УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ 1.3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Лабораторная работа № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПАССИВНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ При подготовке к выполнению лабораторной работы необходимо изучить: стр. 108-120 (1) или 404-424 (2) или 213-224, 443-450 (3). ЦЕЛЬ РАБОТЫ: экспериментальное определение первичных и вторичных (характеристических) параметров четырехполюсника. Исследование режима роботы проходного четырехполюсника при согласованной и несогласованной нагрузке. КРАТКИЕ ПОЯСНЕНИЯ Электротехническое устройство с двумя парами зажимов, при помощи которых оно соединяется с другими участками электрической цепи, называется четырехполюсником. Условное изображение пассивного линейного четырехполюсника, включенного между источником с ЭДС Е и сопротивлением нагрузки ZH , показано на рис.10.1. Зажимы 1-1' называются первичными (входными), а зажимы 2-2'-вторичными (выходными) зажимами четырехполюсника. Параметры элементов и схема их соединения внутри четырехполюсника предполагаются неизменными.
Рис.10.1 Тогда на фиксированной частоте напряжение и ток на первичных зажимах определяются через напряжение и ток на вторичных зажимах системой двух уравнений типа [A]: где коэффициенты А, В, С и D являются комплексными постоянными, причем А и D - безразмерны, В имеет размерность сопротивления, а С - проводимости. Кроме системы с уравнениями (1) и (2) можно записать еще пять систем уравнений. Отметим, что уравнения (1) и (2) дают связь входных величин через выходные, т.е. описывают режим прямого питания. При обратном питании (источник подключается к вторичным зажимам, а нагрузка - к первичным) входные величины U2 и I2 будут выражаться через выходные величины U1 и I1 уравнениями: Сопоставляя (3) и (4) с (1) и (2), видим, что при обратном питании коэффициенты А и D поменялись местами. Входное сопротивление четырехполюсника со стороны первичных зажимов (при прямом питании) удобно записать в таком виде: Тогда входное сопротивление четырехполюсника со стороны вторичных зажимов (при обратном питании) будет Если осуществить режимы холостого хода (ZH =∞) и короткого замыкания (ZH=0), то соответственно из (5) и (6) получим Из полученных соотношений видно, что а это значит, что из четырех полученных входных сопротивлений только три являются независимыми. Учитывая, что для взаимного четырехполюсника: можно получить Отсюда Таким образом, для взаимного четырехполюсника достаточно измерить три входных сопротивления, например , Z1X , Z2X , Z2K , по (8) вычислить коэффициент А, затем определить При этом следует учесть, что из (8) получаем два комплексных значения А, отличающихся аргументом на 180° . Для того чтобы правильно выбрать аргумент комплекса А, необходимо, как это следует из (1), измерить Ulx и U2X в режиме холостого хода на вторичных зажимах и А вычислить из соотношения Схема для измерения U2X при заданном значении U1 представлена на рис.10.2. По этой схеме где – угол, отсчитанный по шкале фазометра.
Рис. 10.2. Несимметричный пассивный четырехполюсник, кроме первичных параметров А, В, С и Dили Z1X, Z1K, Z2X, Z2K, характеризуется передаточной функцией по напряжению: и по току: по сопротивлению: или проводимости: при произвольной нагрузке. Передаточные функции четырехполюсника можно выразить через его - параметры. Например, (9) [A]-параметры четырехполюсника можно определить из опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ): (10) 1.Опыт ХХ: =0: (11)
2. Опыт КЗ: U2=0: [A]-параметры можно рассчитать через входные сопротивления четырехполюсника в предельных режимах, т.е. в режимах ХХ и КЗ. Для симметричного четырехполюсника выполняются соотношения: Если известны [A]-параметры четырехполюсника, то параметры [Z], [Y], [H], [G] можно рассчитать, воспользовавшись справочными таблицами (смотри приложение П-1)Б устанавливающими связь между различными системами параметров. Входные сопротивления четырехполюсника при прямом ZВХ1 и обратном ZВХ2 включении равны:
(14) Известно, что генератор с внутренним сопротивлением ZГ – отдает максимальную полную мощность в нагрузку ZH , согласованную с его внутренним сопротивлением ZH = ZГ. Для согласования генератора и нагрузки с разными сопротивлениями между генератором и нагрузкой включают пассивный четырехполюсник, как это показано на рис.10.3.
Рис. 10.3. Входные сопротивления четырехполюсника в этом режиме обозначаются ZС1 и ZС2 и называются характеристические сопротивления. Условия согласования четырехполюсника записывают так: со стороны входа: ZГ=Z*C1 cо стороны нагрузки: ZH=ZC Характеристические сопротивления можно определить через [А]- параметры или через входные сопротивления в режиме холостого хода и короткого замыкания. Постоянная передачи g = а + jb рассчитывается при согласованном режиме работы четырехполюсника по формуле:
(16)
Или через [A]-параметры: (16a) где: a – коэффициент затухания, Нп или дБ; b – коэффициент фазы, рад. 1 Нп = 8,68 дБ; 1дБ = 0,115 Нп; 1 рад = 57,3◦ Параметры в форме [A], в свою очередь, могут быть выражены через характеристические параметры: (17) ,
где Для симметричного четырехполюсника:
(18) Коэффициент затухания a при этом равен: (19) т.к. в данном случае: Уравнения симметричного четырехполюсника в гиперболических функциях:
(20) И при согласованной нагрузке: ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|