Лабораторна робота 13 Дослідження чотириполюсника

Мета роботи: визначити А-коефіцієнти лінійного пасивного чотириполюс-ника (ЧП), характеристичні опори, елементи Т- або П-подібної схем заміщен-ня, постійну передачу та її складові на промисловій частоті.

Підготовка до роботи

У процесі підготовки до роботи студентам необхідно ознайомитись з методичними вказівками, робочим завданням, підготувати протокол звіту до лабораторної роботи та відповісти на такі запитання.

1. Навести приклади і дати визначення поняття “чотириполюсник” ?

2. За якими ознаками класифікують ЧП на лінійні, нелінійні, активні, па-

сивні, симетричні, несиметричні, оборотні, необоротні ?

3. Як записуються основні рівняння лінійного пасивного ЧП ? Скільки їх ?

4. Чи зміняться рівняння з А-коефіцієнтами пасивного ЧП, якщо змінити

напрямок потоку електроенергії через ЧП ?

5. Від яких факторів залежать значення коефіцієнтів ЧП і розмірність А-

коефіцієнтів ?

6. Який зв’язок є між А-коефіцієнтами ЧП ?

7. Як можна визначити коефіцієнти ЧП ? Який режим ЧП називається

узгодженим ?

8. Як записуються основні рівняння лінійного пасивного ЧП ? Скільки їх ?

9. Що таке характеристичний опір ЧП ?

10. Як визначити характеристичний опір симетричного і несиметричного

ЧП ?

11. Що таке стала передачі ЧП ? Як її визначити ?

12. Що таке коефіцієнт фази ЧП ? В яких одиницях його вимірюють ?

13. Що таке коефіцієнт затухання ЧП ? У яких одиницях його вимірюють ?

14. Як визначити параметри схем заміщення ЧП ? Яку мінімальну кількість

елементів містить схема заміщення і чому ?

11. Який є зв’язок між А-коефіцієнтами і вторинними параметрами ЧП ?

Робоче завдання

1. Зібрати електричне коло згідно зі схемою, зображеною на рис.13.1.

47

2. Після перевірки кола лаборантом виконати досліди холостого ходу і

короткого замикання при живленні ЧП з боку затискачів 1–1^’ (пряма переда-

ча ). Результати вимірювань занести в табл..13.1.

А

W

1 2

V

≈127 B

50 Гц

1´ 2´

Рис.13.1

Вхідна напруга чп у всіх дослідах не повинна перевищувати 100 в.

3. Виконати досліди холостого ходу і короткого замикання при живленні

ЧП з боку затискачів 2–2^’ (зворотна передача ). Результати вимірювань занес- ти в табл.. 13.1.

Таблиця 13.1

Живлення з боку затискачів	Дослід
1–1′	Холостий хід
	Коротке замикання
2–2′	Холостий хід
	Коротке замикання

Опрацювання результатів дослідів

1. Обчислити вхідні опори ЧП для дослідів холостого ходу і короткого за-микання при прямій і зворотній передачах.

2. Розрахувати А-коефіцієнти ЧП. Перевірити правильність їх визначення та уточнити питання симетрії ЧП.

3. Обчислити характеристичні опори, сталу передачі, коефіцієнти затухання і фази ЧП.

4. Використовуючи А-коефіцієнти, обчислити значення елементів Т- або П-подібної ( за вказівкою викладача ) схеми заміщення ЧП. Накреслити в прото- колі схему заміщення.

5. Розрахувати вхідний опір, вхідні й вихідні напруги й струми ЧП, який

навантажений характеристичним опором. Побудувати суміщені векторні діа-грами напруг і струмів.

Методичні вказівки

Чотириполюсником називається частина електричного кола, яка має дві пари затискачів, що можуть бути вхідними або вихідними. Теорія ЧП вико- ристовується тоді, коли необхідно знати значення струмів і напруг тільки у двох вітках або парі вузлів будь-якого складного електричного кола.

ЧП, які мають у своєму складі пасивні й активні (джерела електромагнітної енергії) елементи, називають активними. ЧП, які складаються тільки з пасив- них елементів, називаються пасивними. До активних ЧП можна віднести електронні та магнітні підсилювачі, а до пасивних – трансформатори, елек- тричні фільтри, лінії електропередачі, вимірювальні мости, диференціючі або інтегруючі кола та інші електротехнічні пристрої, що призначаються для пе- редачі енергії або сигналів від джерела електромагнітної енергії до споживача.

ЧП зображають на схемах прямокутником (рис.12. 2), де – вхідні, – вихідні затискачі.

Чотириполюсники також поділяють на лінійні, які складаються тільки з

49

1 2 1 2

_{1 2 1 2}

1´ 2´ 1´ 2´

Рис.13.2 Рис.13. 3

лінійних елементів, і нелінійні, до складу яких ввімкнуто принайммі один не-лінійний елемент.

Досліджуючи ЧП, необхідно встановити залежність між чотирма величи-нами, які визначають режим його роботи: напруги і струми на вхідних і вихід-них затискачах. Можлива кількість різних за формою, але еквівалентних за змістом пар залежностей дорівнює шести. Використання тієї чи іншої форми зумовлено постановкою конкретної задачі. В електроенергетиці та інших галу- зях, де передача електроенергії здійснюється від вхідних затискачів до вихідних , рівняння лінійного пасивного ЧП записуються у вигляді А- форми

(13.1)

Додатні напрямки струмів і при цьому вибираються згідно з рис.13.2. Коефіцієнти називаються також сталими чотириполюсника. Вони є комплексними і при незмінній частоті залежать тільки від значень ак-тивних і реактивних опорів елементів кола та схем їх з’єднання в ЧП.

Коефіцієнт має розмірність опору, – провідності, і – безроз-мірні величини.

Між А–коефіцієнтами є такий зв’язок :

. (13.2) Рівняння (13.2) показує, що не всі чотири А-коефіцієнти незалежні. Отже, властивості пасивного ЧП повністю визначаються тільки трьома коефіцієн-

50

тами. Якщо невідомі будь-які три А-коефіцієнти ЧП, то за заданим режимом на вході легко розрахувати режим на виході і навпаки.

Якщо змінити напрямок передачі електричної енергії в ЧП на протилежний (рис.13.3), то рівняння ЧП в А-формі запишуться у вигляді

(13.3)