Lineas de transmision

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

I. CONCEPTO DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN
Una línea de transmisión es un sistema de conductores metálicos para transferir energía eléctrica de un punto a otro. En forma más específica, una línea de transmisión consiste en dos o más conductores separados por un aislador, como por ejemplo un par de alambres o un sistema de pares de alambres. Una línea de transmisión puedetener desde unas pocas pulgadas hasta varios miles de millas de longitud. Se pueden usar las líneas de transmisión para propagar DC o AC de baja frecuencia, como la corriente eléctrica de 60 ciclos y las señales de audio; también se pueden usar para propagar frecuencias muy altas, como las señales de frecuencia intermedia y de radiofrecuencia. Cuando propagan señales de baja frecuencia, elcomportamiento de una línea de transmisión es bastante sencillo y muy predecible; sin embargo, cuando propagan señales de alta frecuencia se complican las características de las líneas de transmisión, y su comportamiento es algo especial.
II. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS TRANSVERSALES
La propagación de energía eléctrica a lo largo de la línea de transmisión ocurre en forma de ondas electromagnéticastransversales (TEM). Una onda es un movimiento oscilatorio. La vibración de una partícula produce vibraciones similares en las partículas cercanas. Una onda TEM se propaga principalmente en un no conductor (dieléctrico) que separa los dos conductores de una línea de transmisión. Por lo tanto, una onda viaja o se propaga a través de un medio. Para una onda transversal, la dirección de desplazamiento esperpendicular a la dirección de propagación. Una onda en donde el desplazamiento está en la dirección de propagación se llama onda longitudinal. Una onda electromagnética (EM), se produce por la aceleración de una carga eléctrica.
En un conductor, la corriente y el voltaje siempre están acompañados por un campo eléctrico (E) y un campo magnético (H), en la región de espacio colindante. La figura1-a muestra las relaciones espaciales entre los campos E y H de una onda electromagnética. La figura 1-b muestra una vista de los campos E y H que rodea una línea coaxial y de dos cables paralelos.





Figura 1: (a) Vista espacial y (b) vista transversal mostrando el desplazamiento relativo de los campos E y H en una línea de transmisión.
Puede verse que los campos de E y H sonperpendiculares, el uno al otro (en ángulos de 90º), en todos los puntos. A esto se le conoce como cuadratura de espacio. Las ondas electromagnéticas que viajan a lo largo de una línea de transmisión, desde la fuente a la carga, se llama ondas incidentes, y aquellas que viajan desde la carga nuevamente hacia la fuente se llaman ondas reflejadas.

III. CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA LÍNEA DETRANSMISIÓN

Las características de una línea de transmisión se determinan por sus propiedades eléctricas, como la conductancia de los cables y la constante dieléctrica del aislante; y sus propiedades físicas, como el diámetro del cable y los espacios del conductor.

Estas propiedades, a su vez, determinan las constantes eléctricas primarias:
* Resistencia de DC en serie (R)
* Inductancia enserie (L)
* Capacitancia de derivación (C)
* Conductancia de derivación (G)
La resistencia y la inductancia ocurren a lo largo de la línea, mientras que entre los dos conductores ocurren la capacitancia y conductancia. Las constantes primarias se distribuyen de manera uniforme a lo largo de la línea y, por lo tanto, se les llama comúnmente parámetros distribuidos. Para simplificar elanálisis, los parámetros distribuidos comúnmente se agrupan, por una longitud unitaria dada, para formar un modelo eléctrico artificial de la línea. Por ejemplo, la resistencia en serie generalmente se da en ohmios, por milla o kilómetro.
La figura 2 muestra el circuito equivalente eléctrico para una línea de transmisión, de dos cables, metálicos, indicando el lugar relativo de los distintos...