Исследование линейной однородной цепной схемы

Цели работы. 1. Научиться экспериментально исследовать распределения действующих значений напряжений и токов вдоль конечной однородной цепной схемы при различных гармонических режимах ее работы.

2. Ознакомиться с методикой теоретического исследования распределения действующих значений гармонических напряжений и токов вдоль конечной однородной цепной схемы.

Объект и средства исследования

Исследуемая симметричная цепная схема (рис. 19.1) представляет собой каскадное соединение восьми практически одинаковых симметричных четырехполюсников (рис. 19.1) (n = 0…8). Элементы схемы каждого звена цепной схемы (рис. 19.2) имеют следующие значения параметров: L₀ = 40 мГн, R₀ = 9 Ом, C₀ = 4 мкФ, G₀ = 2·10^–6 См. Питание схемы осуществляется генератором синусоидальных сигналов. Режим работы схемы устанавливается трехпозиционным тумблером «Режим»: «ХХ» (холостой ход), «КЗ» (короткое замыкание) и « » (резистивная нагрузка).

Рис. 19.1

Рис. 19.2

Сопротивление резистора нагрузки принимает только два значе-ния – близкое характеристическому и существенно отличное от него (в зависимости от положения двухпозиционного тумблера). Оно может быть измерено цифровым измерительным прибором, подключаемым к гнездам «R» (при этом тумблер «Режим» должен быть поставлен в положение «ХХ»).

Для измерения распределений действующих значений напряжения и тока вдоль цепной схемы (рис. 19.3) используются электронный вольтметр и цифровой измерительный прибор, которые подключаются к гнездам «U» и «I» соответственно. Переключатель П ставится в положение, которое соответствует выходу нужного звена цепной схемы. Так, для измерения значений напряжения U₁ и тока I₁ выхода первого звена переключатель П ставится в позицию «1», для измерения U₂ и I₂ выхода второго звена – в позицию 2 и т. д. Если переключатель находится в позиции «0», то приборы фиксируют действующие значения напряжения U₀ и тока I₀ входа цепной схемы. Нормальное положение тумблеров № 1 – 8 – замкнутое; только при измерении выходного тока какого-либо звена соответствующий тумблер размыкается.

Рабочее задание

1. Найти экспериментальное распределение действующих значений напряжения и тока вдоль конечной цепной схемы при различных (граничных) условиях на ее конце:

– холостой ход (I₈ = 0);

– короткое замыкание (U₈ = 0);

– согласованная нагрузка (R = Z_c);

– несогласованная нагрузка (R  Z_c).

Р

ис. 19.3

2. По известным значениям параметров элементов схемы звена найти теоретические кривые распределения действующих значений напряжения U (n) и тока I (n) (n = 0…8) вдоль однородной цепной схемы при всех указанных в п. 1 условиях.

3. Сопоставить экспериментальные и теоретические кривые и сделать заключения.

Порядок выполнения работы

1. Подключить цепную схему к выходным зажимам генератора. Установить частоту напряжения генератора 150 Гц, действующее значение напряженияU_г = 3 В и ослабление не менее 10 дБ. Во всех опытах значение напряжения генератора поддерживать неизменным.

2. Исследовать режим холостого хода (рис. 19.4), для чего поставить тумблер «Режим» в положение «ХХ». Измерить распределение действующих значений напряжений U (n) и токов I (n) вдоль цепной схемы. Результаты измерений занести в таблицу и изобразить графиками U (n), I (n) (n = 0…8).

Рис. 19.4