第10章-高电压概述.ppt

screen97.pot 第10章 传输线的波过程 电子电路--信号 电路 电力电路—能量 集中参数电路 电路 分布参数电路 关键词： 传输线 波过程 波阻抗 分布参数 集中参数 传输线：传送能量或信号的各种传输线的总称。 电力传输线、电信传输线、天线等 传输线在空间上其长度可与内部电压、电流的波长相比拟，必须考虑参数分布性的特征，是典型分布参数电路 电路理论中讨论传输线时以均匀传输线作为对象。 架空线、电缆、变压器、电机绕组 波过程:分布参数电路的电磁暂态的过程属于电磁波的传播过程，简称波过程。 波过程的分析计算是过电压和绝缘配合的理论基础。 暂态过程的解析解复杂。工程上复杂电路，用计算机数值计算。 波阻抗： 自由空间或波导内任何 一点，电磁波的电场强 度与磁场强度比值。 无限长传输线上各处 电压比电流定义为传 输线的波阻抗。 集总参数 当实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长时，可以把元件的作用集总在一起，用一个或有限个R、L、C元件来加以描述，这样的电路参数叫做集总参数。 分布参数 必须考虑电路元件参数分布性的电路，即电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同，电路中电压和电流不仅是时间的函数，还是空间坐标的函数。 架空线、电缆、绕组在冲击电压下应按分布参数来分析----线路尺寸不再小于电磁波波长. 10.1 波阻抗 均匀单根无穷长无损线分析 波阻抗的一般表达 ①LO CO单位长度电感电容，长度X导线的电容cox 充电到 u=E 获得电荷coxu，获得电荷的时间t,电流i coxu=it （1） ②同时，电感LOx，产生磁链 LOxi，建立时间t 导线上感应电动势 （2） 架空线路波阻抗 波过程3个基本方程 前行波 uf if 反行波 ub ib 线路上一点 u（x，t）=uf+ub i(x,t)=if+if 电压波电流波方向符号 波阻抗与集中参数电阻本质不同 ①能量存储，不被消耗；　　　　 ②前行波、反行波同时存在，总电压电流比值不等于波阻抗；　 ③与线路长度无关；　　　　　 ④波阻抗有正负号。 10.2 波的折射、反射与衰减、变形 无穷长直角波到达A点 前行波uf if 反行波ub ib 线路1上总的电压及电流 线路2无限长只有前行波 10.2.1末端开路时的折反射 末端开路 末端电压 反射电压 末端电流 反射电流 反射波所到之处，导线上各点电压提高一倍，电流降为0 全部能量皆由末端反射回去，反射波到达范围内，单位长 度总能量 为入射能量两倍。 导线总电流为0，磁场能量为0 全存在电场中 10.2.2 末端短路时的折反射 末端 反射电压 反射电流 反射波到达之处，导线上 电流提高一倍电压降为0。 入射波到达末端，全部能量及射回去成为磁场能量。 10.2.3 末端接集中负载时的折反射 不同之处：Z2=R 消耗能量 R≠Z1 来波在集中负载上发生折反射 R=Z1线路上电压流，电流波不发生任何变化,全部能量消耗在R中 例：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的电压波形。 解：设为τ为电磁波流过长度为L线路所需时间。 0＜t＜τ ， 入射波u1f=E未到达末端，B点电压为0 τ＜t＜2τ ，末端开路，第一次入射波u1f=E, uB=E 2τ＜t＜3τ, u1b到达线路首端 3τ＜t＜5τ 5τ＜t＜7τ 周期4τ，幅值2E的振荡波形， 10.2.4 波的衰减与变形 实际：波传播过程中衰减与变形，原因： （1）导线电阻和线路对地电导--消耗能量--衰减 单根有损长线单元等值电路 10-8 R0C0=L0G0 只衰减不变形、无变形（无畸变）条件 磁场能/电场能=电流波电阻热损耗/电压波电导热损耗 变形：1不满足 2集肤效应—各种频率电阻不同--衰减 （2）大地电阻和地中电流等值湿度影响 （3）冲击电晕的影响 10.3 通过并联电容与串联电感的波过程 10.3.1彼德逊法则（等值集中参数定理） 可以把分布参数电路中波过程的问题化为 集中参数电路的暂态计算 10.3.2 通过并联电容的波过程 节点A处有集中参数C，并联，侵入无穷长直角波 A点电压 A 点无穷长直角波 10.3.3