В. Ре- зультаты измерений записать в таблицу 8.2.
   

Таблица 8.2

f, кГц		10	20		190	200
U1, В	^R18
Zвх,Ом
U, В	Zi
Zвх,Ом

6. 
   Включить на конце линии по указанию преподавателя реактивную нагрузку Z_i
   

(L₇, C₁₀) или установить режим ХХ или КЗ. Повторить измерения п.5, контролируя вы- ходное напряжение ГС осциллографом и поддерживая его постоянным. Результаты за- писать в таблицу 8.2.

В. Исследование прохождения через линию импульсных сигналов

7. 
   В схеме рис.8.3 исключить сопротивление R₁₆, выход ГС и первый вход ос- циллографа подключить к входу линии, а второй вход осциллографа подключить к вы- ходу линии. Установить в генераторе импульсную прямоугольную форму сигналов с частотой 10 кГц и скважностью 2 (коэффициент заполнения 50%). Амплитуду импуль- сов установить равной 1В.
   
8. 
   Включить нагрузку R₁₈. Наблюдать на осциллографе форму и задержку им- пульсов на входе и выходе линии. Зарисовать осциллограммы в масштабе.
   
9. 
   Включить нагрузку R₁₇. Наблюдать на осциллографе форму и задержку им- пульсов на входе и выходе линии. Зарисовать осциллограммы в масштабе.
   
10. 
    Включить нагрузку R₁₉. Наблюдать на осциллографе форму и задержку им- пульсов на входе и выходе линии. Зарисовать осциллограммы в масштабе.
    
11. 
    Включить индуктивную или емкостную нагрузку. Наблюдать на осцилло- графе форму сигналов на входе и выходе линии. Зарисовать осциллограммы в масшта- бе.
    
12. 
    Представить все полученные экспериментальные и расчетные результаты преподавателю, и после утверждения протокола разобрать схему.
    

Компьютерное моделирование линии с распределенными параметрами
Исследование процессов в реальной линии с распределенными параметрами мо- жет быть выполнено на малогабаритной цепной схеме, эквивалентной исследуемой линии в смысле распределения напряжений и токов по ней.
В качестве звеньев исследуемой цепной схемы служат симметричные П- образные фильтры типа «k», с известными величинами элементов L и С. П-образные схемы выбраны для сокращения количества индуктивных элементов и общих габари- тов модели.

Рис.8.4. Схема входного участка модели линии

Схема входного участка модели длинной линии показана на рис.8.4, нагрузки по- казаны на рис.8.5. Модель линии содержит 20 звеньев. Значения частоты лежат в пределах от 60 до 150 кГц.

Рис.8.5. Схема включения нагрузок в модели линии

В связи с большим порядком цепи расчеты каждого варианта занимают до- статочно много времени. Рекомендуется контролировать время счета в нижней строке окна EWB 5.12 и продолжать моделирование не менее 5 мс. Для указанных на схемах 8.4 и 8.5 параметрах звеньев П-образных фильтров значение волнового сопро- тивления модели линии равно 1 кОм. Активные нагрузки следует взять равными 500 Ом. 1 кОм, 2 кОм. Вольтметры надо установить в режим AC.
Программа лабораторного исследования компьютерной модели линии аналогич- на исследованию на МЭЛ. При исследовании прохождения через линию импульсных сиг- налов замените на входе генератор синусоидального сигнала на импульсный генераторClock и подключите к входу и выходу линии двухканальный осциллограф.