Golflaai

Definisie
'n Reisgolf is 'n oorgangsgolf wat 'n storing skep en langs 'n oordraglyn met 'n konstante spoed voortplant. Hierdie tipe golf bestaan vir 'n kort tyd (slegs 'n paar mikrosekondes), maar kan beduidende storinge in die oordraglyn veroorsaak. Oorgangsgolwe word in die oordraglyn hoofsaaklik as gevolg van operasies soos skakeling, foute, en donderslagte voorgebring.
Beteekenis van Reisgolwe
Reisgolwe speel 'n kritiese rol in die bepaling van spannings en strome by verskillende punte binne die kragstelsel. Verder is hulle belangrik in die ontwerp van isolators, beskermtoestelle, isolering vir eindtoerusting, en algehele isoleringkoördinasie in die kragstelsel.
Spesifikasies van Reisgolwe
Wiskundig gesproke kan 'n reisgolf op verskeie maniere voorgestel word. Dit word meestal in die vorm van 'n oneindige reghoekige golf of 'n stapgolf afgebeeld. 'n Reisgolf word gekenmerk deur vier spesifieke kenmerke, soos in die figuur hieronder aangedui.

• Kenmerke van Reisgolwe
  Kruin: Dit verteenwoordig die maksimum amplituud van die golf en word tipies in kilovolts (kV) vir spanningsgolwe of kiloamperes (kA) vir stroomgolwe gemeet.

• Front: Dit verwys na die deel van die golf wat die kruin voorafgaan. Die duur van die front word gemeet as die tydinterval vanaf die begin van die golf tot die oomblik dat dit sy kruinwaarde bereik, gewoonlik uitgedruk in millisekondes (ms) of mikrosekondes (µs).

• Staart: Die staart van die golf sluit die gedeelte in wat na die kruin volg. Dit word gedefinieer deur die tyd wat verbygaan vanaf die begin van die golf tot die amplitude van die golf afneem tot 50% van sy kruinwaarde.
  Polariteit: Dit dui die polariteit van die kruinspanning aan, saam met sy numeriese waarde. Byvoorbeeld, 'n positiewe golf met 'n kruinspanning van 500 kV, 'n frontduur van 1 µs, en 'n staartduur van 25 µs sal aangedui word as +500/1.0/25.0.

Skokgolwe
'n Skokgolf is 'n spesifieke tipe reisgolf wat ontstaan as gevolg van die beweging van elektriese ladinge langs 'n geleider. Skokgolwe word gekenmerk deur 'n baie vinnige en steile toename in spanning (die steile front), gevolg deur 'n meer geleidelike afname in spanning (die skokstaart). Wanneer hierdie skokgolwe eindtoerusting soos kabeldoosse, transformatore, of skakeelgoed bereik, kan hulle potensieel skade veroorsaak indien die toerusting nie toereikend beskerm is nie.
Reisgolwe op Oordraglyne
'n Oordraglyn is 'n verspreide-parameter-sirkuit, wat beteken dat dit die voortplanting van spannings- en stroomgolwe ondersteun. In 'n sirkuit met verspreide parameters propageer die elektromagnetiese veld teen 'n eindige snelheid. Operasies soos skakeling en gebeure soos donderslagte beïnvloed nie al die punte van die sirkuit gelyktydig nie. In plaas daarvan versprei hul effekte oor die sirkuit in die vorm van reisgolwe en skokgolwe.

Wanneer 'n oordraglyn plotseling aan 'n spanningsbron gekoppel word deur 'n skakelaar te sluit, word die hele lyn nie onmiddellik belast nie. Met ander woorde, die spanning verskyn nie onmiddellik by die verre einde van die lyn nie. Hierdie verskynsel vind plaas as gevolg van die teenwoordigheid van verspreide konstantes, naamlik selfinduktans (L) en kapasitans (C) in 'n verliesvrye lyn.

Oorweeg 'n lang oordraglyn met verspreide-parameter selfinduktans (L) en kapasitans (C). Soos in die figuur hieronder aangedui, kan hierdie lange lyn konseptueel in kleinere afdelings verdeel word. Hier verteenwoordig S die skakelaar wat gebruik word om skokgolwe tydens skakeloperasies te begin of te beeindig. Wanneer die skakelaar gesluit word, handel selfinduktans L1 aanvanklik as 'n oop sirkuit, terwyl kapasitans C1 as 'n kortsluiting funksioneer. Op daardie oomblik kan die spanning by die volgende afdeling nie verander nie omdat die spanning oor kapasitans C1 aanvanklik nul is.

Dus, totdat kapasitans C1 tot 'n sekere vlak opgelaa word, is dit onmoontlik om kapasitans C2 deur induktans L2 op te laai, en hierdie oplaai proses neem onvermydelik tyd in beslag. Dieselfde beginsel geld vir die derde, vierde, en volgende afdelings van die oordraglyn. As gevolg hiervan neem die spanning by elke afdeling geleidelik toe. Hierdie geleidelike opbou van spanning langs die oordraggeleider kan voorgestel word as 'n spanninggolf wat van die een einde van die lyn na die ander voortplant. Die geassosieerde stroomgolf is verantwoordelik vir hierdie geleidelike oplaai proses. Die stroomgolf, wat saam met die spanninggolf voortplant, genereer 'n magneetveld in die omringende ruimte. Wanneer hierdie golwe kruisinge en terminasies binne die elektriese netwerk bereik, ondergaan hulle refleksie en breking. In 'n netwerk met talryke lyne en kruisinge, kan 'n enkele insidengolf vele reisgolwe initieer. Terwyl die golwe verdeel en meerdere refleksies ondergaan, neem die aantal golwe beduidend toe. Dit is egter belangrik om te onthou dat die totale energie van die resulterende golwe nooit die energie van die oorspronklike insidengolf kan oorskry nie, in ooreenstemming met die fundamentele wet van energiebehoud in elektriese stelsels.