32.4
Linie przesyłowe: operacja przejścia
Rezystancja szeregowa linii przesyłowych i przewodność bocznikowa powodują trzy główne efekty: tłumienie, zniekształcenia i straty mocy.
Tłumienie
Gdy…
Sygnały elektryczne na linii napotykają rezystancję i przewodność, powodując tłumienie.
W jednofazowym obwodzie dwuprzewodowym, zawierającym stałą rezystancję szeregową i przewodność bocznikową, zmienia równania napięcia i prądu, które można rozwiązać za pomocą stałej transformaty Laplace'a i propagacji.
W przypadku linii bez zniekształceń, w których stosunek rezystancji do indukcyjności jest równy stosunkowi przewodności do pojemności, równania są przepisywane przy użyciu delta i sigma, opisując fale poruszające się do przodu i do tyłu ze stałym tłumieniem.
W przypadku sinusoidalnych fal w stanie ustalonym stała propagacji jest zmieniana.
Linie bezstratne, o zerowej rezystancji i przewodności, nie doświadczają tłumienia, dzięki czemu fale mogą przemieszczać się ze stałą prędkością.
Straty mocy występują z powodu rezystancji i przewodności obwodu.
Rezystancja powoduje straty spowodowane przepływem prądu, podczas gdy straty przewodności są związane z napięciem na przewodnikach, głównie z wycieku izolatora, efektów koronowych i strat dielektrycznych w.
Przepięcie wynika z wyładowań atmosferycznych, przepięć łączeniowych lub przepięcia częstotliwości sieciowej, przekraczających limit napięcia obwodu.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: How do resistance and conductance affect voltage and current on transmission lines?
Series resistance and shunt conductance modify voltage and current equations on transmission lines, causing attenuation and power losses. The propagation constant describes how waves consist of forward and backward traveling components that attenuate as they propagate. Resistance causes losses through current flow, while conductance losses result from voltage across conductors, including insulator leakage and dielectric losses in cables.
Q2: What is a distortionless transmission line and why does it matter?
A distortionless line occurs when the resistance-to-inductance ratio equals the conductance-to-capacitance ratio. In such lines, waves of all frequencies travel at constant velocity with uniform attenuation, maintaining signal integrity over long distances. Above approximately 1 MHz, most practical transmission lines behave as distortionless, making this condition critical for reliable signal transmission.
Q3: How do lossless lines differ from lossy transmission lines?
Lossless lines have zero resistance and conductance, so waves experience no attenuation and travel at constant speed. In contrast, lossy lines with constant resistance and conductance cause waves to attenuate as they propagate. Understanding traveling waves lossless lines provides foundational knowledge for analyzing how losses affect wave behavior and signal degradation in real transmission systems.
Q4: What are the main sources of power losses in transmission lines?
Power losses result from series resistance and shunt conductance. Resistance-related losses occur due to current flow through the line, while conductance-related losses stem from voltage across conductors. These losses include insulator leakage, corona effects in overhead lines, and dielectric losses in cables, all reducing transmission efficiency.
Q5: What causes overvoltages in power systems?
Overvoltages result from lightning, switching surges, or power frequency overvoltage, exceeding the circuit's voltage limit. Lightning involves charge separation within clouds, with falling raindrops carrying negative charges and upward air drafts carrying positive charges. When the voltage gradient exceeds air's breakdown strength, a downward leader connects with an upward leader from the ground, creating a surge.
Q6: How does the propagation constant describe wave behavior on transmission lines?
The propagation constant indicates that voltage and current waves consist of forward and backward traveling components. For sinusoidal steady-state waves, it determines both phase velocity and attenuation. The propagation constant reveals how waves attenuate based on resistance and conductance, with the attenuation factor remaining constant on distortionless lines.
Q7: Why is understanding boundary conditions important for transmission line analysis?
Boundary conditions lossless lines establish how waves reflect and transmit at line terminations, essential for predicting transient behavior. Analyzing lossy lines with constant parameters—resistance, inductance, conductance, and capacitance—requires understanding these conditions, especially when considering skin effects and complex wave interactions in real power systems.