Отчет по лабораторной работе № 4
по дисциплине: Генерирование и измерение высоковольтных и сильноточных сигналов
Исполнитель
Студент гр.:4ТМ41 _____________ Мухамеджанов Адилет
Мелис уулу Адилет
Руководитель
Доцент, к.т.н. _____________ Д.В.Жгун
Томск 2015
Цель работы: изучение законов отражения и преломления импульсных волн при различных нагрузках на конце линии и при переходе волн с линии через реактивные сопротивления.
Краткие сведения
При разрядах молнии в линии электропередачи или вблизи них в линиях появляются электромагнитные волны, распространяющиеся в обе стороны от места удара. Предположим, что в линию с первичными параметрами R0, L0, g0, C0 произошел разряд молнии. Возьмем участок линии бесконечно малой длины dx и составим схему замещения линии для этого участка (Рис. 1):
Рис. 1. Схема замещения участка линии
В высоковольтной импульсной технике широко используется передача импульсных сигналов по различным линиям. Распространение импульсов по однородной линии без потерь описывается телеграфным уравнением:
- 
= iR 0+ L 0 
- 
= g 0 U + C 0 
; (1)
Решение этой системы телеграфных уравнений (1) может быть представлено в форме бегущих волн:
U = U(x – vt) + U(x + vt), (2)
i = i(x – vt) + i(x + vt),
где U(x – vt) и i(x – vt) – падающие (прямые) волны напряжения и тока;
U(x + vt) и i(x + vt) – отраженные (обратные) волны напряжения и тока.
При этом 
(знак минус говорит о том, что отраженная волна напряжения вызывает появление отраженной волны тока противоположного знака, чем отраженная волна напряжения);
- скорость распространения электромагнитной волны вдоль линии. Для воздушной линии ε=1 и μ=1, следовательно, скорость распространения волны вдоль линии- v равна скорости света с =300 м/мкс. При переходе волны с одной линии на другую с иным волновым сопротивлением происходит отражение и преломление волны в месте сопряжения линий (рис. 3, а). Наличие реактивных элементов в линии (реакторы, конденсаторы) тоже приводит к изменению параметров распространяющейся волны.
Падающие, преломленные и отраженные волны напряжения и тока связаны следующими уравнениями:
U пр = U пад + U отр,
iпр = iпад + iотр, (19)
где 
Uпр = αUпад,
Uотр = βUпад,
Рис.2, а) – преломление и отражение волн в месте сопряжения двух линий; б) – принцип построения короткой прямоугольной волны 
- коэффициент преломления;
- коэффициент отражения.
С точки зрения анализа волновых процессов наиболее удобно и целесообразно рассматривать движение прямоугольной волны бесконечной длины по следующим соображениям:
1. Распространение прямоугольной волны проще описать математически.
2. Движение волны любой другой формы можно описать, зная закон распространения прямоугольной волны (используя интеграл Дюамеля).
3. Волны с крутым фронтом наиболее опасны для изоляции аппаратов, причем возникновение волн, по форме близких к прямоугольным, реально возможно в следующих случаях:
а) при обратных перекрытиях и срабатывании трубчатых разрядников вследствие грозовых поражений ЛЭП;
б) при коммутациях в длинных ЛЭП.
При рассмотрении волн ограниченной длины их обычно представляют в виде суммы двух бесконечно длинных волн разных знаков, сдвинутых друг относительно друга на величину, равную длине короткой волны (рис. 2, б).
1) Холостой ход
| Z2= 
U0=48 B
U=94B
Z=75Ом
|
Коэффициент преломления Коэффициент отражения
Uпр = 
Uпад= 2*48=96,
Uотр = 
Uпад, =1*48=48
2) Мимо емкости
| U0=44 B U1=63B |
3) Через емкость
| U0=47 B U1=35B |
4) Мимо индуктивности
| U0=44 B U1=63B |
5) через индуктивность
| U0=47 B U1=66B |
Вывод: В данной лабораторной работе изучались законы преломления и отражения импульсных волн при разных нагрузках. При эксперименте холостого хода на источнике питания может оказаться удвоенное напряжение. Это приведет к разрушению изоляции. Если через индуктивность пройдет отраженная волна,в полтора раза больше падающей волны, то получим уменьшенное отраженное напряжение. Если же волна пройдет через емкость отраженная волна увеличится, если же мимо емкости, то отраженная волна уменьшится.
