Lineas de transmision

Líneas de Transmisión

1.- Introducción

Las líneas de transmisión son componentes circuitales que aparecen en todas las ramas de la ingeniería eléctrica y electrónica.
La Figura 1 muestra el modelo genérico de una línea de transmisión y los elementos asociados con ella en los casos prácticos. Independientemente de que queramos transportar potencia o una señal, asociados con la línea sehallarán por lo menos un generador y una carga.
A relativamente bajas frecuencias, la teoría de circuitos tradicional ignora el efecto de las interconexiones frente a la presencia de elementos resistivos o reactivos concentrados. Supone que la influencia de los elementos concentrados en el comportamiento del circuito es muchísimo mayor que pudieran tener las interconexiones.
Debido a ello, la teoríade circuitos basada en elementos concentrados solo tendrá éxito en describir el comportamiento de un circuito siempre y cuando las frecuencias utilizadas en el mismo sean tales que la distancias cubiertas por las interconexiones sean mucho menores que las longitudes de onda de las señales involucradas.
Veremos que a medida que las frecuencias utilizadas aumentan, disminuyendo las longitudes deonda y haciendo que la distancia cubierta por las interconexiones se haga comparable con la longitud de onda, la influencia de las interconexiones sobre el comportamiento del circuito aumenta y no puede ser despreciada y por consiguiente, las interconexiones se convierten en líneas de transmisión y el modelo de parámetros concentrados e interconexiones inocuas pierde su validez.

Sin embargo, esposible utilizar la teoría de circuitos para estudiar el comportamiento de una línea de transmisión siempre y cuando se utilice un modelado de la línea de transmisión que cumpla con la restricción mencionada anteriormente.
Si tomamos la línea como una sucesión infinita de tramos infinitamente pequeños, cada uno de estos tramos infinitesimales serán de una longitud muchísimo menor que la longitudde onda y podremos aplicar la teoría de circuitos para resolver el comportamiento de cada uno de ellos. Posteriormente, la composición del comportamiento de todos los tramos en que hemos considerado dividida la línea dará como resultado el comportamiento de la línea como componente del circuito.

En la Figura 2 mostramos el modelo de uno de los tramos infinitesimales en que vamos a suponerdividida la línea, la teoría de parámetros concentrados puede ser aplicada para la resolución del mismo en virtud de que (x y además, la sección transversal son muy pequeños comparados con la longitud de onda.

Obsérvese que los parámetros característicos [pic] están dados en sus respectivas unidades por metro de línea:

[pic] Resistencia serie por unidad de longitud.

[pic] Inductancia seriepor unidad de longitud.

[pic] Conductancia paralelo por unidad de longitud.

[pic] Capacidad paralelo por unidad de longitud.

Trabajaremos con líneas de estructura uniforme, y por consiguiente supondremos que estos parámetros serán constantes a lo largo de la línea. La descripción circuital de la línea considerándola como una sucesión de cuadripolos de tamaño infinitesimal es conocidacomo representación de parámetros distribuidos.

Es importante notar que los valores de estos parámetros eléctricos denominados fundamentales dependen de la frecuencia de trabajo.
El valor de la resistencia serie [pic] está influenciado directamente por la frecuencia debido al efecto pelicular, que origina una reducción en la profundidad de penetración de la corriente en el conductor a medida quela frecuencia aumenta. En consecuencia, el valor de [pic] se incrementa aproximadamente proporcionalmente a [pic].
El valor de la inductancia serie [pic] se ve también influenciado por el efecto pelicular, a igualdad de corriente, a medida que aumenta la frecuencia, el flujo magnético dentro de los conductores se hace menor y la inductancia [pic] disminuye su valor, para frecuencias muy...