上海交大電氣工程系課程課件

電氣工程基礎(chǔ)電子教案線路和繞組中的波過程電氣工程基礎(chǔ)電子教案線路和繞組中的波過程1第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波波動方程解的物理意義——前行波和反行波Zu-+-

線路上可以存在兩組沿著導(dǎo)線表面-地表面以一定波速度分別向正方向或者負(fù)方向運(yùn)動的電荷。分別被稱為導(dǎo)線的前行波（公式中的“+”號項(xiàng)）和反行波（“-”號項(xiàng)），導(dǎo)線的對地電壓和通過導(dǎo)線截面的電流是波的疊加的結(jié)果。

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波波動方程解的物理意義——前2第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波行波有兩個(gè)屬性

以波速度運(yùn)動 這一點(diǎn)可以從和得以證明：由可知，該值經(jīng)過時(shí)間已向X正方向推進(jìn)了的距離，即以波速度向X正方向運(yùn)動。

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波行波有兩個(gè)屬性由3第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波

末端的前行波來源于首端的前行波，兩者存在時(shí)差。

由于已經(jīng)指定了X正方向?yàn)殡娏鲄⒖挤较颍氏騒負(fù)方向運(yùn)動的正電荷形成的電流是負(fù)的，即，反行波的電流極性與導(dǎo)線上電荷極性相反。

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波 末端的前行波來源于4第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波架空線路因此，波速度為：電纜線路，若：波速度第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波架空線路因此，波速度為：電5第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波單波的電場能量等于磁場能量

對于架空線路有：

一般Z=500歐姆，分裂導(dǎo)線Z=300歐姆 對于電纜線路，Z大約幾十歐姆 線路上有兩組電荷沿導(dǎo)線-地同步地以波速度分別向X正方向或X負(fù)方向運(yùn)動，它們在空間建立了電磁場，造就了導(dǎo)線上的電壓和電流。在此，導(dǎo)線——介質(zhì)——大地起到了引導(dǎo)電磁波的作用。因而這個(gè)過程被稱為波過程。第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波單波的電場能量等于磁場能量6第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路波阻抗與集中參數(shù)電阻的區(qū)別

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路波阻抗與集中參數(shù)電阻的7第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路與外界打交道的只是端點(diǎn)的長度元，中間只是起到波的傳播通道的作用。要把波的傳播方向和電壓、電流正負(fù)號嚴(yán)加區(qū)別，負(fù)波并非就是朝X負(fù)方向運(yùn)動的波，只有的波才被確認(rèn)為反行波。如果導(dǎo)線上既有前行波，又有反行波，則該點(diǎn)。第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路與外界打交道的只是端點(diǎn)8第二節(jié)：波的折射和反射一.計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓的等值電路（彼德遜法則）如果及產(chǎn)生。第二節(jié)：波的折射和反射一.計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓的等值電路（彼德遜法9第二節(jié)：波的折射和反射對于圖16-3中節(jié)點(diǎn)電壓的計(jì)算，涉及到載波線路的端口等值電路。端口的等值電路：由上兩式可得：當(dāng)前波到達(dá)末端時(shí)，可以因端點(diǎn)的阻抗差異而取不同的電壓、電流值。但線路1側(cè)的值必須滿足（16-9a）,以保證前行波在線路1末端的值不變。第二節(jié)：波的折射和反射對于圖16-3中節(jié)點(diǎn)電壓的10第二節(jié)：波的折射和反射轉(zhuǎn)換成計(jì)算節(jié)電電壓的等效電源形式：第二節(jié)：波的折射和反射轉(zhuǎn)換成計(jì)算節(jié)電電壓的等效電源11第二節(jié)：波的折射和反射彼德遜法則與戴維南定理吻合。求解若干個(gè)空間上割裂的彼此之間存在波時(shí)差的“點(diǎn)”元件——R、L、C電源與線路終端的微分元。等值電路計(jì)算的一種形式是用折射系數(shù)和反射系數(shù)。第二節(jié)：波的折射和反射彼德遜法則與戴維南定理吻合。12第二節(jié)：波的折射和反射下面對幾種典型情況進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)一步搞清楚折反射的物理意義。末端開路末端接地第二節(jié)：波的折射和反射下面對幾種典型情況進(jìn)行計(jì)算分13第二節(jié)：波的折射和反射末端接有與線路阻抗匹配的電阻器末端接有電阻第二節(jié)：波的折射和反射末端接有與線路阻抗匹配的電阻器末端接有14第二節(jié)：波的折射和反射二.由幾條線路同時(shí)來波時(shí)的節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算第二節(jié)：波的折射和反射二.由幾條線路同時(shí)來波時(shí)的節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)15第二節(jié)：波的折射和反射例：母線上有幾條架空線，其中一條有雷電波電壓U0，假設(shè)所有線路阻抗波均為Z。試求母線電壓Ub。第二節(jié)：波的折射和反射例：母線上有幾條架空線，其中一條有雷電16第三節(jié)：波通過并聯(lián)電容和串聯(lián)電感第三節(jié)：波通過并聯(lián)電容和串聯(lián)電感17第三節(jié)：波通過并聯(lián)電容和串聯(lián)電感結(jié)論：1.電容電壓不能突變，

