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

Отправка электронного письма с компьютера аналогична электрическому сигналу, движущемуся по однофазной линии без потерь.
Диаграмма решетки Бьюли помогает понять, что происходит, когда этот сигнал сталкивается с препятствиями или изменениями в линии.
Он графически представляет время в переходных единицах времени и положении линии, с диагоналями, иллюстрирующими бегущие волны.
Когда волны сталкиваются с препятствием, отраженные волны рассчитываются путем умножения входящей волны на коэффициент отражения.
Напряжение в любой точке линии можно определить, суммируя все члены, расположенные непосредственно над этой точкой на диаграмме.
Например, когда сигнал пересекает стык двух линий без потерь, он испытывает отражение вдоль исходной линии и преломление на новую линию.
Уравнения напряжения и тока на стыке могут быть записаны для вычисления отраженных и преломленных сигналов в терминах входящего сигнала.
Этот процесс может быть распространен на соединения более чем двух линий, что позволяет понять сложные сети линий электропередачи.

Линии электропередачи: переходный режим работы

Bewley Lattice Diagram

Диаграмма решетки Бьюли, разработанная Л. В. Бьюли, эффективно организует отражения, возникающие во время переходных процессов в линии передачи. Она наглядно представляет, как волны напряжения распространяются и отражаются в линии передачи, что облегчает понимание сложных взаимодействий, которые происходят.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16177/16177_PT%20Figure_1.svg" style="height: 250px;">

На диаграмме вертикальная шкала представляет время переходного процесса линии, а горизонтальная шкала представляет положение линии x. Диагональные линии на диаграмме представляют бегущие волны. Каждое отражение рассчитывается путём умножения падающей волны, приходящей на конец, на коэффициент отражения на этом конце.

Значение коэффициента отражения известно как для приёмного, так и для передающего конца. Эти коэффициенты определяют величину и направление отражённых волн, когда падающая волна достигает соответствующих концов линии передачи.

Когда падающая волна напряжения распространяется по линии и отражается на приёмном конце, отражённая волна затем распространяется обратно и снова отражается на передающем конце, и этот процесс продолжается. Каждое взаимодействие, отражение и результирующая волна представлены на схеме, демонстрирующей, как волны распространяются с течением времени.

Чтобы определить напряжение в любой точке диаграммы, просуммируйте все члены непосредственно над этой точкой. Такой подход позволяет понять, как объединённые падающие и отражённые волны вносят вклад в общее напряжение в любом заданном месте и времени.

Диаграмма решетки Бьюли — мощный инструмент для визуализации и анализа распространения волн в линиях передачи. Она особенно полезна для понимания поведения переходных процессов и обеспечения эффективного проектирования электрических систем. Организуя отражения и передачи, инженеры могут прогнозировать напряжения и токи в различных точках системы, помогая в проектировании и устранении неисправностей линий передачи.

Отправка электронного письма с компьютера аналогична электрическому сигналу, движущемуся по однофазной линии без потерь.
Диаграмма решетки Бьюли помогает ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Электротехника

Unit 1

Раздел 1

Transmission Lines: Transient Operation

Линии электропередачи: переходные процессы

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

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