Què són les línies de transmissió: tipus, equació i aplicacions

Les línies de transmissió van sorgir del treball de James Clerk Maxwell (13 de juny de 1831 - 5 de novembre de 1879) va ser un científic escocès, Lord Kelvin (26 de juny de 1824 - 17 de desembre de 1907) i Oliver Heaviside va néixer el 18 de maig de 1850 i va morir el 3 de febrer. 1925. A Amèrica del Nord, la primera línia de transmissió funciona a 4000V el 1889 de juny de 3. Alguns dels transmissió de potència i empreses de distribució a l’Índia són NTPC a Nova Delhi, Tata Power a Mumbai, NLC India a la Xina, Orient Green a Chennai, Neuron Towers o Sujana Towers Ltd a Hyderabad, construcció de línies de transmissió Aster, LJTechnologies a cherlapalli, Mpower Infratech private limited a Hyderabad.

Què són les línies de transmissió?

Les línies de transmissió formen part del sistema que rep electricitat de les centrals a les llars i està formada per alumini perquè és més abundant, més barata i menys densa que el coure. Porta energia electromagnètica d’un punt a un altre i consta de dos conductors que s’utilitzen per transmetre ones electromagnètiques a una llarga distància entre el transmissor i el receptor s’anomenen línies de transmissió. Hi ha línies de transmissió tant de corrent altern com de corrent continu. Les línies de transmissió de corrent altern s’utilitzen per transmetre corrent altern a una llarga distància mitjançant tres conductors i les línies de transmissió de corrent continu utilitzen dos conductors per transmetre corrent continu a una distància llarga.

Equació de la línia de transmissió

Prenem el circuit equivalent de la línia de transmissió, per a això adoptarem la forma més senzilla de línia de transmissió, que són dues línies de cable. Aquesta línia de dos cables es compon de dos conductors separats per un medi dielèctric generalment aire, que es mostra a la figura següent

two_wireline_conductor

Si passem un corrent (I) pel conductor-1, descobrirem que hi ha un camp magnètic al voltant del fil conductor d’un corrent-1 i que el camp magnètic es pot il·lustrar mitjançant un inductor de sèrie a causa del flux de corrent al conductor-1, hi hauria d’haver una caiguda de tensió a través del conductor-1, que es pugui il·lustrar mitjançant una sèrie de resistències i inductors. La configuració dels dos conductors de cable es pot fer a un condensador. El condensador de la figura sempre serà fluix per il·lustrar que hem afegit un conductor G. La configuració total, és a dir, la resistència en sèrie d’un inductor, el condensador paral·lel i el conductor constitueixen un circuit equivalent a una línia de transmissió.

equivalent_circuit_of_a_transmission_line_1

L'inductor i la resistència units a la figura anterior es poden anomenar impedància de sèrie, que s'expressa com a

Z = R + jωL

La combinació paral·lela de capacitat i conductor n de la figura anterior es pot expressar com

I = G + jωc

equivalent_circuit_of_transmission_line_2

On l - longitud

Jo_s- S'està enviant el corrent final

V_s- Enviament de la tensió final

dx: longitud de l’element

x - una distància de dx des del final de l'enviament

En un moment, 'p' pren corrent (I) i tensió (v) i en un punt, 'Q' pren I + dV i V + dV

El canvi de tensió per a la longitud PQ és el

V- (V + dV) = (R + jωL) dx * I

V-V-dv = (R + jωL) dx * I

-dv / dx = (R + jωL) * I ………………. eq (1)

I- (I + dI) = (G + jωc) dx * V

I - I + dI = (G + jωc) dx * V

-dI / dx = (G + jωc) * V ... ……………. eq (2)

Es diferenciarà l'equació (1) i (2) respecte a dx

-d²v / dx²= (R + jωL) * dI / dx ………………. eq (3)

-d²I / dx²= (G + jωc) * dV / dx ... ……………. eq (4)

Si se substitueix l’equació (1) i (2) per l’equació (3) i (4), s’obtindrà

-d²v / dx²= (R + jωL) (G + jωc) V ………………. eq (5)

-d²I / dx²= (G + jωc) (R + jωL) I ... ……………. eq (6)

Deixem P²= (R + jωL) (G + jωc)… ……………. eq (7)

On P - constant de propagació

Substitueix d / dx = P a les equacions (6) i (7)

-d²v / dx²= P²V ………………. eq (8)
-d²I / dx²= P²Jo ... ……………. eq (9)

La solució general és

V = Ae^px+ Sigues^-px… ……………. eq (10)

I = Què^px+ De^-px… ……………. eq (11)

On A, B C i D són constants

Es diferenciarà l’equació (10) i (11) respecte a la ‘x’

-dv / dx = P (Aepx - Be-px) ………………. eq (12)

-Vaig donar / dx = P (Cepx - De-px) ... ................ eq (13)

S'obtindrà el substitut de l'equació (1) i (2) a l'equació (12) i (13)

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

S'obtindrà el valor 'p' substitut de l'equació (14) i (15)

