Name: transmission line reflections at both ends
Uploaded: 2024-11-21T14:54:41.000Z
Duration: 1 min 21 s
Channel: JoVE

يمكن تمثيل أنظمة الأسلاك الكهربائية المنزلية من الناحية المفاهيمية كخط نقل أحادي الطور ، ثنائي الأسلاك ، بدون فقدان.
تبدأ هذه في نهاية الإرسال ، حيث تدخل الطاقة من الشبكة الرئيسية بجهد ومقاومة معينين. في الطرف المتلقي ، تستخدم الأجهزة والأجهزة ، ولكل منها مقاومة فريدة ، هذه الطاقة كأحمال.
يتم تعيين الشروط الحدودية لإملاء كيفية تصرف الجهد والتيار على طرفي نظام الأسلاك.
جهد نهاية الاستقبال يساوي مقاومة مضروبة في تيارها. يؤدي حل هذه المعادلة إلى إدخال معامل انعكاس الجهد النهائي المستقبل ، حيث يكون وقت العبور هو الوقت الذي تستغرقه الموجة للانتقال بطول السلك.
باستخدام علاقات الجهد والتيار المحددة ، يتم الحصول على تعبيرات معدلة.
يتم تعيين حالة حدود نهاية الإرسال من خلال الفجوة بين جهد المصدر ومنتج تيار المعاوقة.
تنتج هذه العلاقة تعبيرا من حيث موجة الجهد المتنقلة إلى الأمام.
عند حل هذا التعبير ، يتم إنشاء معامل يعكس الجهد عند الطرف المرسل.
مع دمج هذا في العلاقات الجهدية والتيار ، يتم اشتقاق حل شامل.

خطوط النقل: التشغيل المؤقت

<div style="direction:rtl">
لنفترض وجود خط نقل أحادي الطور، ثنائي الأسلاك، خالٍ من الفقدان، ينتهي بممانعة عند الطرف المستقبل ومصدر بجهد ثيفينين و ممانعه عند الطرف المرسل. يتمتع الخط، بطوله، بممانعة زيادة التيار وسرعة الموجة التي يتم تحديدها من خلال محاثة الخط وسعته.

عند الطرف المستقبل، تنص الحالة الحدودية على أن الجهد يساوي حاصل ضرب ممانعه الطرف المستقبل والتيار. يتم التعبير عن هذه العلاقة كدالة لموجات الجهد الواردة والمنعكسة في مجال لابلاس. يميز معامل انعكاس الجهد في الطرف المستقبل كيفية انعكاس الموجة عند الطرف المستقبل.

في نهاية (طرف) الإرسال، تتضمن الحالة الحدودية الفرق بين جهد المصدر وحاصل ضرب ممانعه الطرف المرسل والتيار. تؤدي هذه الحالة الحدودية إلى معادلة لموجة الجهد الواردة من حيث معامل الانعكاس للطرف المرسل. يشير هذا المعامل إلى نسبة الموجة المنعكسة نحو المصدر بسبب عدم تطابق الممانعه.

يتم استخلاص الحلول الكاملة للجهد والتيار على طول خط النقل باستخدام الشروط الحدودية ومعاملات الانعكاس المؤكده. تتضمن هذه الحلول الموجات الواردة والمنعكسة، مما يوضح كيفية دمجها لتشكيل الجهد والتيار الإجماليين عند أي نقطة على الخط. تأخذ هذه الحلول في الاعتبار تأثيرات الانعكاسات عند كل من طرفي الإرسال والاستقبال.

يتم اشتقاق الممانعة المميزة للخط من محاثته وسعته لكل وحدة طول، وتحدد هذه المعلمات أيضًا سرعة الموجة. من خلال دمج هذه الشروط والمعلمات الحدودية، يتم الحصول على فهم شامل لسلوك الموجات المتنقلة على خطوط النقل أحادية الطور الخالية من الخسائر( الفواقد).

