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

L’envoi d’un e-mail à partir d’un ordinateur est analogue à un signal électrique se déplaçant le long d’une ligne monophasée sans perte.
Le diagramme en treillis de Bewley aide à comprendre ce qui se passe lorsque ce signal rencontre des obstacles ou des changements dans la ligne.
Il représente graphiquement le temps en unités de temps transitoires et en position de ligne, avec des diagonales illustrant les ondes progressives.
Lorsque les ondes rencontrent un obstacle, les ondes réfléchies sont calculées en multipliant l’onde entrante par le coefficient de réflexion.
La tension en n’importe quel point de la ligne peut être déterminée en additionnant tous les termes directement au-dessus de ce point sur le schéma.
Par exemple, lorsqu’un signal rencontre une jonction de deux lignes sans perte, il subit une réflexion le long de la ligne d’origine et une réfraction sur la nouvelle ligne.
Des équations pour la tension et le courant à la jonction peuvent être écrites pour calculer les signaux réfléchis et réfractés en termes de signal entrant.
Ce processus peut être étendu à des jonctions de plus de deux lignes, ce qui permet de comprendre des réseaux complexes de lignes de transmission.

lignes de transmission : fonctionnement transitoire

Bewley Lattice Diagram

Le diagramme de réseau de Bewley, développé par L. V. Bewley, organise efficacement les réflexions qui se produisent lors des transitoires des lignes de transmission. Il représente visuellement la manière dont les ondes de tension se propagent et se réfléchissent dans une ligne de transmission, ce qui facilite la compréhension des interactions complexes.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16177/16177_PT%20Figure_1.svg" style="height: 250px;">

Dans le diagramme, l'échelle verticale représente le temps transitoire de la ligne, tandis que l'échelle horizontale représente la position de la ligne x. Les lignes diagonales du diagramme représentent les ondes progressives. Chaque réflexion est calculée en multipliant l'onde incidente arrivant à une extrémité par le coefficient de réflexion à cette extrémité.

La valeur du coefficient de réflexion est connue pour les extrémités de réception et d’émission. Ces coefficients déterminent l’amplitude et la direction des ondes réfléchies lorsqu’une onde incidente atteint les extrémités respectives de la ligne de transmission.

Lorsqu'une onde de tension incidente se déplace le long de la ligne et se réfléchit à l'extrémité de réception, l'onde réfléchie revient ensuite et se réfléchit à nouveau à l'extrémité d'émission, et ce processus se poursuit. Chaque interaction, réflexion et onde résultante sont représentées dans le diagramme, montrant comment les ondes se propagent au fil du temps.

Pour déterminer la tension en un point quelconque du diagramme, il suffit d'additionner tous les termes situés directement au-dessus de ce point. Cette approche permet de comprendre comment les ondes incidentes et réfléchies combinées contribuent à la tension globale à un endroit et à un moment donnés.

Le diagramme de Bewley est un outil puissant pour visualiser et analyser la propagation des ondes dans les lignes de transmission. Il est particulièrement utile pour comprendre le comportement des transitoires et garantir une conception efficace des systèmes électriques. En organisant les réflexions et les transmissions, les ingénieurs peuvent prédire les tensions et les courants à différents points du système, facilitant ainsi la conception et le dépannage des lignes de transmission.

Lignes de transmission : fonctionnement transitoire

L’envoi d’un e-mail à partir d’un ordinateur est analogue à un signal électrique se déplaçant le long d’une ligne monophasée sans perte.
Le diagramme en treillis de Bewley aide à ...

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Unit 1

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Transmission Lines: Transient Operation

Lignes de transmission : régime transitoire

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

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.

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Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram

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