Líneas de transmisión

1. Líneas de transmisión

2. Introducción • Líneas de transmisión: • Sistemas de conductores metálicos • Trasfiere energía eléctrica de un punto a otro • Pueden tener distintas longitudes • Se usan para propagar: • cd o ca de baja frecuencia. • frecuencias altas

3. Ondas electromagnéticas transversales • Es la propagación de la energía eléctrica por una línea de transmisión (EMT). • Viaja principalmente en el dieléctrico. • La dirección de desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación. http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=35

4. Ondas electromagnéticas transversales Una línea de transmisión ordinaria es bidireccional; la onda puede propagarse en ambas direcciones.

5. Ondas electromagnéticas transversales • Características: • Velocidad de onda. Depende de: • El tipo de onda • La características del medio de propagación • Frecuencia y longitud de onda Las ondas son periódicas y repetitivas.

6. Ondas electromagnéticas transversales Propagación de una onda por una línea de transmisión

7. Tipo de líneas de transmisión Balanceadas • Ambos conductores de la LT conducen corrientes de señal. • Ninguno de ellos esta al potencial de tierra. • La señal que se transmite se mide como la diferencia de potencial entre los dos cables. • La mayoría de la interferencia por ruido, se induce igualmente en ambos cables, produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en la carga.

8. Tipo de líneas de transmisión • Balanceadas Corrientes de circuitos metálicos y de corrientes longitudinales

9. Tipo de líneas de transmisión Desbalanceadas • Un cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable se encuentra en el potencial de la señal. • También llamado transmisión de señal asimétrica. • El cable de tierra también puede ser referencia a otros cables que llevan señales. • La diferencia de potencial en cada alambre se señal se mide entre el y la tierra.

10. Tipo de líneas de transmisión • Balunes: • Circuitos que se utiliza para conectar una línea de transmisión balanceada a una desbalanceada. • Para las frecuencias relativamente altas, existen varios tipos diferentes de Balunes.

11. Tipo de líneas de transmisión • Líneas de transmision de conductor paralelo. • Línea de transmisión de cable abierto. • Es un conductor paralelo de dos cables. • Están espaciados muy cerca. • Tiene espaciadores no conductivos se colocan a intervalo periódicos. • El dieléctrico es simplemente el aire

12. Tipo de líneas de transmisión • Líneas de transmision de conductor paralelo. • Cables gemelos: • Llamado comúnmente cables de cinta. • Tiene dieléctrico sólido, continuo. • Dieléctrico: Teflón y polietileno. Conductores

13. Tipo de líneas de transmisión • Líneas de transmision de conductor paralelo. • Par trenzado. • Se trenzan entre si dos conductores aislados. • Se cubren de varios tipos de fundas dependiendo de su uso. • Los pares vecinos se trenzan con diferente inclinación para reducir la interferencia por inductancia mutua. • Posee constantes primarias(R,L,C y conductancia)

14. Tipo de líneas de transmisión • Líneas de transmision de conductor paralelo. • Par de cables protegidos con malla • Encierran las líneas de transmisión en una malla metálica conductora, los conductores paralelos están separados un dieléctrico sólido • Reduce las pérdidas por radiación e interferencia. • La malla se conecta a tierra y actúa como una protección. • Evita: • Que las señales se difundan más allá de sus límites • Que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de señales

15. Tipo de líneas de transmisión • Línea de transmisión coaxial o concéntrica. • Los dos conductores tienen el mismo eje • Son apropiadas para la aplicaciones de alta frecuencia • A frecuencias altas: • Reducen las perdidas. • Aislar la trayectoria de transmisión. • El conductor externo de un cable coaxial gralmenteestá unido a tierra, sirve como retorno y como blindaje. • Se usan en las aplicaciones desbalanceadas. • Impedancia característica relación entre la tensión aplicada y la corriente absorbida.

16. Tipo de líneas de transmisión • Línea de transmisión coaxial o concéntrica. • Líneas rígidas llenas de aire. • El conductor central está rodeado por un conductor externo tubular. • El material aislante es el aire. • El conductor físicamente está aislado • Y separado del conductor central por un espaciador(pirex, polietileno). • Son costosos.

17. Tipo de líneas de transmisión • Línea de transmisión coaxial o concéntrica. • Líneas sólidas flexible • El conductor externo o malla está trenzada y es flexible. • El material aislante es un material sólido no conductivo. • El conductor interno es de cobre flexible sólido o hueco. • Los cables coaxiales sólidos tienen pérdidas menores. • Son fáciles de construir, instalar y de dar mantenimiento. • Son relativamente inmunes a la radiación externa. • Operan a frecuencias altas y se tienen que usar en el modo desbalanceado.

18. Tipo de líneas de transmisión • Línea de transmisión coaxial o concéntrica. • Líneas sólidas flexible

19. Circuito equivalente de una línea de transmisión • LINEAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS • Están determinadas por sus propiedades eléctricas y de sus propiedades físicas. • Las propiedades determinan a su vez las constantes eléctricas Primarias: • (R) resistencia; • (L) inductancia; • (C) capacitancia ; • (G) conductancia.

20. Circuito equivalente de una línea de transmisión • Características de transmisión: • Se denominan constantes secundaria. • Se calculan a partir de las constantes primarias; ellas son: • Impedancia característica • Constante de propagación

21. Circuito equivalente de una línea de transmisión • Línea de transmisión de dos hilos paralelos. "ES UN MEDIO O DISPOSITIVO POR DONDE SE PROPAGA O TRANSMITE INFORMACIÓN (ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS) A ALTAS FRECUENCIAS.“

22. Circuito equivalente de una línea de transmisión • Calculo de la impedancia característica. • Para altas frecuencias el calculo es más práctico y comprensible. • Para frecuencias extremadamente altas, la inductancia y la capacitancia dominan.

