Tipos De Líneas De Transmisión, Que Son Y Como Se Calculan

Los diferentes tipos de líneas de transmisión surgieron del trabajo de James Clerk Maxwell (13 de junio de 1831 – 5 de noviembre de 1879) fue un científico escocés, Lord Kelvin (26 de junio de 1824 – 17 de diciembre de 1907) y Oliver Heaviside nació el 18 de mayo de 1850 y murió el 3 de febrero 1925. En América del Norte, la primera línea de transmisión se opera a 4000V en 1889 junio-3.

Algunas de las compañías de transmisión y distribución de energía en India son NTPC en Nueva Delhi, Tata Power en Mumbai, NLC India en China, Orient Green en Chennai, Neuron Towers o Sujana Towers Ltd en Hyderabad, Construcción de líneas de transmisión Aster, LJTechnologies en cherlapalli, Mpower Infratech privado limitado en Hyderabad.

tipos de líneas de transmisión
tipos de líneas de transmisión

¿Qué son las líneas de transmisión?

Las líneas de transmisión son parte del sistema que lleva electricidad desde las centrales eléctricas a los hogares y está hecho de aluminio porque es más abundante, más barato y menos denso que el cobre. Transporta energía electromagnética de un punto a otro y consta de dos conductores que se utilizan para transmitir ondas electromagnéticas a lo largo de una larga distancia entre el transmisor y el receptor y se denominan líneas de transmisión.

Hay líneas de transmisión de CA (corriente alterna) y CC (corriente continua). Los tipos de líneas de transmisión CA se utilizan para transmitir corriente alterna a larga distancia utilizando tres conductores y los tipos de líneas de transmisión CC utilizan dos conductores para transmitir corriente continua a larga distancia.

Ecuación de línea de transmisión

Tomemos el circuito equivalente de la línea de transmisión, para esto tomaremos la forma más simple de línea de transmisión, que son dos líneas de cable. Estos dos cables están formados por dos conductores separados por un medio dieléctrico, generalmente medio de aire, que se muestra en la figura siguiente.

Tipos De Líneas De Transmisión, Que Son Y Como Se Calculan 1

  • Si pasamos una corriente (I) a través del conductor-1, encontraremos que hay un campo magnético alrededor del cable que transporta corriente de un conductor-1 y el campo magnético puede ilustrarse usando un inductor en serie debido al flujo de corriente en el conductor-1, debe haber una caída de voltaje a través del conductor-1, que puede ilustrarse mediante una serie de resistencia e inductor.

La configuración de los dos conductores alámbricos se puede hacer a un condensador. El condensador de la figura siempre será flojo para ilustrar que hemos agregado el conductor G. La configuración total, es decir, la resistencia en serie de un inductor, un condensador paralelo y un conductor, forman un circuito equivalente de una línea de transmisión.

Equivalente circuito de una transmisión línea 1
Equivalente circuito de una transmisión línea 1

El inductor y la resistencia juntos en la figura anterior se pueden llamar como impedancia en serie, que se expresa como:

  • Z = R + jωL

La combinación paralela de capacitancia y conductor en la figura anterior se puede expresar como

  • Y = G + jωc
Equivalente circuito de transmisión línea 2
Equivalente circuito de transmisión línea 2

Donde l – longitud

  • I s – Corriente final de envío.
  • V s – Tensión final de envío.
  • dx – longitud del elemento.
  • x – una distancia de dx desde el final del envío.

En un punto, ‘p‘ toma corriente (I) y voltaje (v) y en un punto, ‘Q‘ toma I + dV y V + dV

El cambio de voltaje para la longitud PQ es el

  • V- (V + dV) = (R + jωL) dx * I
  • VV-dv = (R + jωL) dx * I
  • -dv / dx = (R + jωL) * I ………………. eq (1)
  • (I + dI) = (G + jωc) dx * V
  • I – I + dI = (G + jωc) dx * V
  • -dI / dx = (G + jωc) * V… ……………. eq (2)

Diferenciando eq (1) y (2) con respecto a dx obtendrá

  • -d 2 v / dx 2 = (R + jωL) * dI / dx ………………. eq (3)
  • -d 2 I / dx 2 = (G + jωc) * dV / dx… ……………. eq (4)

Sustituyendo eq (1) y (2) en eq (3) y (4) obtendrá

  • -d 2 v / dx 2 = (R + jωL) (G + jωc) V ………………. eq (5)
  • -d 2 I / dx 2 = (G + jωc) (R + jωL) I… ……………. eq (6)
  • Sea P 2 = (R + jωL) (G + jωc)… ……………. eq (7)

Donde P – propagación constante

Sustituya d / dx = P en la ecuación (6) y (7)

  • -d 2 v / dx 2 = P 2 V ………………. eq (8)
  • -d 2 I / dx 2 = P 2 I… ……………. eq (9)

La solución general es:

  • V = Ae px + Be -px… ……………. eq (10)
  • I = Ce px + De -px… ……………. eq (11)

