Name: tracing transient waves with a bewley diagram
Uploaded: 2024-11-21T14:54:41.000Z
Duration: 1 min 12 s
Channel: JoVE

يشبه إرسال بريد إلكتروني من جهاز كمبيوتر إشارة كهربائية تتحرك على طول خط أحادي الطور بدون فقدان.
يساعد مخطط Bewley Lattice في فهم ما يحدث عندما تواجه هذه الإشارة عقبات أو تغييرات في الخط.
يمثل بيانيا الوقت في وحدات الوقت العابرة وموضع الخط ، مع أقطار توضح الموجات المتنقلة.
عندما تواجه الموجات عقبة ، يتم حساب الموجات المنعكسة بضرب الموجة الواردة في معامل الانعكاس.
يمكن تحديد الجهد في أي نقطة على الخط من خلال جمع جميع المصطلحات الموجودة مباشرة فوق تلك النقطة في الرسم التخطيطي.
على سبيل المثال ، عندما تصادف إشارة تقاطع من خطين غير مفقودين ، فإنها تواجه انعكاسا على طول الخط الأصلي وانكسار على الخط الجديد.
يمكن كتابة معادلات الجهد والتيار عند التقاطع لحساب الإشارات المنعكسة والانكسار من حيث الإشارة الواردة.
يمكن توسيع هذه العملية لتشمل تقاطعات أكثر من خطين ، مما يتيح فهم الشبكات المعقدة لخطوط النقل.

خطوط النقل: التشغيل المؤقت

Bewley Lattice Diagram

<div style="direction:rtl">
ينظم مخطط شبكة بيولي، الذي طوره إل. في. بيولي، بفعالية الانعكاسات التي تحدث أثناء الانتقالات في خطوط النقل. فهو يمثل بصريًا كيفية انتشار موجات الجهد وانعكاسها داخل خطوط النقل، مما يجعل من الأسهل فهم التفاعلات المعقدة التي تحدث.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16177/16177_PT%20Figure_1.svg" style="height: 250px;">

في الرسم البياني، يمثل المقياس الرأسي زمن الانتقال فى الخط، بينما يمثل المقياس الأفقي موضع الخط x. تمثل الخطوط القطرية في الرسم البياني الموجات المتنقلة. يتم حساب كل انعكاس بضرب الموجة الواردة التي تصل إلى أحد الطرفين في معامل الانعكاس عند هذا الطرف.

قيمة معامل الانعكاس معروفة لكل من طرفي الاستقبال والإرسال. تحدد هذه المعاملات حجم واتجاه الموجات المنعكسة عندما تصل الموجة الواردة إلى طرفي خط النقل.

عندما تنتقل موجة الجهد الساقط على الخط وتنعكس عند الطرف المستقبل، تنتقل الموجة المنعكسة بعد ذلك إلى الخلف وتنعكس مرة أخرى عند الطرف المرسل، وتستمر هذه العملية. يتم تمثيل كل تفاعل وانعكاس والموجة الناتجة في الرسم التخطيطي، مما يوضح كيفية انتشار الموجات بمرور الوقت.

لتحديد الجهد عند أي نقطة على الرسم البياني، اجمع كل الحدود الموجودة مباشرة فوق تلك النقطة. يتيح هذا النهج للمرء أن يفهم كيف تساهم الموجات الواردة والمنعكسة مجتمعة في الجهد الكلي في أي مكان ووقت معينين.

يعد مخطط شبكة بيولي أداة قوية لتصور وتحليل انتشار الموجات في خطوط النقل. وهو مفيد بشكل خاص لفهم سلوك الموجات العابرة وضمان التصميم الفعال للأنظمة الكهربائية. من خلال تنظيم الانعكاسات والانتقالات، يمكن للمهندسين التنبؤ بالجهد والتيارات في نقاط مختلفة في النظام، مما يساعد في تصميم خطوط النقل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

</div>

يشبه إرسال بريد إلكتروني من جهاز كمبيوتر إشارة كهربائية تتحرك على طول خط أحادي الطور بدون فقدان.
يساعد مخطط Bewley Lattice في ...

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

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 multiplying the incident wave that reaches an end by the reflection coefficient at that end. The reflection coefficient is known for both the receiving end and the sending end. These values control the size and direction of the reflected wave when the incident wave arrives.

An incident voltage wave can travel to the receiving end, reflect there, and then travel back to the sending end. It can reflect again, and the process continues over time. The diagram shows each interaction and the wave that results from it.

To find the voltage at any point on the diagram, add all of the terms directly above that point. This sum shows how the incident and reflected waves combine at a given place and time. The Bewley lattice diagram is a useful tool for visualizing wave propagation, studying transients, and supporting the design and troubleshooting of transmission lines.

Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram

tracing-transient-waves-with-a-bewley-diagram

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

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...

bewley lattice 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

Follow voltage waves as they reflect along a transmission line. Learn how the Bewley lattice diagram uses time, position, and reflection coefficients.

Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram | 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

Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram

Description

Transcript