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

Wysyłanie wiadomości e-mail z komputera jest analogiczne do sygnału elektrycznego poruszającego się po jednofazowej linii bezstratnej.
Diagram kratowy Bewleya pomaga zrozumieć, co się dzieje, gdy sygnał napotyka przeszkody lub zmiany w linii.
Graficznie przedstawia czas w przejściowych jednostkach czasu i pozycji linii, z przekątnymi ilustrującymi poruszające się fale.
Kiedy fale napotykają przeszkodę, fale odbite są obliczane poprzez pomnożenie nadchodzącej fali przez współczynnik odbicia.
Napięcie w dowolnym punkcie linii można określić, sumując wszystkie warunki znajdujące się bezpośrednio nad tym punktem na schemacie.
Na przykład, gdy sygnał przechodzi przez skrzyżowanie dwóch bezstratnych linii, doświadcza odbicia wzdłuż oryginalnej linii i załamania na nowej linii.
Równania napięcia i prądu na złączu można zapisać, aby obliczyć sygnały odbite i załamane w odniesieniu do sygnału przychodzącego.
Proces ten można rozszerzyć na skrzyżowania więcej niż dwóch linii, co umożliwia zrozumienie złożonych sieci linii przesyłowych.

linie przesyłowe: praca przejściowa

Bewley Lattice Diagram

Diagram sieciowy Bewleya, opracowany przez L. V. Bewleya, skutecznie organizuje odbicia występujące podczas przejściowych stanów linii transmisyjnych. Wizualnie przedstawia, w jaki sposób fale napięcia rozprzestrzeniają się i odbijają w linii transmisyjnej, ułatwiając zrozumienie złożonych interakcji, które zachodzą.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16177/16177_PT%20Figure_1.svg" style="height: 250px;">

Na diagramie skala pionowa przedstawia czas przejściowy linii, podczas gdy skala pozioma przedstawia położenie linii x. Linie ukośne na diagramie przedstawiają biegnące fale. Każde odbicie oblicza się, mnożąc falę przychodzącą docierającą do końca przez współczynnik odbicia na tym końcu.

Wartość współczynnika odbicia jest znana zarówno dla końca odbiorczego, jak i nadawczego. Współczynniki te określają wielkość i kierunek fal odbitych, gdy fala padająca dociera do odpowiednich końców linii transmisyjnej.

Gdy fala napięcia padającego przemieszcza się wzdłuż linii i odbija się od końca odbiorczego, fala odbita powraca i odbija się ponownie od końca nadawczego, a ten proces jest kontynuowany. Każda interakcja, odbicie i fala wynikowa są przedstawione na diagramie, pokazującym, jak fale rozprzestrzeniają się w czasie.

Aby określić napięcie w dowolnym punkcie diagramu, należy zsumować wszystkie człony bezpośrednio nad tym punktem. Takie podejście pozwala zrozumieć, w jaki sposób połączone fale padające i odbite przyczyniają się do ogólnego napięcia w dowolnym miejscu i czasie.

Diagram sieciowy Bewleya to potężne narzędzie do wizualizacji i analizy propagacji fal w liniach przesyłowych. Jest on szczególnie przydatny do zrozumienia zachowania stanów przejściowych i zapewnienia wydajnego projektowania systemów elektrycznych. Poprzez organizowanie odbić i transmisji inżynierowie mogą przewidywać napięcia i prądy w różnych punktach systemu, co pomaga w projektowaniu i rozwiązywaniu problemów z liniami przesyłowymi.

Linie przesyłowe: Praca przejściowa

Wysyłanie wiadomości e-mail z komputera jest analogiczne do sygnału elektrycznego poruszającego się po jednofazowej linii bezstratnej.
Diagram kratowy Bewleya pomaga w ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnika

Unit 1

Jednostka 1

Transmission Lines: Transient Operation

Linie przesyłowe: praca w stanach przejściowych

KEY TERMS AND CONCEPTS

KLUCZOWE TERMINY I POJĘCIA

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

Tags