山东大学单片机原理第六章

山东大学电气工程学院1,电力系统工程基础高压篇,张黎zhleee,山东大学电气工程学院2,第6章传输线的波过程,6.1引言6.2单相均匀无损线路上的波过程6.3波动方程解的物理意义前行波和反行波6.4波的折射和反射6.5集中参数等效电路6.6通过串联电感或并联电容时的波过程,山东大学电气工程学院3,6.1引言,第6章传输线的波过程,波过程：分布参数的过渡过程。为何研究波过程？,分布参数特点：电压和电流不但是时间的函数，而且是位置的函数。,研究前提：无损耗线路（忽略电导）。,山东大学电气工程学院4,无损导线的等效电路（不计R0、G0）,6.2波阻抗与波速,根据电荷关系可知：,根据磁链关系可知：,波阻抗,波速,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院5,架空线的波阻抗一般在300500范围内；对电缆线路，约在10100之间。波速与导线周围介质有关，与导线的几何尺寸及悬挂高度无关。对架空线路v3108m/s，接近光速；对于电缆，v1.5108m/s，为光速的一半。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院6,波动方程及其解,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院7,对以上方程求偏导可得到下列电压波和电流波的偏微分方程它的解可以表示为uf、ub及if、ib是构成电压波与电流波的两个分量。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院8,6.3波动方程解的物理意义前行波和反行波,前行电压波,反行电压波,前行电流波,反行电流波,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院9,综上所述，可得出描述行波在均匀无损单根导线上传播的基本规律的四个方程。,物理意义：导线上任何一点的电压或电流，等于通过该点的前行波与反行波之和；前行波电压与电流之比等于+Z；反行波电压与电流之比等于-Z。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院10,6.4波的折射与反射,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院11,线路末端开路时,电压反射波与入射波叠加，使末端电压上升一倍，电流为零。即波到达开路的末端时，全部磁场能量变为电场能量。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院12,线路末端短路时,电压的反射波与入射波符号相反，数值相等，故末端电压为零，电流上升一倍。即全部电场能量转变为磁场能量，使电流上升一倍。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院13,Z1=Z2时,没有行波的反射现象，波形不发生任何变化。当R=Z1时，与Z2=Z1一样，称之为匹配，不同的是入射的电磁波能量全部被R吸收，并转变为热能。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院14,例1直流电源E在t=0时合闸于长度为l的空载线路，求线路末端B点的电压波形。设为电磁波流过长度为l的线路时所需的时间。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院15,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院16,例1直流电源E在t=0时合闸于长度为l的空载线路，求线路末端B点的电压波形。设为电磁波流过长度为l的线路时所需的时间。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院17,彼德逊等值电路,6.5集中参数等效电路,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院18,例2某一变电所的母线上有n条出线，其波阻抗均为Z，如沿一条出线有幅值为U0的直角波袭来，求各出线电压幅值及电压折射系数。,解：应用彼德逊等值电路，可求出各出线电压幅值为：,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院19,6.6通过串联电感或并联电容时的波过程,6.6.1直角波通过串联电感,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院20,前行波电压、电流都由强制分量、自由分量组成。无穷长直角波通过集中电感时，波头被拉长。当波到达电感瞬间，电感相当于开路，使电压升高一倍，然后按指数规律变化。当t时，电感相当于短路，折、反射系数，的与无电感时一样。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院21,折射电压波u2f的陡度：,t=0时陡度有最大值：,最大空间陡度：,可见，降低Z2上前行电压波u2f陡度的有效措施是增加电感L，电感愈大，陡度愈小。所以在电力系统中，有时用电感来限制侵入波的陡度。无穷长直角波通过电感后，前行波电压、电流变为指数波。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院22,6.6.2直角波旁过并联电容,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院23,u2f，i2f均由零值按指数规律渐趋稳态值，直角波变为指数波，波首变平，且稳态值只决定于波阻抗Z1与Z2，与电容C无关。这说明在直角波作用下，当t时，电容相当于开路，对导线1与导线2之间的波传播过程不再起任何作用。,第6章传输线的波过程,山东大学电气工程学院24,在Z2线路中折射电压的最大陡度：,最大空间陡度：,无穷长直角波旁过电容时