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電纜行波的反射係數

作者:由 GD電纜故障檢測 發表于 書法日期:2023-01-05

g在qq中是什麼意思

電纜行波的反射係數

電纜行波的反射係數

行波的反射程度可用發生反射的阻抗不匹配點的反射電壓

電流

與入射電壓

電流

之比來表示

這比值稱為反射係數。設線路波阻抗為

Z

1

,阻抗不匹配點等效阻抗為

Z

2

,見圖

2。5,

則電壓反射係數為

ρ

u

=U

f

/

U

i

=(Z

2

-Z

1

/

(Z

2

+Z

1

) (2。3)

電纜行波的反射係數

圖2。5 行波的反射

假定入射波是正向行波

則入射電壓與電流波的關係

i

i

=U

i

/Z

0

(2。4)

而對應的反射波是反向行波

反射電壓與電流波的關係

i

f

= -U

f

/

Z

0

(2。5)

由式

2。3

2。4

2。5

推出

阻抗不匹配點的電流反射係數

ρ

i

=i

f

/

i

i

=-U

f

/

U

i

=-

ρ

u

可見

阻抗不匹配點的電流反射係數與電壓反射係數大小相等

符號相反。

下面討論幾種情況下的反射係數。

1、開路

當電纜出現開路點

或行波運動到電纜的開路終端時

, Z

2

→∞。根據式

2。3,

由於

Z

1

遠小於

Z

2

可以忽略

Z

1

的作用

求出電壓反射係數

ρ

u

=1

開路造成了電壓的全反射

2。6),

電壓反射波與入射波同極性。實際的開路點電壓是入射電壓與反射電壓之和

因此出現了電壓加倍現象。

電纜行波的反射係數

圖2。6 開路端的電壓反射

開路點的電流反射係數為

-1,

反射電流與入射電流大小相等

方向相反

實際的開路點電流是二者之和

因此為零。

開路點的電流為零

電壓加倍

可解釋為行波達到開路點後

由電流攜帶的磁場能量全部轉化為由線路電壓所代表的電場能量。

2、 短路

當電纜中出現短路點時

,Z

2

=0,

根據式

2。3,

求出電壓反射係數

ρ

u

=-1

短路點反射電壓與入射電壓大小相等

方向相反

2。7),

其合成電壓為零。

電纜行波的反射係數

圖2。7 短路點的反射

短路點電流反射係數為

+1,

反射電流與入射電流相等

短路點出現電流加倍現象。

短路點電壓為零

電流加倍

說明行波到達短路點後

電場能量全部轉化成了磁場能量。

3、電纜中出現低阻故障

電纜中間出現低阻故障時

見圖

2。8,

電阻兩邊的電纜分別用大小等於波阻抗值

Z

0

的電阻來代替

故障電阻

R

f

與第二段電纜的波阻抗值

Z

0

相併聯

構成了第一段電纜的負載阻抗

Z

2

= R

f

Z

0

/

(R

f

+Z

0

故障點電壓反射係數

P

u

=(Z

2

-Z

1

/

(Z

2

+Z

1

)=-1/

1+2K

(2。6)

其中

K=R

f

/Z

0

2。6

對於分析低壓脈衝在故障點的反射特別有用。

電纜行波的反射係數

圖2。8 電纜低阻故障點等效電路

4、電感

當電纜負載為一電感時,見圖

2。9

,反射係數不再是一簡單的實數,而是一隨時間變化的量。

可以推出電壓反射係數為:

r

u

=2e

- t/

τ

- 1 (2。7)

其中

τ

=L/Z

0

稱為時間常數,

L為電感值。

t=0 ,

ρ

u

=1

t=

τ

ρ

u

=-0。26

t

→∞

ρ

u

=-1

電纜行波的反射係數

圖2。9 電感的反射

可見,終端接電感後,電壓反射係數

ρ

u

將隨時間由

+1

-1

變化。因為

t=0

時,電壓波剛到達電纜終端,因電感上電流不能突變,電感相當於開路,故反射係數

ρ

u

=1

;而

t

→∞時,電感上電流進入穩態,電壓為零,相當於短路,因此ρ

u

=-1

,見圖

2。10

。電壓反射係數為零的時間,

t

0

=

τ

l

n

2

電纜行波的反射係數

圖2。10 電感的反射係數

5、電容

終端接電容時,圖

2。11

,推出電壓反射係數:

電纜行波的反射係數

圖2。11 電容的反射

ρ

u

=1-2e

- t/

τ

其中

τ

=Z

0

C

,稱為時間常數,

C為電容值。

可見終端接電容時,反射係數隨時間從

-1

+1

變化,

t=0

時,電容上電壓不能突變,相當於短路,故反射係數

ρ

u

=-1

,而當

t

→∞時,電容上電壓已穩定,相當於開路,故反射係數為

1

,見圖

2。12

電纜行波的反射係數

圖2。12 電容的反射係數

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