</div>

يمكن تمثيل أنظمة الأسلاك الكهربائية المنزلية من الناحية المفاهيمية كخط نقل أحادي الطور ، ثنائي الأسلاك ، بدون فقدان.
تبدأ هذه عند الإرسال ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

الهندسة الكهربائية

Unit 1

الوحدة الأولى

Transmission Lines: Transient Operation

خطوط النقل: التشغيل العابر

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

Boundary Conditions: Lossless Lines

transmission line reflections at both ends

Single-phase, two-wire, lossless transmission lines show how voltage and current waves reflect at both ends of a circuit. In this model, the line has a length, a surge impedance, and a wave velocity. These are set by the line’s inductance and capacitance per unit length. A home electrical wiring system can be treated this way in a simple circuit model.

At the receiving end, the boundary condition says that the voltage equals the receiving-end impedance times the current. This relationship is written in the Laplace domain using the incident and reflected voltage waves. The receiving-end voltage reflection coefficient describes how much of the wave reflects back at that end.

At the sending end, the boundary condition uses the source voltage and the sending-end impedance. It compares the source voltage with the product of the sending-end impedance and the current. From this condition, the incident voltage wave can be written in terms of the sending-end reflection coefficient. This coefficient shows how much of the wave is reflected toward the source when the impedances do not match.

Using both boundary conditions, the voltage and current along the line can be solved. The full solution includes both the incident and reflected waves at any point on the line. It also shows the effects of reflections at the receiving end and the transmitting end. The characteristic impedance comes from the line inductance and capacitance, and these same values determine the wave velocity.

Transmission Line Reflections at Both Ends

transmission-line-reflections-at-both-ends

traveling waves: lossless lines

Wave Speed on Lossless Transmission Lines

Traveling waves on a lossless transmission line are shaped by the line’s inductance and capacitance. The model starts with a single-phase, two-wire line of length Δx. It has loop inductance L H/m and line-to-line capacitance C F/m. A short section of the line can then be treated as a series inductance LΔx and a shunt capacitance CΔx. Voltage v(x,t) and current i(x,t) are written for any position x and time t along the line. Kirchhoff’s Voltage Law, or KVL, is used for the voltage relation.

boundary conditions: lossless lines

Single-phase, two-wire, lossless transmission lines show how voltage and current waves reflect at both ends of a circuit. In this model, the line has a length, a surge impedance, and a wave velocity. These are set by the line’s inductance and capacitance per unit length. A home electrical wiring system can be treated this way in a simple circuit model. At the receiving end, the boundary condition says that the voltage equals the receiving-end impedance times the current. This relationship is...

bewley lattice diagram

Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram

The Bewley lattice diagram organizes voltage-wave reflections in transmission-line transients. It helps students follow how a signal moves along a line and bounces back from each end. The diagram was developed by L. V. Bewley. The vertical axis shows transient time, and the horizontal axis shows the line position x. Diagonal lines show traveling waves. These lines make the wave motion easier to read because each segment marks a wave moving through the line. Each reflection is found by...

lossy lines and overvoltages

Signal Attenuation and Power Losses

Transmission lines with series resistance and shunt conductance can weaken signals, change wave shape, and waste power. These effects are called attenuation, distortion, and power losses. They matter in long power lines and other practical transmission systems. When constant resistance and conductance are present, the voltage and current equations change. The propagation constant shows that the wave includes both forward-traveling and backward-traveling parts. As the wave moves along the line,...

insulation coordination

BIL and Surge Protection for Power Equipment

Insulation coordination matches electric equipment insulation strength with protective device settings to guard against expected overvoltages. Engineers choose these levels using judgment and cost. The goal is to keep equipment safe while avoiding unnecessary expense. Equipment can usually survive short, high transient overvoltages. Repeated tests with the same waveform can still give inconsistent results. For that reason, standard impulse voltage waveforms are used in testing. These waveforms...

key terms and concepts

Explore how incident and reflected waves behave on a lossless transmission line, including boundary conditions, reflection coefficients, and wave velocity.

Transmission Line Reflections at Both Ends | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Transmission Line Reflections at Both Ends

Description

Transcript