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

L'invio di un'e-mail da un computer è analogo a un segnale elettrico che si muove lungo una linea monofase senza perdite.
Il diagramma a reticolo di Bewley aiuta a capire cosa succede quando questo segnale incontra ostacoli o cambiamenti nella linea.
Rappresenta graficamente il tempo in unità di tempo transitorie e la posizione della linea, con diagonali che illustrano le onde in viaggio.
Quando le onde incontrano un ostacolo, le onde riflesse vengono calcolate moltiplicando l'onda in arrivo per il coefficiente di riflessione.
La tensione in qualsiasi punto della linea può essere determinata sommando tutti i termini direttamente sopra quel punto nel diagramma.
Ad esempio, quando un segnale incontra una giunzione di due linee senza perdita di dati, subisce una riflessione lungo la linea originale e una rifrazione sulla nuova linea.
È possibile scrivere equazioni per la tensione e la corrente alla giunzione per calcolare i segnali riflessi e rifratti in termini di segnale in ingresso.
Questo processo può essere esteso a giunzioni di più di due linee, consentendo la comprensione di reti complesse di linee di trasmissione.

linee di trasmissione: funzionamento transitorio

Bewley Lattice Diagram

Il diagramma reticolare di Bewley, sviluppato da L. V. Bewley, organizza efficacemente le riflessioni che si verificano durante i transitori della linea di trasmissione. Rappresenta visivamente il modo in cui le onde di tensione, si propagano e si riflettono all'interno di una linea di trasmissione, rendendo più facile comprendere le complesse interazioni che si verificano.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16177/16177_PT%20Figure_1.svg" style="height: 250px;">

Nel diagramma, la scala verticale, rappresenta il tempo transitorio della linea, mentre la scala orizzontale, rappresenta la posizione della linea x. Le linee diagonali nel diagramma, rappresentano onde viaggianti. Ogni riflessione viene calcolata moltiplicando l'onda incidente che arriva a un'estremità, per il coefficiente di riflessione a quell'estremità.

Il valore del coefficiente di riflessione, è noto sia per le estremità riceventi che per quelle trasmittenti. Questi coefficienti determinano l'ampiezza e la direzione delle onde riflesse, quando un'onda incidente raggiunge le rispettive estremità della linea di trasmissione.

Quando un'onda di tensione incidente, viaggia lungo la linea e si riflette all'estremità ricevente, l'onda riflessa viaggia indietro e si riflette di nuovo all'estremità di invio, e questo processo continua. Ogni interazione, riflessione e onda risultante, è rappresentata nel diagramma, che mostra come le onde si propaghino nel tempo.

Per determinare la tensione in qualsiasi punto del diagramma, si sommano tutti i termini direttamente sopra quel punto. Questo approccio, consente di comprendere come le onde incidenti e riflesse combinate, contribuiscono alla tensione complessiva in qualsiasi posizione e momento.

Il diagramma reticolare di Bewley, è un potente strumento per visualizzare e analizzare la propagazione delle onde nelle linee di trasmissione. È particolarmente utile per comprendere il comportamento dei transitori e garantire la progettazione efficiente dei sistemi elettrici. Organizzando le riflessioni e le trasmissioni, gli ingegneri possono prevedere le tensioni e le correnti in vari punti del sistema, aiutando nella progettazione e nella risoluzione dei problemi delle linee di trasmissione.

Linee di Trasmissione: Funzionamento Transitorio

L'invio di un'e-mail da un computer è analogo a un segnale elettrico che si muove lungo una linea monofase senza perdite.
Il diagramma a reticolo di Bewley aiuta ...

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Unit 1

Unità 1

Transmission Lines: Transient Operation

Linee di trasmissione: regime transitorio

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMINI E CONCETTI CHIAVE

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

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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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