1 (2019-04-02 14:43:06 отредактировано falcon)

Тема: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Сразу некоторое нелирическое отступление:
Недавно внезапно для себя обнаружил, что РЕТОМ ВЧ/25 таки научился снимать АЧХ ВЧ амперметром и обрёл автоматическое же свойство пересчета этих АЧХ в ЧХ сопротивления (|Z|).
Немного потестировав эти возможности, пришёл к выводу, что ЧХ Z от РЕТОМа ВЧ, снятые с применением амперметра, получаются адекватнее (качественней) полученных методом малого сопротивления. И  схема измерения проще. - Надо этим пользоваться.
--------
--------
Теперь по существу.
1)
Изначально достоверных сведений о ВЧ тракте немного, см. Рис.1:
- ВЧ кабель "noname"  неизвестной толком длины;
- ФП типа ФПМ-ХЗ;
- конденсатор связи - два по 4400пФ, т.е. в сумме 2200пФ (номинально);
- всё это подключено к линии 110кВ длиной 19.32 км.
Канал по этому тракту организован единственный: 60кГц.
http://rzia.ru/uploads/images/169/b958e77e0a0874bf69c18ff80083dac2.png http://rzia.ru/uploads/images/169/b958e77e0a0874bf69c18ff80083dac2.png

Рис.1
------------------

Post's attachments

Z_114Gol_01_trakt.png 8.41 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

2 (2019-04-02 14:45:41 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

2)
Далее действуем по сценарию, изложенному в теме "Распознать дефект тракта измеряя Z ....":
- отсоединяем кабель от ФП;
- попутно выясняем, что ФП = ФПМ-6400 36-255кГц;
- и, измеряя Z кабеля в режимах ХХ, КЗ, нагрузки, получаем характеристики - см. на Рис. 2 ниже - откуда следует вывод, что кабель исправен, и длина его составляет где-то 75...80 м
http://rzia.ru/uploads/images/169/9dee47964480c3944df049b8682791e6.png http://rzia.ru/uploads/images/169/9dee47964480c3944df049b8682791e6.png
Рис.2 Измеренные и расчетные характеристики входного сопротивления ВЧ кабеля для режимов ХХ, КЗ и нагрузки близкой к номинальной
----------------

Post's attachments

Z_114Gol_02_cable_XX_KZ_LOAD.png 19.66 Кб, 2 скачиваний с 2019-04-02 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

3 (2019-04-02 14:47:41 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

3)
Затем, подсоединив кабель к ФП, линейный (верхний) вывод которого заранее отсоединен, снимаем ЧХ Z холостого хода для системы "кабель+ФП".
Результат см. ниже на Рис.3 (расчетные данные, - красная кривая, - это результаты моделирования, которые появились позже описываемых событий).
http://rzia.ru/uploads/images/169/017e6cbd11e5d8558d05b1963f691c1b.png http://rzia.ru/uploads/images/169/017e6cbd11e5d8558d05b1963f691c1b.png
Рис.3 Расчетные и измеренные частотные характеристики входного сопротивления холостого хода (ХХ) тракта "ВЧ кабель + ФПМ-6400 36-255"
------------

Post's attachments

Z_114Gol_03_cable+FP_XX.png 11.34 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

4 (2019-04-02 14:49:24 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

4)
Далее подключаем к линейному выводу ФП искусственную нагрузку из конденсатора С=2143пФ и R=446 Ом и, закоротив резистор 446 Ом, получаем ЧХ Z короткого замыкания для системы "кабель+ФПМ-6400 36-255" - см. ниже Рис.4:
http://rzia.ru/uploads/images/169/08aab66b9141f7c3193bacc76b08d65a.png http://rzia.ru/uploads/images/169/08aab66b9141f7c3193bacc76b08d65a.png
Рис.4 Расчетные и измеренные частотные характеристики входного сопротивления тракта "ВЧ кабель +ФПМ-6400 36-255" для случая короткого замыкания (КЗ) за эквивалентом конденсатора связи 2143пФ
------------

Post's attachments

Z_114Gol_04_cable+FP_KZ.png 12.04 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

5 (2019-04-02 14:51:20 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

5)
Удалив закоротку с резистора 446 Ом, что за фильтром присоединения, снимаем ЧХ Z  системы "кабель+ФПМ-6400 36-255" для режима искусственной эквивалентной нагрузки, результаты на Рис.5 ниже.
http://rzia.ru/uploads/images/169/5856931eb2b2978f4656480f206b3e6b.png http://rzia.ru/uploads/images/169/5856931eb2b2978f4656480f206b3e6b.png
Рис.5 Расчетные и измеренные частотные характеристики входного сопротивления тракта "ВЧ кабель + ФПМ-6400 36-255" при нагрузке на последовательную RC-цепь: 2143пФ (прибл. эквивалент конденсатора связи)  и 446 Ом (прибл. эквивалент волнового сопротивления ВЛ)
------------

