12 Přechodné děje na homogenním vedení

Přechodné děje na homogenním vedení

Úkol –

• Změřte primární parametry předloženého vzorku koaxiálního kabelu, z nich vypočtěte sekundární parametry vedení. Změřte celkový útlum na daném kmitočtu a vypočtěte měrný útlum vedení.

• Při obdélníkovém budícím vstupním napětí vyšetřete vstupní a výstupní napětí na vedení pro různé zatěžovací impedance. Průběhy zobrazte na osciloskopu a zakreslete.

• Určete rychlost šíření vln na vzorku vedení a z něj určete měrné časové zpoždění. Naměřenou hodnotu porovnejte s teoretickou.

Teoretický úvod –

Přechodné děje (dočasné jevy mezi dvěma ustálenými stavy) mohou být na vedení vyvolány v zásadě:

• budícími signály obecných průběhů

• spínacími procesy, zkraty, přerušením větví

• atmosférickými výboji do vedení, kdy pro zdůraznění krátkosti doby trvání označujeme vznikající vlny na vedení jako rázové vlny.

Analýza přechodných jevů na vedení může vycházet z řešení rovnic vedení pro obecný průběh časově proměnných veličin (napětí a proudu).

- Rovnice vedení, vlny na vedení

- Ztrátové vedení

Použité přístroje a přípravky –

• Přípravek pro impedanční přizpůsobení a měření rezonance

• Měřený kabel délky 60 m s přizpůsobeným vstupem a přepínatelným zakončením Z2.

• Funkční generátor HP 33120A

• Digitální multimetr pro měření kapacity

• Nf milivoltmetr BM 512

• Dvoukanálový osciloskop BM 556

Naměřené a dopočítané hodnoty –

Tab. 12-1: Primární a sekundární parametry měřeného vedení

fr CX RX LX C0 R0 L0 γ (m-1) ZV Pozn. kHz nF Ω μH pF*m-1 Ω*m-1 nH*m-1 α β ZV(Ω) φZ(°) l=60m - - - (12.13) CX/l RX/l LX/l (11.2) (11.2) (11.3) (11.3) CR=10nF 330 4,03 12,7 23,2601 67,166667 0,2116667 387,669053 0,0906 0,045 0,268 25,34° f=2,5MHz

1. Ze známé hodnoty rezonančního kmitočtu fr a kapacity rezonančního kmitočtu CR určíme celkovou indukčnost Lx vedení pomocí Thomsonova vztahu (7.3)

2. Naměřené hodnoty CX, RX a LX podělte délkou vedení l, čímž získáte primární parametry R0, L0 a C0 (G0 zanedbáme). Dále spočtěte sekundární parametry γ (11.2) a ZV (11.3). Hodnoty doplňte do tab.12-1.

Tab. 12-2: Útlum a zpoždění vedení

Měrný útlum Celkové zpoždění U1 U2 bm b δb tdm td δtd V V dB*m-1 dB*m-1 % ns ns % - - (12.14) (12.15) (0.1) - (12.16) (0.1) 1,75 1,45 0,027 0,02559 6,3827621 300 306,167237 -2,014

1. Z naměřených hodnot vstupního a výstupního napětí při harmonickém napájení přizpůsobeného vedení vypočtěte měrný útlum vedení

2. Z hodnot v tab. 12-1 určete teoretickou hodnotu měrného útlumu vedení, kterou lze odvodit ze vztahu (11.7) s využitím (11.5) a po úpravě

3. Ze vztahu (11.17) můžeme určit teoretické celkové zpoždění vedení td pro jednoduchost zde zanedbáme ztráty na vedení

4. Hodnoty c), d) a e) zapište do tab. 12-2 a spočtěte odchylky naměřených a teoretických hodnot měrného útlumu a celkového zpoždění vedení.