Путувања на бранови

Дефиниција
Травелирачката волна е транзиторна волна која создава помешување и се шире по преносната линија со константна брзина. Овој тип на волни постои за краток период (само неколку микросекунди), но може да предизвика значајни помешувања во преносната линија. Транзиторните волни се генерираат во преносната линија главно поради операции како свичкање, повреди и удар од молнии.
Значење на травелирачките волни
Травелирачките волни играат важна улога во определувањето на напоните и строевите во различни точки во системот за струја. Повисоко, нив имаат важна улога во дизајнирањето на изолатори, заштитни уреди, изолација за терминална опрема и општа координација на изолацијата во системот за струја.
Спецификации на травелирачките волни
Математички, травелирачката волна може да се претстави на многу начини. Најчесто се прикажува во формата на бесконечна правоаголна волна или корак-волна. Травелирачката волна е карактеризирана со четири специфични атрибути, како што е прикажано на следната слика.

• Кarakтеристики на травелирачките волни
  Врв: Таа претставува максималната амплитуда на волната и обично се мери во киловолти (kV) за напонски волни или килоампери (kA) за строеви.

• Фронт: Тоа се делот на волната кој предходи врвот. Продолжителноста на фронтот се мери како временски интервал од почетокот на волната до моментот кога достигнува својата врвна вредност, обично изразена во милисекунди (ms) или микросекунди (µs).

• Реп: Репот на волната ги вклучува деловите кои доаѓаат после врвот. Дефинира се со времето што минува од почетокот на волната до моментот кога амплитудата на волната се намали до 50% од нејзината врвна вредност.
  Поларитет: Тој указува на поларитетот на врвниот напон заедно со неговата бројчана вредност. На пример, позитивна волна со врвни напон од 500 kV, продожителност на фронтот од 1 µs и продожителност на репот од 25 µs би се означувала како +500/1.0/25.0.

Импулси
Импулсот е специфичен вид на травелирачка волна кој произлегува од движењето на електрични зариди по проводник. Импулсите се карактеризираат со многу брза и стрма надворешна нагласка на напон (стрм фронт), следени од постепено намалување на напонот (репот на импулсот). Кога овие импулси достигнат терминална опрема како што се кабелски кутии, трансформатори или преклопчици, можат потенцијално да предизвикаат повреди ако опремата не е доволно заштитена.
Травелирачки волни на преносни линии
Преносната линија е распределен параметарски цев, што значи дека поддржува ширење на напонски и строеви волни. Во цев со распределени параметри, електромагнетното поле се шире со коначна брзина. Операции како свичкање и настани како удар од молнии не влијаат на сите точки на цевта истовремено. Нивните ефекти се шират по цевта во формата на травелирачки волни и импулси.

Кога преносната линија изненаду ја поврзува со извор на напон со затварање на преклопчик, целата линија не се активира моментално. Другаче рекено, напонот не се појавува моментално на далечкиот крај на линијата. Овој феномен се случува поради присуството на распределени константи, тоа е индуктивност (L) и капацитет (C) во безгубитна линија.

Размислете за долга преносна линија со распределена параметарска индуктивност (L) и капацитет (C). Како што е прикажано на следната слика, оваа долга линија може концептуално да се подели на помали делови. Еве, S претставува преклопчикот користен за иницирање или завршување на импулси при операции со свичкање. Кога преклопчикот се затвори, индуктивноста L1 најпрво дејствува како отворен цев, додека капацитетот C1 дејствува како краток цев. Во тој момент, напонот во следниот дел не може да се промени бидејќи напонот попереку капацитетот C1 е вочничински нула.

Затоа, додека капацитетот C1 не се наелектризува до одреден степен, нема можност да се наелектризува капацитетот C2 преку индуктивноста L2, и овој процес на наелектризување неизбежно треба време. Истиот принцип важи и за третиот, четвртиот и последните делови на преносната линија. Како резултат, напонот во секој дел постепено се зголемува. Овој постепен зголемување на напонот по преносната жичка може да се визуелизира како напонска волна која се шире од еден крај на линијата до друг. Строецкиот вал, кој се движи заедно со напонската волна, генерира магнетно поле во околината. Кога овие волни достигнат јункции и завршни точки во електричната мрежа, тие се одразуваат и префракционираат. Во мрежа со многу линии и јункции, еден инцидентен вал може да иницира повеќе травелирачки волни. Со ширињето и многу одрази, бројот на волни значително се зголемува. Меѓутоа, важно е да се забележи дека тоталната енергија на резултантните волни никогаш не може да надмине енергијата на оригиналниот инцидентен вал, според основниот закон за зачувување на енергијата во електричните системи.