Post's attachments

Z_114Gol_05_cable+FP_equal_Load.png 10.74 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.
Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6 (2019-04-02 14:54:29 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

6)
Чтобы немного перевести дух, ещё раз уясним, что же мы делали выше в п.п. 3), 4), 5) и как мы это делали:
http://rzia.ru/uploads/images/169/55c8d36d225a6f954228f2e8803b38e7.png http://rzia.ru/uploads/images/169/55c8d36d225a6f954228f2e8803b38e7.png
Рис.6а Схемы измерения входного сопротивления тракта "ВЧ кабель+ФП" в режимах ХХ, КЗ и эквивалентной нагрузки

Стоит также упомянуть, что для получения расчетных характеристик (что делалось после), использовалась схема ФП примерно такая, как на Рис.6b ниже
http://rzia.ru/uploads/images/169/51fb4a91c2fb9ae2ccc2e49f65c23b19.png http://rzia.ru/uploads/images/169/51fb4a91c2fb9ae2ccc2e49f65c23b19.png
Рис.6b Схема ФПМ-6400 36-255кГц, где: С6 – прибл. паразитная ёмкость входной линейной цепи (с учетом ёмкости разрядника); R1 и R2 – прибл. значения активных сопротивлений соответствующих обмоток трансформатора
------------

Post's attachments

Z_114Gol_06a_SchsProv_cable+FP_real.png 21.36 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

Z_114Gol_06b_Sch_FPM-6400_36-255.png 3.91 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

7 (2019-04-02 14:56:55 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

7)
Сравнивая между собой характеристики Рис. 3, Рис. 4, Рис. 5, можно заметить, что в данном случае выше частоты прибл. 500кГц разница между режимами ХХ, КЗ и номинальной нагрузки практически отсутствует.
Посмотрим на эти же самые характеристики на частотах до 500кГц:
http://rzia.ru/uploads/images/169/59ed2181e041974d37f6b1dbd751c341.png http://rzia.ru/uploads/images/169/59ed2181e041974d37f6b1dbd751c341.png
Рис.7a Z холостого хода (ХХ) тракта "ВЧ кабель + ФП" на частотах до 500кГц
---
http://rzia.ru/uploads/images/169/9d77a18f5be18ef9eee9e23751d81e3e.png http://rzia.ru/uploads/images/169/9d77a18f5be18ef9eee9e23751d81e3e.png
Рис.7b Z короткого замыкания (КЗ) тракта "ВЧ кабель + ФП" на частотах до 500кГц
---
http://rzia.ru/uploads/images/169/df82735b692a36e674554121a6e4ea97.png http://rzia.ru/uploads/images/169/df82735b692a36e674554121a6e4ea97.png
Рис.7с Z тракта "ВЧ кабель + ФП" на частотах до 500кГц для случая искусственной нагрузки (2143пФ - прибл. экв. КС  и 446 Ом - прибл. экв.  ВЛ)
------------

Post's attachments

Z_114Gol_07a_cable+FP_XX_below500kHz.png 9.68 Кб, файл не был скачан. 

Z_114Gol_07b_cable+FP_KZ_below500kHz.png 10.42 Кб, файл не был скачан. 

Z_114Gol_07c_cable+FP_equalLoad_below500kHz.png 9.64 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

8 (2019-04-02 14:58:42 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Default/af8)
Напоследок полюбуемся на частотную характеристику Z ВЧ тракта при подключении в реальную линию (нормальная схема тракта в сборе):
http://rzia.ru/uploads/images/169/f9fdb1820635b69d01f6c042150a5915.png http://rzia.ru/uploads/images/169/f9fdb1820635b69d01f6c042150a5915.png
Рис.8а Сравнительные частотные характеристики входного сопротивления тракта при работе в реальную линию и на искусственную (эквивалентную нагрузку).
---
http://rzia.ru/uploads/images/169/684cbb1c9d1ffbc020dc1a0893a0ba35.png http://rzia.ru/uploads/images/169/684cbb1c9d1ffbc020dc1a0893a0ba35.png
Рис.8b То же, что и на Рис.8а, только в полосе до 2500кГц



ИТОГО:
ВОПРОСЫ для желающих "потренироваться":

а) Кто виноват (точнее: что виновато)?
и
б) Что делать?

