Для выполнения практических работ

Задание и методические указания

по дисциплине «Электрические цепи и линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»

Задача 1

Построить частотную характеристику и записать формулу Фостера для заданного двухполюсника.

Вариант выбирается в соответствии с двумя последними цифрами шифра студента. Для студентов, у которых предпоследняя цифра шифра нечетная или 0 используется рис.1, четная – рис.2. Cхема двухполюсника выбирается по последней цифре шифра.

*** Например, если вариант 48, выбираем схему № 8 на рис. 2.

Рис.1. Схемы многоэлементных двухполюсников

(для студентов, у которых предпоследняя цифра шифра нечетная или 0)

Рис.2. Электрические схемы многоэлементных двухполюсников

(для студентов, у которых предпоследняя цифра шифра четная)

Задача №2

Определить коэффициенты А, B, C, D, первичные и вторичные параметры заданного четырехполюсника. Схема четырехполюсника выбирается в соответствии с последней цифрой шифра (рис. 3), первичные параметры четырехполюсника – по предпоследней цифре шифра (табл. 1).

Рассчитать рабочее и вносимое затухание четырехполюсника при известных сопротивлениях генератора и нагрузки (табл. 2). Обобщенная схема подключения генератора и нагрузки к четырехполюснику показана на рис. 4.

Рис.3. Схема четырехполюсника (вариант выбирается по последней цифре шифра)

Таблица 1

Первичные параметры четырехполюсника

(вариант выбирается по последней цифре шифра)

Вариант	, Ом	, Ом	, Ом	Вариант	, Ом	, Ом	, Ом
	80-50j	30+50j	70+50j		250+250j		250-100j
	150+25j	200j	-j30		75j		-30j
	120+50j		50j			50j	50j
	-50j	150+50j	-150j		-100j	100+100j	-100j
	200-250j		-50j		100-100j	100-100j	100-100j

Рис.4. Обобщенная схема подключения генератора и нагрузки к четырехполюснику

Таблица 2

Сопротивление генератора и нагрузки (вариант выбирается по предпоследней цифрешифра)

Вариант	, Ом	, Ом	Вариант	, Ом	, Ом
	600			170
		550		120	150
	250	250		185	100
	200			300
	350	180			420

Методические указания к решению задачи №2

При решении задачи необходимо:

1. Нарисовать схему в электрических элементах (R, L, C).
2. Определить вид четырехполюсника:

- симметричный (несимметричный);

- обратимый (необратимый);

- активный (пассивный).

3. Записать уравнения передачи четырехполюсника

1. Определить коэффициенты четырехполюсника A, B, C, D и выполнить проверку

.

Для мостовых четырехполюсников коэффициенты A, B, C, D определять не надо.

1. Определить вторичные параметры четырехполюсника:

- характеристическое сопротивление со стороны входа

,

где , - сопротивления холостого хода и короткого замыкания со стороны входа четырехполюсника соответственно, Ом.

- постоянная передачи

или или

Для симметричных четырехполюсников и .

Вторичные параметры мостовых четырехполюсников вычисляются с помощью сопротивлений холостого хода и короткого замыкания .

1. Определить приведенное сопротивление четырехполюсника

,

где , - сопротивление со стороны входных и выходных зажимов соотвественно, , - взаимное сопротивление со стороны входа и выхода соответственно.

Для Т-образного четырехполюсника , , .

Для П-образного четырехполюсника используют проводимости короткого замыкания четырехполюсника , , , , которые связаны с элементами схемы следующим образом:

, , .

Для мостового четырехполюсника

и

1. Дать определение рабочему затуханию и вычислить его по формуле

1. Дать определение вносимому затуханию и вычислить его по формуле

Задача № 3

Построить схему комбинированного фильтра нижних или верхних частот из звеньев или полузвеньев фильтров типа или и рассчитать величины его элементов , и характеристики и . При расчетах принять коэффициент =0,6. Исходные данные представлены в табл. 3, 4.

Таблица 3

Исходные данные для построения схемы фильтра

Характеристическое сопротивление	Вариант (последняя цифра шифра)
Со стороны входа 1-1'
Cо стороны выхода 2 – 2'

Таблица 4

Исходные данные для расчета элементов и характеристик фильтра

Наименование параметра	Вариант (предпоследняя цифра шифра)
Характеристическое сопротивление фильтра , Ом
Частота среза фильтра , кГц	2,5		3,5	7,4	4,5
Вид фильтра	ВЧ	НЧ	ВЧ	НЧ	ВЧ	НЧ	ВЧ	НЧ	ВЧ	НЧ

Примечание: ВЧ –высоких частот, НЧ – низких частот

Методические указания к решению задачи № 3

1. Построить схему фильтра. При этом следует учесть, что звенья и в соответствии с заданием должны чередоваться.

