什么是传输线：类型，方程和应用程序

传输线是由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(1831年6月13日- 1879年11月5日)，苏格兰科学家开尔文勋爵(1824年6月26日- 1907年12月17日)和奥利弗·希维赛德(1850年5月18日- 1925年2月3日)的研究成果发展而来的。在北美，第一条输电线路于1889年6月3日在4000V的电压下运行。的一些电力传输and distribution companies in India are NTPC in New Delhi, Tata Power in Mumbai, NLC India in China, Orient Green in Chennai, Neuron Towers or Sujana Towers Ltd in Hyderabad, Aster Transmission line construction, L.J.Technologies in cherlapalli, Mpower Infratech private limited in Hyderabad.

什么是传输线？

传输线是系统的一部分，从发电站到家庭，它由铝制成，因为它比铜更丰富，更便宜，更少的密集。它从一个点到另一个点携带电磁能量，它由两个角度组成导体用来在发射机和接收机之间远距离传输电磁波的线路叫做传输线。有交流(交流电)和直流(直流电)两种传输线。交流传输线是用三根导线远距离传输交流电，直流传输线是用两根导线远距离传输直流电。

传输线方程

让我们取传输线的等效电路，为此，我们取最简单的传输线形式，两根电线。这两根电缆由两根被介质(通常是空气介质)隔开的导体组成，如下图所示

如果我们通过导体-1传递电流（i），则会发现在导体-1的电流承载线周围存在磁场，并且可以使用串联电感器来示出磁场，由于电流中的电流导体-1，在导体-1上应该有一个电压降，这可以通过一系列电阻和电感来说明。可以对电容器进行两个有线导体的设置。图中的电容器始终是松散的，以说明我们添加了导体G.总设置I.E，串联电阻是电感器，并联电容器和导体构成传输线的等效电路。

上图中电感和电阻合在一起称为串联阻抗，表示为

Z = R + jωL

电容和导体N的并联组合可以表示为

y = g +jωc

其中l - 长度

一世_S.- 发送端电流

V._S.- 发送端电压

DX - 元素长度

X - 发送端的DX距离

在一个点，' p '取电流(I)和电压(v)，在一个点，' Q '取I+dV和v +dV

长度PQ的电压变化是

V-(V + dV) = (R + jωL) dx * I

V-V-dv = (R + jωL) dx * I

-dv / dx =（r +jωl）* i ..................EQ（1）

I-(I + dI) = (G + jωc)dx * V

i - i + di =（g +jωc）dx * v

-di / dx =（g +jωc）* v ................EQ（2）

区分EQ（1）和（2）关于DX将得到

- d²v / dx.²=（r +jωl）* di / dx ..................。EQ（3）

- d²I / DX.²=（g +jωc）* dv / dx ...............。EQ（4）

将eq(1)和(2)代入eq(3)和(4)得到

- d²v / dx.²=（r +jωl）（g +jωc）v ..................。EQ（5）

- d²I / DX.²=（g +jωc）（r +jωl）i ...............。EQ（6）

让P²=（r +jωl）（g +jωc）...............。EQ（7）

P -传播常数在哪里

将d/dx = P代入eq(6)和(7)

- d²v / dx.²= P²V ...................eq (8)
- d²I / DX.²= P²一世 … ……………。EQ（9）

一般的解决方案是

v = ae.^PX.+是^-PX.... ................eq (10)

我= ce.^PX.+ de.^-PX.... ................eq (11)

A, B, C, D是常数

区分EQ（10）和（11）相对于“X”将得到

-dv / dx = p（aepx - be-px）..................。EQ（12）

-di / dx = p（cepx - de-px）...............。EQ（13）

将eq(1)和(2)代入eq(12)和(13)得到

- （r +jωl）* i = p（ae^PX.+是^-PX.) ...................eq (14)
- （g +jωc）* v = p（ce^PX.+ de.^-PX.) ...................eq (15)

将式(14)和式(15)中的p值代入

I = -p/ R + jωL * (Ae^PX.+是^-PX.）

=√g+jωc/ r +jωl*（ae^PX.+是^-PX.) ...................eq (16)

v = -p / g +jωc*（ce^PX.+ de.^-PX.）

=√R + jωL / G + jωc * (Ce^PX.+ de.^-PX.) ...................eq (17)

让Z_0.=√r+jωl/ g +jωc

其中z._0.是特色的阻抗

代入边界条件x=0, V=V_S.我=我_S.式(16)和式(17)中得到

一世_S.= A + B ...................eq (18)

V._S.= C + D ...................eq (19)

一世_S.Z._0.= a + B ...................eq (20)

V._S./ Z._0.= -c + d ..................。EQ（21）

From(20)将得到A和B的值

= V_S.-我_S.Z._0.

B = V._S.+我_S.Z._0.

来自EQ（21）将获得C和D值

C =(我_S.- - - - - - V_S./ Z._0.) / 2

D =(我_S.+ V_S./ Z._0.) / 2

替换EQ（10）和（11）中的A，B，C和D值

V = (V_S.-我_S.Z._0.E.^PX.+ (V_S.+我_S.Z._0.)^-PX.

= V_S.(e^PX.+ e-px / 2)我_S.Z¬0 (e^PX.- e^-PX./ 2）

= V_S.coshx——我_S.Z._0.sinhx

同样

我=(我_S.- v_S.Z._0.E.^PX.+ (V_S./ Z._0.+我_S./ 2) e^-PX.

=我_S.(e^PX.+ e^-PX./ 2) - v_S./ Z._0.(e^PX.- e^-PX./ 2）

=我_S.coshx - V_S./ Z._0.sinhx

因此v = v_S.coshx——我_S.Z._0.sinhx

我= I._S.coshx - V_S./ Z._0.sinhx

推导了以发送端参数表示的传输线方程

传输线的效率

传输线的效率被定义为通过传输功率的接收功率的比率。

效率=接收功率(P_R./传输功率（p_T.) * 100%

输电线路类型

不同类型的传输线包括以下几种。

明线传输线

它由一对由均匀距离分开的平行导线。双线传输线非常简单，成本低，易于保持在短距离，这些线路高达100 MHz的互联网传输线的另一个名称是平行的导线传输线。

同轴传输线

两个导体同轴放置，并填充了如空气、气体或固体等介电材料。当电介质中损耗增加时频率增加，电介质是聚乙烯。同轴电缆最多使用1ghz。它是一种携带高频率低损耗信号的电线，用于闭路电视系统、数字音频、计算机网络连接、互联网连接、电视电缆等。

光纤传输线

1952年Narender Singh发明了第一根光纤。它由硅氧化物或二氧化硅组成，用于以光速在信号损失很小的情况下远距离发送信号。该光纤电缆用作光指导，成像工具，用于手术的激光器，用于数据传输，也用于各种行业和应用。

微带传输线

微带传输线是由Robert Barrett在1950年发明的一种横向电磁(TEM)传输线。

波导指南

波导用于将电磁能从一个地方传递到另一个地方，并且它们通常以主导模式操作。各种种类被动组件如滤波器、耦合器、分频器、喇叭、天线、三通等。波导管用于科学仪器中测量材料和物体的光学、声学和弹性特性。有两种类型的波导，金属波导和介质波导。该波导用于光纤通信、微波炉、航天器等。

应用程序

传输线的应用是

• 电力传输线
• 电话线路
• 印刷电路板
• 电缆
• USB连接器(PCI)

该输电线路推导了发送端参数方程，讨论了输电线路的应用和分类，这里有一个问题交流和直流输电线路的恒电压是多少?