Donde A, BC y D son constantes

Diferenciando la ecuación (10) y (11) con respecto a ‘x’ obtendrá

  • -dv / dx = P (Aepx – Be-px) ………………. eq (12)
  • -dI / dx = P (Cepx – De-px)………………. eq (13)

Sustituya la ecuación (1) y (2) en la ecuación (12) y (13) obtendrá

  • (R + jωL) * I = P (Ae px + Be -px………………. eq (14)
  • (G + jωc) * V = P (Ce px + De -px)………………. eq (15)

Sustituya el valor ‘p’ en la ecuación (14) y (15) obtendrá

  • I = -p / R + jωL * (Ae px + Be -px )
  • = √G + jωc / R + jωL * (Ae px + Be -px ) ………………. eq (16)
  • V = -p / G + jωc * (Ce px + De -px )
  • = √R + jωL / G + jωc * (Ce px + De -px ) ………………. eq (17)

Deje Z 0 = √R + jωL / G + jωc

Donde Z 0 es el impedenc característico

Sustituto límite condiciones x = 0, V = V S e I = I S en la ecuación (16) y (17) tendrán

  • I S = A + B ………………. eq (18)
  • V S = C + D ………………. eq (19)
  • I S Z 0 = -A + B ………………. eq (20)
  • V S / Z 0 = -C + D ………………. eq (21)

De (20) obtendrá valores A y B

  • A = V S -I S Z 0
  • B = V S + I S Z 0

De la ecuación (21) obtendremos valores C y D

  • C = (I S – V S / Z 0) / 2
  • D = (I S + V S / Z 0) / 2

Sustituya los valores A, B, C y D en las ecuaciones (10) y (11)

  • V = (V S -I S Z 0) e px + (V S + I S Z 0 ) e -PX
  • = V S (e px + e-px / 2) -I S Z¬0 (e px -e -PX / 2)
  • = V S coshx – I S Z 0 sinhx

Similar

  • I = (I S -V S Z 0) e px + (V S / Z 0 + I S / 2) e -PX
  • = I S (e px + e -PX / 2) -V S / Z 0 (e px -e -PX / 2)
  • = I S coshx – V S / Z 0 sinhx

De este modo V = V S coshx – I S Z 0 sinhx

  • I = I S coshx – V S / Z 0 sinhx

Se deriva la ecuación de la línea de transmisión en términos de envío de parámetros finales

Eficiencia de las líneas de transmisión

La eficiencia de la línea de transmisión se define como una relación de potencia recibida por potencia transmitida.

  • Eficiencia = potencia recibida (P r) / potencia transmitida (P t) * 100%

Tipos de líneas de transmisión

Los diferentes tipos de líneas de transmisión incluyen lo siguiente.

1.  Tipos de líneas de transmisión de alambre abierto

Consiste en un par de cables conductores paralelos separados por una distancia uniforme. Las líneas de transmisión de dos cables son muy simples, de bajo costo y fáciles de mantener en distancias cortas y estas líneas se utilizan hasta 100 MHz. El otro nombre de una línea de transmisión de cable abierto es una línea de transmisión de cable paralelo.

2.  Tipos de líneas de transmisión coaxial

Los dos conductores se colocan coaxialmente y se llenan de materiales dieléctricos como aire, gas o sólidos. La frecuencia aumenta cuando aumentan las pérdidas en el dieléctrico, el dieléctrico es polietileno. Los cables coaxiales se utilizan hasta 1 GHz. Es un tipo de cable que transporta señales de alta frecuencia con bajas pérdidas y estos cables se utilizan en sistemas de CCTV, audios digitales, en conexiones de red de computadoras, en conexiones de internet, en cables de televisión, etc.

tipos de líneas de transmisión
tipos de líneas de transmisión

3.  Tipos de líneas de transmisión de fibra óptica

La primera fibra óptica inventada por Narender Singh en 1952. Está compuesta de óxido de silicio o sílice, que se utiliza para enviar señales a larga distancia con poca pérdida de señal y a la velocidad de la luz. Los cables de fibra óptica utilizados como guías de luz, herramientas de imágenes, láseres para cirugías, utilizados para la transmisión de datos y también en una amplia variedad de industrias y aplicaciones.

4.  Tipos de líneas de transmisión de microstrip

La línea de transmisión de microstrip es una línea de transmisión electromagnética transversal (TEM) inventada por Robert Barrett en 1950.

5.  Guías de olas

Las guías de onda se utilizan para transmitir energía electromagnética de un lugar a otro y generalmente funcionan en modo dominante. Los diversos componentes pasivos como filtro, acoplador, divisor, bocina, antenas, unión en T, etc. Las guías de onda se utilizan en instrumentos científicos para medir propiedades ópticas, acústicas y elásticas de materiales y objetos. Hay dos tipos de guías de onda: guías de onda de metal y guías de onda dieléctricas. Las guías de onda se utilizan en la comunicación de fibra óptica, hornos de microondas, naves espaciales, etc.

Aplicaciones

Las aplicaciones de la línea de transmisión son:

  • Línea de transmisión de energía.
  • Líneas telefónicas.
  • Placa de circuito impreso.
  • Cables.
  • Conectores (PCI, USB)

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