I = -p / R + jωL * (Ae^px+ Sigues^-px)

= √G + jωc / R + jωL * (Ae^px+ Sigues^-px) ………………. eq (16)

V = -p / G + jωc * (Ce^px+ De^-px)

= √R + jωL / G + jωc * (Això^px+ De^-px) ………………. eq (17)

Deixem Z₀= √R + jωL / G + jωc

On Z₀és la impedència característica

Substituïu les condicions del límit x = 0, V = V_Si jo = jo_Sa l’eq (16) i (17) s’obtindrà

I_S= A + B ………………. eq (18)

V_S= C + D ………………. eq (19)

Jo_SAMB₀= -A + B ………………. eq (20)

V_S/ AMB₀= -C + D ………………. eq (21)

A partir de (20) obtindreu valors A i B.

A = V_S-I_SAMB₀

B = V_S+ I_SAMB₀

A partir de l’eq (21) obtindreu valors C i D.

C = (I_S- V_S/ AMB₀) / 2

D = (I_S+ V_S/ AMB₀) / 2

Substituïu els valors A, B, C i D a les equacions (10) i (11)

V = (V_S-I_SAMB₀) és^px+ (V_S+ I_SAMB₀)és^-px

= V_S(és^px+ e-px / 2) –I_SZ¬0 (e^px-és^-px/ 2)

= V_Scoshx - Jo_SAMB₀sinhx

De la mateixa manera

I = (jo_S-V_SAMB₀) és^px+ (V_S/ AMB₀+ I_S/ 2) i^-px

= I_S(és^px+ i^-px/ 2) –V_S/ AMB₀(és^px-és^-px/ 2)

= I_Scoshx - V_S/ AMB₀sinhx

Així V = V_Scoshx - Jo_SAMB₀sinhx

Jo = jo_Scoshx - V_S/ AMB₀sinhx

Es deriva l'equació de la línia de transmissió en termes de paràmetres finals d'enviament

Eficiència de les línies de transmissió

L'eficiència de la línia de transmissió es defineix com una relació de potència rebuda per potència transmesa.

Eficiència = potència rebuda (P_r) / potència transmesa (P_t) * 100%

Tipus de línies de transmissió

Els diferents tipus de línies de transmissió inclouen els següents.

Línia de transmissió de cable obert

Consisteix en un parell de cables conductors paral·lels separats per una distància uniforme. Les línies de transmissió de dos fils són molt senzilles, de baix cost i fàcils de mantenir a distàncies curtes i aquestes línies s’utilitzen fins a 100 MHz. L’altre nom d’una línia de transmissió de fil obert és una línia de transmissió de fil paral·lel.

Línia de transmissió coaxial

Els dos conductors es col·loquen coaxialment i s’omplen de materials dielèctrics com l’aire, el gas o el sòlid. La freqüència augmenta quan augmenten les pèrdues en el dielèctric, el dielèctric és el polietilè. Els cables coaxials s’utilitzen fins a 1 GHz. És un tipus de cable que transporta senyals d’alta freqüència amb pèrdues baixes i aquests cables s’utilitzen en sistemes de circuit tancat de televisió, àudios digitals, en connexions de xarxa d’ordinadors, en connexions a Internet, en cables de televisió, etc.

tipus de línies de transmissió

Línia de transmissió de fibra òptica

La primera fibra òptica inventada per Narender Singh el 1952. Està formada per òxid de silici o sílice, que s’utilitza per enviar senyals a gran distància amb poca pèrdua de senyal i a la velocitat de la llum. El cables de fibra òptica s’utilitzen com a guies de llum, eines d’imatge, làsers per a cirurgies, s’utilitzen per a la transmissió de dades i també s’utilitzen en una àmplia varietat d’indústries i aplicacions.

Línies de transmissió Microstrip

La línia de transmissió microstrip és una línia de transmissió electromagnètica transversal (TEM) inventada per Robert Barrett el 1950.

Guies d'ona

Les guies d’ones s’utilitzen per transmetre energia electromagnètica d’un lloc a un altre i solen funcionar en mode dominant. Els diversos components passius com ara filtre, acoblador, divisor, trompa, antenes, unió de te, etc. Les guies d'ona s'utilitzen en instruments científics per mesurar propietats òptiques, acústiques i elàstiques de materials i objectes. Hi ha dos tipus de guies d’ones: les guies d’ones metàl·liques i les guies d’ones dielèctriques. Les guies d’ones s’utilitzen en comunicació de fibra òptica, forns de microones, manualitats espacials, etc.

Aplicacions

Les aplicacions de la línia de transmissió són

• Línia de transmissió de potència
• Línies telefòniques
• Circuit imprés
• cables
• Connectors (PCI, USB)

El línia de transmissió es deriven equacions en termes d’enviament de paràmetres finals, es discuteixen les aplicacions i la classificació de les línies de transmissió i, aquí teniu una pregunta sobre quines són les tensions constants de les línies de transmissió de CA i CC?