Post's attachments

Z_114Gol_08a_Ztrakt_online_below500kHz.png 10.32 Кб, файл не был скачан. 

Z_114Gol_08b_Ztrakt_online_to2500kHz.png 10.73 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

9

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

присоединюсь к обсуждению в среду
на первый взгляд очень смущают "подрезы" измерений снизу

10

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

"Подрезам" снизу есть вполне естественное объяснение:
во избежание аутодафе, генератор поддерживает на своих зажимах напряжение постоянным только до тех пор, пока не упрётся в ограничитель по току.
Аналогичные "подрезы", кстати, хорошо заметны и на некоторых графиках в теме "Распознать дефект тракта... ", например, в сообщ. №35.

11

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

falcon пишет:

"Подрезам" снизу есть вполне естественное объяснение:
во избежание аутодафе, генератор поддерживает на своих зажимах напряжение постоянным только до тех пор, пока не упрётся в ограничитель по току.

А что у расчетного генератора тоже есть ограничитель?

Будешь тише воды, не заметишь, как окажешься ниже травы.

12

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Яков,
не понял я что именно Вы имеете ввиду. Сошлитесь на номер рисунка, цвет кривусоиды на этом рисунке и приблизительную частотную область, где по Вашему мнению имеются признаки наличия ограничителя в расчетном генераторе.
К слову сказать, для данных конкретных расчётов я вообще расчетный генератор не использовал ни разу.

13

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

falcon пишет:

Яков,
не понял я что именно Вы имеете ввиду. Сошлитесь на номер рисунка, цвет кривусоиды на этом рисунке и приблизительную частотную область, где по Вашему мнению имеются признаки наличия ограничителя в расчетном генераторе.
К слову сказать, для данных конкретных расчётов я вообще расчетный генератор не использовал ни разу.

Sorry.
Вопрос снимается. Впредь буду внимательнее смотреть на картинки.
Сработал стереотип: 7 раз подряд синяя кривая  - измерения, красная - расчетная, а потом на одной картинке два измерения ...
А может сказалось празднование дня защиты детей ICQ/ab:)

Будешь тише воды, не заметишь, как окажешься ниже травы.

14

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Осмелюсь предположить, что проблема с трансформатором ФП.

Будешь тише воды, не заметишь, как окажешься ниже травы.

15 (2019-04-02 14:59:53 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Не знаю что именно заставило заподозрить трансформатор, однако,
если в модели вместо "среднепотолочного" коэффициента связи 0.91 использовать k=0.928 (в пределах паспортного допуска), то в результате получим довольно высокое совпадение измерений с расчетами:
http://rzia.ru/uploads/images/169/793d1c4a599461c2edbe4b3b3f161245.png http://rzia.ru/uploads/images/169/793d1c4a599461c2edbe4b3b3f161245.png
Рис.15

Это говорит о том, что ФП, как таковой, вполне себе в порядке.

Post's attachments

Z_114Gol_15_Zload_K0928.png 5.1 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

16

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Я обратил внимание на отклонение измеренной характеристики Z (рис 7b) от расчетной. В диапазоне 150...300 отклонение больше, чем в диапазоне 350...500, а при более высоких частотах оно кажется еще меньшим (Рис.4). Причем этого практически нет в режиме ХХ. Эти режимы отличает лишь режим работы трансформатора (в первом приближении конечно). Вот я и предположил.

Будешь тише воды, не заметишь, как окажешься ниже травы.

17

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

1) жалко, что ты не привел передаточные характеристики фильтра - мне кажется, что для сетей 110 кВ и ниже они интересны наличием "дополнительного" окна пропускания на высоких частотах (750-900 кГц)
2) конечно, 60 пФ для разрядника, вроде, нормально, но, похоже, в этой точке действует дополнительная емкость провода между ФП и КС еще пик 50-70
3) ну и главное, лично мне не нравится РК кабель - старый, наверное - у него большие потери tan(), и либо диэлектрик "спекся" (шьет или замок), либо грязь накопилась в точке подключения РК к ФП, либо под действием промнапряжения что-то "течь" начинает (метематически механизм понятен, а вот, что в реальности его вызывает - есть варианты)

18 (2012-06-11 20:32:35 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Яков пишет:

... отклонение измеренной характеристики Z (рис 7b) от расчетной. ..... Причем этого практически нет в режиме ХХ. Эти режимы отличает лишь режим работы трансформатора...

Ценное наблюдение и весьма логичный вывод!
Но, всё же, ситуация объясняется не слишком существенным отличием некоторых параметров от тех, что были приняты в расчете; т.е. ответа на вопрос о причине и путях решения проблемы мы отсюда не получим.