2. Определить величины элементов и фильтра, решая систему уравнений:

- для фильтров низких частот (ФНЧ) типа К

- для фильтров высоких частот (ФВЧ) типа К

где - угловая частота среза, с^-1.

Величины индуктивностей и емкостей звена типа определяются с учетом [1, 2].

3. Рассчитать данные для построения частотных характеристик входных и выходных звеньев построенного фильтра и построить их.

4. Рассчитать данные для построения зависимостей затухания звеньев фильтра от частоты . На графиках представить зависимости для звеньев фильтра.

Поскольку звенья фильтра включены каскадно, то результирующее затухание комбинированного фильтра в полосе задержания определяется как сумма затуханий его звеньев. Построить график затухания фильтра .

Расчеты и выполнять для пяти частот, выбранных в полосе задержания студентом самостоятельно. Результаты расчетом представить в виде таблицы. Привести один пример расчета и для каждого звена.

5. Привести схемы звеньев заданного фильтра, если =1.

Задача № 4

Вычислить вторичные параметры длинной линии, определить ее вид и построить графики изменения напряжения и тока вдоль линии. Исходные данные по последней и предпоследней цифрам шифра (табл. 5 - 8).

Таблица 5

Исходные данные для выбора типа линии (выбирается по последней цифре шифра)

Вариант	Вид линии	Вариант	Вид линии
	Кабельная медная		Воздушная стальная
	Воздушная медная		Кабельная медная
	Кабельная медная		Воздушная стальная
	Воздушная стальная		Кабельная медная
	Воздушная медная		Воздушная стальная

Таблица 6

Первичные параметры линий (стальная и медная воздушные линии диаметром d = 4 мм, кабельная медная линия – d = 2 мм)

Вид линии и первичные параметры	Частота, кГц
Активное сопротивление , Ом/км	Кабельная медная	32,1	33,25	34,55	37,7	44,9
Воздушная стальная	68,4	96,4	134,2	187,7
Воздушная медная	3,02	3,72	4,98	6,74	9,1
Индуктивность , мГн/км	Кабельная медная	0,824	0,824	0,823	0,821	0,815
Воздушная стальная	6,5	5,0	3,86	3,2	2,8
Воздушная медная	1,936	1,934	1,92	1,881	1,868
Проводимость изоляции линии , мкСм/км	Кабельная медная	1,5	4,1	9,0	20,8	51,5
Воздушная стальная	1,0	1,75	3,0	5,5	11,5
Воздушная медная	1,0	1,75	3,0	5,5	11,5
Емкость , нФ/км	Кабельная медная	26,5
Воздушная стальная
Воздушная медная

Таблица 7

Исходные данные для выбора длины линии

Вид линии	Длина линии (км) в соответствии с вариантом (предпоследняя цифра шифра)
Кабельная медная								2.5	4.5	6.6
Воздушная стальная
Воздушная медная

Таблица 8

Исходные данные для выбора частоты тока в линии

(выбирается по последней цифре шифра)

Вариант
Частота, кГц

Методические указания для решения задачи №1

При решении задачи необходимо.

1. Привести схему замещения однопроводной линии.
2. Указать первичные параметры заданной линии.
3. Дать определение и вычислить вторичные параметры линии по формулам

, Ом; , 1/км,

где - угловая частота, , с^-1; - километрический коэффициент затухания, 1/км; - километрический коэффициент фазы.

1. Определить вид линии:

- электрически короткая (длинная) линия;

- линия с потерями (без потерь);

- физическая (искусственная) линия;

- однородная (неоднородная) линия;

5. Вычислить скорость распространения волны (фазовую скорость) по формуле .

Литература

1. Каллер М.Я. и др. Теория линейных электрических цепей. - М.: Транспорт, 1987.
2. Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах. – М.: Высшая школа, 1973.
3. Основы теории цепей. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин и др..- М.: Энергоатомиздат, 1989. –
   528 с.
4. Босый Н.Б. Электрические фильтры. М.: Энергия, 1957.
5. А.Ф. Михайлов, Л.А. Частоедов. Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта. – М.:Транспорт. – 1987, -383 с.
6. Виноградов В.В., Кустышев С.Е., Прокофьев В.А. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: Маршрут, 2002. – 416 с.