按指數(shù)上升，波的陡度下降。2.電容t=無窮大時(shí)開路，不影響的最終穩(wěn)態(tài)值。

第三節(jié)：波通過并聯(lián)電容和串聯(lián)電感結(jié)論：1.電容電壓不能突變，18電氣工程基礎(chǔ)電子教案線路和繞組中的波過程電氣工程基礎(chǔ)電子教案線路和繞組中的波過程19第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波波動方程解的物理意義——前行波和反行波Zu-+-

線路上可以存在兩組沿著導(dǎo)線表面-地表面以一定波速度分別向正方向或者負(fù)方向運(yùn)動的電荷。分別被稱為導(dǎo)線的前行波（公式中的“+”號項(xiàng)）和反行波（“-”號項(xiàng)），導(dǎo)線的對地電壓和通過導(dǎo)線截面的電流是波的疊加的結(jié)果。

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波波動方程解的物理意義——前20第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波行波有兩個(gè)屬性

以波速度運(yùn)動 這一點(diǎn)可以從和得以證明：由可知，該值經(jīng)過時(shí)間已向X正方向推進(jìn)了的距離，即以波速度向X正方向運(yùn)動。

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波行波有兩個(gè)屬性由21第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波

末端的前行波來源于首端的前行波，兩者存在時(shí)差。

由于已經(jīng)指定了X正方向?yàn)殡娏鲄⒖挤较?，故向X負(fù)方向運(yùn)動的正電荷形成的電流是負(fù)的，即，反行波的電流極性與導(dǎo)線上電荷極性相反。

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波 末端的前行波來源于22第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波架空線路因此，波速度為：電纜線路，若：波速度第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波架空線路因此，波速度為：電23第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波單波的電場能量等于磁場能量

對于架空線路有：

一般Z=500歐姆，分裂導(dǎo)線Z=300歐姆 對于電纜線路，Z大約幾十歐姆 線路上有兩組電荷沿導(dǎo)線-地同步地以波速度分別向X正方向或X負(fù)方向運(yùn)動，它們在空間建立了電磁場，造就了導(dǎo)線上的電壓和電流。在此，導(dǎo)線——介質(zhì)——大地起到了引導(dǎo)電磁波的作用。因而這個(gè)過程被稱為波過程。第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波單波的電場能量等于磁場能量24第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路波阻抗與集中參數(shù)電阻的區(qū)別

第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路波阻抗與集中參數(shù)電阻的25第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路與外界打交道的只是端點(diǎn)的長度元，中間只是起到波的傳播通道的作用。要把波的傳播方向和電壓、電流正負(fù)號嚴(yán)加區(qū)別，負(fù)波并非就是朝X負(fù)方向運(yùn)動的波，只有的波才被確認(rèn)為反行波。如果導(dǎo)線上既有前行波，又有反行波，則該點(diǎn)。第一節(jié)：單相均勻無損耗線路上的行波線路與外界打交道的只是端點(diǎn)26第二節(jié)：波的折射和反射一.計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓的等值電路（彼德遜法則）如果及產(chǎn)生。第二節(jié)：波的折射和反射一.計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓的等值電路（彼德遜法27第二節(jié)：波的折射和反射對于圖16-3中節(jié)點(diǎn)電壓的計(jì)算，涉及到載波線路的端口等值電路。端口的等值電路：由上兩式可得：當(dāng)前波到達(dá)末端時(shí)，可以因端點(diǎn)的阻抗差異而取不同的電壓、電流值。但線路1側(cè)的值必須滿足（16-9a）,以保證前行波在線路1末端的值不變。第二節(jié)：波的折射和反射對于圖16-3中節(jié)點(diǎn)電壓的28第二節(jié)：波的折射和反射轉(zhuǎn)換成計(jì)算節(jié)電電壓的等效電源形式：第二節(jié)：波的折射和反射轉(zhuǎn)換成計(jì)算節(jié)電電壓的等效電源29第二節(jié)：波的折射和反射彼德遜法則與戴維南定理吻合。求解若干個(gè)空間上割裂的彼此之間存在波時(shí)差的“點(diǎn)”元件——R、L、C電源與線路終端的微分元。等值電路計(jì)算的一種形式是用折射系數(shù)和反射系數(shù)。第二節(jié)：波的折射和反射彼德遜法則與戴維南定理吻合。30第二節(jié)：波的折射和反射下面對幾種典型情況進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)一步搞清楚折反射的物理意義。末端開路末端接地第二節(jié)：波的折射和反射下面對幾種典型情況進(jìn)行計(jì)算分31第二節(jié)：波的折射和反射末端接有與線路阻抗匹配的電阻器末端接有電阻第二節(jié)：波的折射和反射末端接有與線路阻抗匹配的電阻器末端接有32第二節(jié)：波的折射和反射二.由幾條線路同時(shí)來波時(shí)的節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算第二節(jié)：波的折射和反射二.由幾條線路同時(shí)來波時(shí)的節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)33第二節(jié)：波的折射和反射例：母線上有幾條架空線，其中一條有雷電波電壓