高電壓技術ppt7.2課件

1、7.2 行波的折射和反射 當波沿傳輸線傳播，遇到線路參數(shù)發(fā)生突變，即波阻抗發(fā)生突變的節(jié)點時，都會在波阻抗發(fā)生突變的節(jié)點上產(chǎn)生折射和反射。 如圖7-4，無窮長直角波uif=E沿線路1達到A點后，uf、if外又會產(chǎn)生新的行波ub、ib，總的電壓和電流為:bfbfiiiuuu111111（7-13）圖7-4 波通過節(jié)點的折反射 設線路2為無限長，或在線路2上未產(chǎn)生反射波前，線路2上只有前行波沒有反行波，則線路2上的電壓和電流為。（7-14）ffiiuu222221uu 21ii 節(jié)點A只能有一個電壓電流，即因此bffbffiiiuuu112112（7-15）11Ziufif222Ziuff11Ziu

2、bibEuif， 將代入（7-15）（7-16）中 折射系數(shù) 反射系數(shù)EEZZZZuEEZZZubf2112121222（7-17）212211221ZZZZZZZ （7-16）本節(jié)主要內(nèi)容包括7.2.1線路末端的折射、反射7.2.2集中參數(shù)等效電路(彼德遜法則)7.2.3波的多次折射、反射返回1. 末端開路時的折反射7.2.1 線路末端的折射、反射 末端開路， ，根據(jù)（7-17）， ，即末端電壓U2=uf=2E，反射電壓u1b=E，而末端電流i2=0，反射電流 ib= 。2Z1, 2fbiZEZu1111 圖7-5中，由于末端的反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，而電流降為0。圖7-5 末端

3、開路時波的折反射。2. 末端短路時的折反射 短路 ，由計算公式（7-17） ，即線路末端電壓U2=u2f=0，反射電壓u1b=-E，反射電流i1b= 。在反射波到達范圍內(nèi)，導線上各點電流為 。 在反射波所到之處電流提高1倍，而電壓降為0。 ifbfiiii211102Z1, 0fbiZEZu1111圖7-6 末端接地時波的折反射 當 時，來波將在集中負載上發(fā)生折反射。而當R=Z1時，沒有反射電壓波和反射電流波，由Z1傳輸過來的能量全部消耗在R上了，其結(jié)果如圖7-7所示。3. 末端接集中負載時的折反射1ZR 圖7-7 末端接集中負載R=Z1時的折反射返回7.2.2 集中參數(shù)等效電路，(彼德遜法則

4、) 。 在圖7-8(a)中，任意波形的前行波u1達到A點后，首先觀察A點的電壓波形變化情況。Z2可為長線路，也可是任意的集中阻抗，有圖7-8 計算折射波的等值電路(電壓源)bfbfiiiuuu112112代入（7-18）得1Zuiifif11Zuiibb， （7-18）21212iZuuf（7-19）圖7-9 集中參數(shù)等值電路(電流源)返回 計算A點電壓時，可將分布參數(shù)等值電流轉(zhuǎn)換成圖集中參數(shù)等效電路。其中波阻抗Z1用數(shù)值相等的等效電阻來替代，把入射電壓波u1f的2倍2 u1f作為等值電壓源，這就是計算節(jié)點電壓u2的等值電路法則，也稱為彼德遜法則。實際計算中，常遇到電流源的情況如雷電流。此時采

5、用圖7-9所示的電流源等值電路較為方便， 7.2.3 波的多次折射、反射 實際電網(wǎng)線路總是有限長的，會遇到波在兩個或多個節(jié)點之間來回多次折、反射的問題。以兩條無限長線路之間接入一段有限長線路為例，用網(wǎng)格法研究波的多次折、反射問題。網(wǎng)格法就是用各節(jié)點的折、反射系數(shù)算出節(jié)點的各次折、反射波，按時間的先后次序表示在網(wǎng)格圖上，然后用疊加法求出各節(jié)點在不同時刻電壓值。圖7-10 計算多次折、反射的網(wǎng)格圖節(jié)點折、反射系數(shù)：10012ZZZ20222ZZZ01011ZZZZ02022ZZZZ ， 如圖7-10 (b) 所示，當t=0時波u（t）到達1點后，進入Z0的折射波為 ，于 時到達2點后，產(chǎn)生進入Z2

6、的折射波 和反射波 ，其中反射波于 時回到1點后又被重新反射回去，成為 ；它于 時到達2點又產(chǎn)生新的折射波 和新的反射波 )(1tut)(21tu)2(121tu3t)3(1221tu)3(221tu2t12()u t 如此經(jīng)過n次折射后，進入Z2線路的電壓波，即節(jié)點2上的電壓u2（t）是所有這些折射波的疊加，數(shù)學表達式為)()(212tutu)3(1221tu)5()(21221tu) 12()(11221ntun+ + + （7-20） u2（t）的數(shù)值和波形與外加電壓u（t）的波形有關。 若u（t）是幅值為E的無窮長直角波。則經(jīng)過n次折射后， 線路Z2的電壓波為)()(1 12122121212nEU21121211)(1nEt0)(21n則有，2121211 EU（7-21）帶入式（7-21）可得，1212、 、EEZZZU1221222（7-22）12 為波從線路l向線路2傳播的折射系數(shù)。這說明在無窮長直角波的作用下，經(jīng)過多次折、反射后最終達到的穩(wěn)態(tài)值點由線路1和線路2的波阻抗決定，和中間線段的存在與否無關。在直角波作用下u2（t）的波形，可由式（7-20）計算得到。從該式中可看到，若則u2（t）的波形為逐漸遞增的；若 則u2（t）的波形呈振蕩形。 021021線路末端的折射、反射o末端開路反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，