23. Circuito equivalente de una línea de transmisión • Constante de propagación • Se usa para expresar: • La atenuación o perdida de señal. • Y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una línea de transmision. • En una línea infinitamente larga no se refleja energía hacia la fuente.

24. Circuito equivalente de una línea de transmisión • Constante de propagación • Es una magnitud compleja definida por: • En cada distancia igual a la longitud de onda se produce un desplazamiento de • La perdida de voltaje o corriente de una señal es la parte real y el desplazamiento da fase es la parte imaginaria.

25. Propagación de ondas en líneas de transmision. La EMT se propaga a la velocidad de la luz en el vacio, pero en un conductor y en un dieléctrico viajan con mas lentitud. • Factor de velocidad: Definición matemática

26. Propagación de ondas en líneas de transmision. Factores de velocidad Constantes dieléctricas Demostrando que el tiempo de carga del dieléctrico es y que si reemplazamos T obtenemos

27. Propagación de ondas en líneas de transmision. • Longitud eléctrica de una línea de transmision • Es importante la relación entre la longitud de la línea y la longitud de la onda que se propaga por ella. • Se considera línea larga de transmisión a aquella que es un dieciseisavo mayor que la longitud de onda. • Líneas de retardo • Introducen un retardo intencional en la propagación de la EMT. • El retardo es función de la inductancia y capacitancia de la línea.

28. Perdidas en la línea de transmision • Perdidas en el conductor • Posee una resistencia finita • Hay una perdida de potencia inevitable. • Perdidas por radiación • Separación entre los conductores de una LT. • La línea actúa como antena. • Se transfiere energía a cualquier material conductor cercano

29. Perdidas en la línea de transmision • Perdida por calentamiento del dieléctrico. • La diferencia de potencial entre dos conductores de la LT produce el calentamiento de dieléctrico. • El calor de toma de la energía que se propaga por la LT. • Perdida por acoplamiento. • Ocurre cada vez que una conexión se hace desde o hacia la línea. • O cuando se conectan dos partes separadas de una línea de transmisión.

30. Perdidas en la línea de transmision Las discontinuidades tienden a calentarse, a radiar energía, y a disipar potencia. • Corona (descargas luminosas) • Se produce entre los dos conductores de una LT. • Un diferencia de potencial entre ambos excede el voltaje ruptura del dieléctrico. • Una corona destruye la LT.

31. Ondas Incidentes y reflejadas • En una LT ordinaria, la potencia puede propagarse en ambas direcciones. • De forma similar existen voltajes y corrientes incidentes y reflejadas. • Las potencia reflejada es la porción de la potencia incidente (que no es absorbida por la carga) • Por lo tanto la potencia incidente siempre es menos o igual a la reflejada.

32. Ondas Incidentes y reflejadas

33. Ondas Incidentes y reflejadas • Líneas Resonantes Y No Resonantes. • Líneas Resonantes: • La energía se refleja entre las terminales de la carga y la fuente. • Y se transfiere en forma alternada entre los campos magnéticos y eléctricos de la inductancia y capacitancia distribuidas. • Líneas No Resonantes: • No presenta potencia reflejada.

34. Ondas Incidentes y reflejadas • Coeficiente de reflexión: • Es una cantidad vectorial.

35. Ondas estacionarias • Línea acoplada: • La carga absorbe toda la potencia incidente • Zo = ZL • Línea no acoplada: • Parte de la potencia incidente es absorbida por la carga y parte es reflejada hacia la fuente(línea descompensada). • Presentan ondas viajeras. • Estas establecen un patrón de interferencia conocida como onda estacionaria.

36. Ondas estacionarias

37. Ondas estacionarias • Relación de ondas estacionarias (SWR). • Es la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo • O de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda estacionaria en una línea de transmisión. • Cuando la carga es puramente resistiva: SWR=V.max = Zo V.min ZL

38. Ondas estacionarias • Ondas estacionarias en una línea abierta. • Si las ondas alcanzan una terminación abierta se reflejan nuevamente hacia la fuente. • Características: • La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin desfasaje). • La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180° de cómo habría continuado. • La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e incidente es mínima a circuito abierto. • La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto

39. Ondas estacionarias en una línea abierta.

40. Ondas estacionarias • Ondas estacionarias en una línea en corto circuito. • El voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan nuevamente de la manera opuesta. • Características: • La onda estacionaria de voltaje se refleja 180° invertidos de cómo habría continuado. • La onda estacionaria de corriente se refleja hacia atrás como si hubiera continuado. • La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en corto

41. Ondas estacionarias en una línea en corto circuito.

42. Líneas de transmision de microcinta y de cinta • A bajas frecuencias (f<300 MHz): • Las características en línea abierta y en corto tienen poca importancia. • Para aplicaciones de alta frecuencia(300 a 3000 MHz): • Se usan líneas especiales hechas con patrones de cobre en una tarjeta de circuito impreso.

43. Líneas de transmision de microcinta y de cinta • Microcinta: • Es un conductor plano separado de un plano de tierra con un material dieléctrico aislante. • El plano de tierra sirve como punto comun del circuito • Y debe ser por lo menos 10 veces mas ancho que el conductor superior. • Debe conectarse a tierra

44. Líneas de transmision de microcinta y de cinta • Línea de cinta: • Es un conductor plano emparedado entre dos planos de tierra • Es menos propensa a irradiar que las microcintas por lo que sus perdidas son menores • Se usan con mayor frecuencia en líneas en cortocircuitos.