19 (2012-06-11 20:13:07 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Sergei,

1) Что здесь подразумевается под "передаточными характеристиками"? Если характеристики затухания, так я их и не снимал, потому и не привёл.

2) Дополнительная паразитная ёмкость 50...70пФ - очень даже может быть, только частота канала и диапазон ФП у нас низкие, навряд ли следует ожидать что это испортит канал.

3) Кабель не старый, грязи на стыке РК-ФП нету. Почему "не нравится" - непонятно (мне). Желательны ссылки на рисунок-кривусоиду-частоту и аргументы в пользу "не нравится".
Лично я полагаю, что подозревать кабель здесь не следует.

20 (2019-04-02 15:03:01 отредактировано falcon)

Re: Ещё о входном сопротивлении (Z) ВЧ тракта

Как уже замечалось выше, в нашем случае после где-то 500кГц зависимость входного сопротивления (Zвх) от режима нагрузки (т.е. от режима ХХ, либо КЗ, либо номинальной искусственной нагрузки) практически отсутствует. Частотные области, где наблюдается отсутствие изменений Zвх при изменениях режимов нагрузки - это есть, не иначе как, области повышенного затухания (непропускания). В полосе частот, где зависимость от режима нагрузки проявляется в наибольшей степени, очевидно, имеем наименьшее затухание (полоса пропускания). Ну и, вероятно, при переходе от непропускания к пропусканию могут наблюдаться какие-то приблизительные границы, на которых ситуация, что называется, "ни то ни сё".
Примерно увидеть границы полос пропускания/непропускания нам может помочь характеристика Z для случая работы под номинальной нагрузкой (зеленая кривая на рис. ниже).
http://rzia.ru/uploads/images/169/c35f07cbc07368118b068f9c0df14427.png http://rzia.ru/uploads/images/169/c35f07cbc07368118b068f9c0df14427.png
Рис. 20a

Индикатором попадания в полосу пропускания будет являться иной характер кривой в областях локальных экстремумов (минимумов/максимумов) - там, где вершины/впадины выглядят не острым резонансом, а идут плавно, подобно синусоиде, - там, и есть полоса пропускания.
В нашем случае на характеристике номинально нагруженного ФП (зеленая кривая) пиковые значения на частотах 55кГц и 430 кГц выглядят далеко не как острый резонанс, но и до плавного синуса тоже явно не дотягивают, т.е., вероятно, находятся в положении "ни то ни сё". Однако, вполне понятно, что полоса пропускания явно будет находиться где-то внутри диапазона 55-430, а вне этого диапазона - это уж явно будет полоса непропускания (высокого затухания).

Как можно подтвердить справедливость такой догадки в отсутствие измеренной характеристики затухания? - Ну, воспользовавшись моделью ...:
http://rzia.ru/uploads/images/169/7aed688c96200b329931deb13cd41add.png http://rzia.ru/uploads/images/169/7aed688c96200b329931deb13cd41add.png
Рис. 20b Расчетное номинальное рабочее затухание где Rген=75 Ом и Rнагр=446 Ом

- действительно, судя по характеристике Рис.20, 55 и 430кГц - это "ни то ни сё", а нормальные каналы, видимо, можно было бы сделать в диапазоне где-то от 110...120кГц до 320...330 кГц.
Как это согласуется с номинальным диапазоном 36-255кГц, указанным на табличке данного ФП? - Плохо согласуется, фактическая полоса пропускания находится прибл. на 80кГц выше паспортной.
А как это согласуется с рабочей частотой канала? - Да так, что частота канала  находится вне фактической полосы пропускания, в области "ни то ни сё".

Причём, что примечательно, - см. ниже Рис. 20c :
http://rzia.ru/uploads/images/169/b39901419c5e2fa39809d47dc6bb7733.png http://rzia.ru/uploads/images/169/b39901419c5e2fa39809d47dc6bb7733.png
Рис. 20c

- красная кривая это то, что получится при измерениях вот таким методом (Проверка затухания передачи ФП ВЧ каналов РЗ) , т.е. на частоте канала (60кГц) исполнитель получит затухание ок. 1дБ и, если при этом он не обратит внимания на величину сопротивления тракта, то сгоряча даст заключение "годен", что на самом деле, конечно же, не так ...

Post's attachments

Z_114Gol_20a_Zxx-Zkz-Zload.png 12.45 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

Z_114Gol_20b_Arab.png 3.98 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

Z_114Gol_20c_Arab_Aprd_on60kHz.png 4.75 Кб, 1 скачиваний с 2019-04-02 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.