Лабораторная работа Длинная Линия

Лабораторная работа "Исследование режимов длинной линии без потерь при произвольной активной нагрузке".

Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе исследуются режимы длинной линии при произвольной резистивной нагрузке - режим чисто бегущей волны (согласованный режим) при подключении линии к нагрузке, численной равной волновому сопротивлению линии, и режим произвольной нагрузки. При заданной длине линии (в отношении к длине волны) с волновым сопротивлением , действующем значении и частоте источника при разных значениях сопротивления нагрузки строится распределение действующего значения напряжения и тока вдоль линии.

1

2

3

4

Лабораторный стенд (лицевая панель): 1 - линия без потерь с волновым сопротивлением и длиной линии, заданной в отношении к длине волны; 2- резистивная нагрузка с сопротивлением ; 3 - виртуальный прибор с распределением действующего значения напряжения вдоль линии; 4- виртуальный прибор с распределением действующего значения тока вдоль линии.

Рабочее задание

• Задать действующее значение источника В и частоту источника 10 кГц.

• Согласованный режим в линии без потерь. Задать значения волнового сопротивления линии, длины линии и сопротивления нагрузки, равной волновому сопротивлению в соответствии с Таблицей 1 (опыт 1-6). Для каждого режима запустить ВП нажатием левой кнопки мыши (ЛКМ) на иконку .

Таблица 1.

режим	волновое сопротивление	сопротивление нагрузки	длина линии
1, 2, 3	Ом	Ом
4, 5, 6	Ом	Ом

• Вывод: В режиме согласованной нагрузки распределение действующего значения напряжения и тока не зависит от длины линии и соответствует условиям , . При этом коэффициент отражения равен нулю, , .

• Линия без потерь при произвольной активной нагрузке. Задать значения волнового сопротивления линии, длины линии и сопротивления нагрузки, равной волновому сопротивлению в соответствии с Таблицей 2. Для каждого режима запустить ВП нажатием левой кнопки мыши (ЛКМ) на иконку .

Таблица 2.

режим	волновое сопротивление	сопротивление нагрузки	длина линии
7, 8, 9	Ом	Ом
10, 11, 12	Ом	Ом

• Вывод: Если линия нагружена на резистивную нагрузку, сопротивление которой не равно волновому сопротивлению линии, распределение в линии зависит от длины линии. Действующее значение напряжения и тока , . Отношение максимального и минимального значения определяется отношением значения волнового сопротивления к сопротивлению нагрузки, при действующее значение напряжения на нагрузке максимально, тока минимально, при действующее значение напряжения на нагрузке минимально, ток максимален.

Результаты эксперимента:

режим
7
8
9
10
11
12

Теоретический расчет (проверка экспериментальных данных)

Провести расчет распределения действующего значения напряжения и тока вдоль линии и , пользуясь уравнениями линии без потерь при заданном значении напряжения на входе линии , длины линии , волновом сопротивлении линии и сопротивлении нагрузки . Рассчитать максимальное и минимальное значение напряжения и тока, напряжение и ток в конце линии (на нагрузке), ток в начале линии. Определить коэффициент отражения, действующие значения прямых и обратных волн напряжения и тока , , , . Проверить, что , .

Расчетные формулы: примем .

• согласованный режим в линии ,

, , .

• режим при активной нагрузке . Используем уравнение линии

, следовательно, напряжение на нагрузке . Ток в нагрузке . Ток в начале линии . Коэффициент отражения , модуль коэффициента отражения и, следовательно, модуль отраженной волны меньше падающей . При коэффициент отражения отрицательный, следовательно, ; модуль . Через вектора и будут сонаправлены и ; модуль . При коэффициент отражения положительный, ; модуль . Через вектора и в противофазе ; модуль .

Для тока , , , , . Максимум в распределении действующего значения тока определяется там, где минимум действующего значения напряжения, минимум в распределении действующего значения тока определяется там, где максимум действующего значения напряжения.

Результаты теоретического расчета:

режим
7
8
9
10
11
12

Методические указания по проведению виртуальной лабораторной работы "Исследование трехфазной цепи синусоидального тока".

Программа, написанная в среде LabVIEW, называется виртуальным прибором (ВП). ВП симулируют реальные физические процессы и позволяет создавать приборы, фиксирующие характеристики исследуемых процессов. Для электромагнитных процессов это осциллограф или любой измерительный прибор - амперметр, вольтметр, ваттметр. У пользователя создается впечатление, что он работает с реальным лабораторным стендом. Виртуальная лаборатория позволяет провести исследование различных режимов электрических цепей, подготовку и проведение лабораторных работ без непосредственного доступа к лабораторному стенду.

Лицевая панель – это интерфейс пользователя ВП. Лицевая панель используется для запуска и выполнения Лабораторной работы.

Главное меню

Главное меню в верхней части окна ВП содержит пункты общие с другими приложениями, такие команды как Open, Save, Copy, Paste, а также специфические пункты меню LabVIEW. Меню появляется в верхней части экрана. Пункт меню File используется для открытия, закрытия, сохранения и печати ВП. В режиме выполнения лабораторной работы функции редактирования недоступны. Пункт меню Help используется для получения информации о палитрах, меню, инструментах, ВП и функциях, для получения пошаговой инструкции использования LabVIEW и информации о компьютерной памяти.

Выполнение лабораторной работы

Все действия пользователя производятся с помощью нажатия левой кнопкой мышки (ЛКМ) на соответствующие иконки:

	Кнопка запуска Run в правом верхнем углу – запускает однократное выполнение Лабораторной работы. Производится снятие экспериментальных данных при заданных параметрах элементов.
	Кнопка непрерывного запуска Run Continuously . При нажатии на иконку ЛКМ цвет "стрелки" становится темным. Снятие экспериментальных данных проводится в непрерывном режиме при многократном изменении параметров элементов. Лабораторная работа выполняется до момента повторного нажатия на иконку. Цвет иконки становится опять светлым.

Инструмент УПРАВЛЕНИЕ используется для изменения значения параметров элементов или ввода значений (напряжения, сопротивления, индуктивности, емкости). Изменить значение можно введением числового значения непосредственно в окно индикатора элемента. При наведении курсора на такой элемент как строковый элемент управления, значок инструмента меняется: . После "зачеркивания" значения перемещением мышки влево при нажатой ЛКМ, можно, используя цифровые клавиши клавиатуры, ввести необходимое значение параметра. В верхнем правом углу в этом случае появляется иконка . После однократного нажатия ЛКМ значение параметра меняется и иконка пропадает.