Name: transmission line reflections at both ends
Uploaded: 2024-11-21T14:54:41.000Z
Duration: 1 min 21 s
Channel: JoVE

Ev elektrik kablolama sistemleri kavramsal olarak tek fazlı, iki telli, kayıpsız bir iletim hattı olarak temsil edilebilir.
Bunlar, gücün ana şebekeden belirli bir voltaj ve empedans ile girdiği verici ucunda başlar. Alıcı tarafta, her biri benzersiz bir empedansa sahip cihazlar ve cihazlar bu gücü yük olarak kullanır.
Sınır koşulları, kablolama sisteminin her iki ucunda voltaj ve akımın nasıl davranacağını belirlemek için ayarlanır.
Alıcı uç voltajı, empedans çarpı akımına eşittir. Bu denklemi çözmek, geçiş süresinin bir dalganın telin uzunluğunu kat etmesi için geçen süre olduğu alıcı uç voltaj yansıma katsayısını tanıtır.
Kurulan gerilim ve akım ilişkileri kullanılarak değiştirilmiş ifadeler elde edilir.
Verici ucun sınır koşulu, kaynak voltajı ile empedans akımı ürünü arasındaki boşluk tarafından belirlenir.
Bu ilişki, ileri hareket eden voltaj dalgası cinsinden bir ifade verir.
Bu ifadeyi çözdükten sonra, gönderen uçtaki voltajı yansıtan bir katsayı oluşturulur.
Bunun gerilim ve akım ilişkilerine entegrasyonu ile kapsamlı bir çözüm elde edilir.

İletim hatları: geçici İşlem

<div>
 Alıcı uçta bir empedans ve gönderici uçta Thevenin voltajı ve empedansı olan bir kaynak ile sonlandırılan tek fazlı, iki telli, kayıpsız bir iletim hattını düşünün. Hat, uzunlugu ile birlikte, hattın endüktansı ve kapasitansı tarafından belirlenen bir dalgalanma empedansına ve dalga hızına sahiptir.
 Alıcı uçta, sınır koşulu voltajın alıcı uç empedansı ve akımının çarpımına eşit olduğunu belirtir. Bu ilişki, Laplace alanındaki olay ve yansıyan voltaj dalgalarının bir fonksiyonu olarak ifade edilir. Alıcı uç voltaj yansıma katsayısı, dalganın alıcı uçta nasıl yansıdığını karakterize eder.
 İletim ucunda, sınır koşulu kaynak voltajı ile gönderen uç empedansı ve akımın çarpımı arasındaki farkı içerir. Bu sınır koşulu, gelen voltaj dalgası için gönderen uç yansıma katsayısı açısından bir denkleme yol açar. Bu katsayı, empedans uyumsuzluğu nedeniyle kaynağa doğru yansıyan dalganın oranını gösterir.
 İletim hattı boyunca voltaj ve akım için tam çözümler, belirlenmiş sınır koşulları ve yansıma katsayıları kullanılarak türetilir. Bu çözümler hem gelen hem de yansıyan dalgaları içermekte ve hat üzerindeki herhangi bir noktada toplam voltajı ve akımı oluşturmak için nasıl bir araya geldiğini gösterir. Bu çözümler hem gönderen hem de alan uçlardaki yansımaların etkilerini hesaba katar.
 Hattın karakteristik empedansı, birim uzunluk başına endüktans ve kapasitansından türetilir ve bu parametreler aynı zamanda dalga hızını da belirler. Bu sınır koşulları ve parametreleri entegre ederek, tek fazlı kayıpsız iletim hatlarında hareket eden dalgaların davranışına dair kapsamlı bir anlayış elde edilir.
 </div>

İletim Hatları: Geçici İşlem

Ev elektrik kablolama sistemleri kavramsal olarak tek fazlı, iki telli, kayıpsız bir iletim hattı olarak temsil edilebilir.
Bunlar iletimde başlar ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

Transmission Lines: Transient Operation

İletim Hatları: Geçici Rejim Çalışması

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

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 written in the Laplace domain using the incident and reflected voltage waves. The receiving-end voltage reflection coefficient describes how much of the wave reflects back at that end.

At the sending end, the boundary condition uses the source voltage and the sending-end impedance. It compares the source voltage with the product of the sending-end impedance and the current. From this condition, the incident voltage wave can be written in terms of the sending-end reflection coefficient. This coefficient shows how much of the wave is reflected toward the source when the impedances do not match.

Using both boundary conditions, the voltage and current along the line can be solved. The full solution includes both the incident and reflected waves at any point on the line. It also shows the effects of reflections at the receiving end and the transmitting end. The characteristic impedance comes from the line inductance and capacitance, and these same values determine the wave velocity.

Transmission Line Reflections at Both Ends

transmission-line-reflections-at-both-ends

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

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

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...

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

Explore how incident and reflected waves behave on a lossless transmission line, including boundary conditions, reflection coefficients, and wave velocity.

Transmission Line Reflections at Both Ends | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Transmission Line Reflections at Both Ends

Description

Transcript

Tags