[논문 리뷰] Free Space Tem Transmission Lines Radiation Losses Model

Reuven Ianconescu, Vladimir Vulfin|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 01.

High-Voltage Power Transmission Systems인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 자유공간 내에서 RLCG 프레임워크 내에서 두 도체 송전선에 대한 복사 손실 모델을 개발한다. 전자기장 이론을 사용하여 복사 저항과 손실을 위한 폐쇄형 표현식을 유도한다. 주요 기여는 이전에 모델링하기 어려웠던 복사 손실을 물리적으로 타당한 분석 모델로 정량화한 데 있다. 이는 고주파 송전선 분석을 정확하게 수행할 수 있게 한다.

ABSTRACT

There are three kind of losses in transmission lines: ohmic, dielectric and radiation losses. While the first two are local phenomena which are easy to model, the radiation losses lack a simple model. This work analyzes the radiation losses from two conductors transmission lines in free space, and derives a radiation model within the RLCG transmission lines model.

연구 동기 및 목표

• 송전선에서 복사 손실을 위한 단순하고 분석적인 모델이 부족한 문제를 해결하기 위해.
• 자유공간에서 복사 효과를 포함한 RLCG 송전선 모델을 확장하기 위해.
• 두 도체 선에서의 복사 저항과 손실에 대한 폐쇄형 표현식을 유도하기 위해.
• 고주파 응용에서 복사 손실을 예측하기 위한 물리적으로 일관된 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 자유공간 내 두 평행 도체에서의 복사 현상을 분석하기 위해 전자기장 이론을 사용한다.
• 복사를 분포 매개변수로 포함시키기 위해 RLCG 송전선 모델을 적용한다.
• 전류 분포에서 단위 길이당 복사되는 전력 계산을 통해 복사 저항을 유도한다.
• 복사 저항을 RLCG 모델에 통합하여 완전한 손실 모델을 구성한다.
• 정현파 정 steady-state 입력 조건 하에서 유도된 표현식을 사용해 총 복사 손실을 구한다.
• 기존의 극한과 물리적 직관과의 비교를 통해 모델을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자유공간 내 두 도체 송전선에서 복사 손실을 어떻게 분석적으로 모델링할 수 있는가?
• RQ2 자유공간 내 두 도체 선에서의 단위 길이당 복사 저항은 얼마인가?
• RQ3 RLCG 프레임워크 내에서 복사 손실은 주파수와 선 기하학적 형상에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 표준 RLCG 송전선 모델에 복사 손실을 일관적으로 통합할 수 있는가?
• RQ5 고주파에서 복사 손실에 영향을 미치는 주요 요인는 무엇인가?

주요 결과

• 선 기하학과 주파수의 함수로 단위 길이당 복사 저항이 폐쇄형으로 유도되었다.
• 복사 손실은 주파수의 제곱에 비례하여 증가하며, 고주파에서 두드러지게 된다.
• 모델은 복사 손실이 전류의 제곱과 주파수의 제곱에 비례함을 보여준다.
• 유도된 복사 저항은 도피올 유사 구조에 대한 알려진 결과와 일치한다.
• RLCG 모델에 복사 손실을 포함시킴으로써 고주파 송전선에서 신호 감쇠를 더 정확하게 예측할 수 있게 되었다.
• 이 모델은 고속 및 고주파 회로에서 저복사 인터커넥트 설계의 기초를 제공한다.