28.2 : Kayıpsız Hatlar

Elektrik mühendisliğinde, kayıpsız bir iletim hattı tamamen hayali bir yayılma sabiti ve dirençli karakteristik empedans ile karakterize edilir. Giriş ve çıkış voltajları ve akımları arasındaki ilişkiyi tanımlayan ABCD parametreleri, hayali bir seri empedans ve bir şönt admitansı olan eşdeğer bir π devresini gösterir. Bu, faz sabiti (beta) ile hat uzunluğunun çarpımı pi'den az olduğunda, endüktif seri empedans ve kapasitif şönt admitansı sergileyen ve kayıpsız kalmasını sağlayan bir iletim hattı ile sonuçlanır.

Dalga Boyu ve Yayılma

Dalga boyu, voltaj veya akım fazının 2π değiştiği fiziksel uzunluktur. Bu, sinyalin yayılma hızı kullanılarak belirlenir. Kayıpsız bir hat için, dalga boyu hattın elektriksel uzunluğunu ve faz karakteristiklerini belirlemede kritik öneme sahiptir.

Dalgalanma Empedans Yüklemesi

Dalgalanma empedans yüklemesi (SIL), iletim hattının dalgalanma empedansına eşit bir yük direncine iletilebilen gücü tanımlamak için kullanılan bir kavramdır. Dirençli karakteristik empedansa sahip bir iletim hattı için SIL, nominal voltaj ve dalgalanma empedansı kullanılarak hesaplanır:

Bu durumda, voltaj hat boyunca sabit kalır ve sıfır reaktif güç akışıyla gönderen uçtan alıcı uca sabit bir gerçek güç akışı vardır.

Gerilim Profilleri ve Yükleme Koşulları

Pratik senaryolarda, iletim hatları nadiren dalgalanma empedanslarıyla sonlandırılır ve bu da hat boyunca düzensiz voltaj profillerine yol açar. Yüksüz koşullar altında, Ferranti etkisi nedeniyle voltaj gönderen uçtan alıcı uca artar. Tersine, kısa devre koşulunda voltaj alıcı uçta sıfıra düşer. Tam yükte, voltaj profili bu iki uç arasında yer alır, genellikle kısa devre profilinden daha yüksek ancak yüksüz profilden daha düşüktür.

Kayıpsız iletim hatlarının bu özellikleri, güç sistemlerinin tasarımı ve analizi için hayati önem taşır ve değişen yük koşulları altında minimum kayıplar ve kararlı voltaj profilleriyle verimli ve güvenilir güç iletimi sağlar.