practica 2 ondas guiadas (bueno).docx

8/11/2019 Practica 2 ondas guiadas (bueno).docx

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA,

UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LPEZ MATEOS ZACATENCO

DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN COMUNICACIONES Y ELECTRNICA

LABORATORIO DE ONDAS GUIADAS

PROFESOR: Raymundo Abacut Sebastian Prez

Grupo: 4CV5

PRACTICA 2

Parmetros de una lnea de transmisin

EQUIPO N 2

INTEGRANTES:

Mejorada Miranda Jos Ricardo

Muiz Tovar Daniel Alejandro

Dominguez Francisco

Calvillo Jos Luis

Fecha de realizacin: 13 de Febrero 2014

Fecha de entrega: 21 de Febrero 2014


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Lneas de Trasmisin

CARACTERSTICAS DE LAS LNEAS DE TRANSMISIN

Las caractersticas de una lnea de transmisin se determinan por suspropiedades elctricas, como la conductancia de los cables y la constantedielctrica del aislante, y sus propiedades fsicas, como el dimetro del cable y losespacios del conductor.

Estas propiedades, a su vez, determinan las constantes elctricas primarias:

resistencia de CD en serie ( R ),

inductancia en serie ( L ),

capacitancia de derivacin ( C ),

y conductancia de derivacin ( G ).

La resistencia y la inductancia ocurren a lo largo de la lnea, mientras que entre losdos conductores ocurren la capacitancia y la conductancia. Las constantesprimarias se distribuyen de manera uniforme a lo largo de la lnea, por lo tanto, seles llama comnmente parmetros distribuidos.

Los parmetros distribuidos se agrupan por una longitud unitaria dada, para formarun modelo elctrico artificial de la lnea.

Las caractersticas de una lnea de transmisin se llaman constantes secundarias

y se determinan con las cuatro constantes primarias.

Las constantes secundarias son impedancia caracterstica y constante depropagacin.

IMPEDANCIA CARACTERSTICA .

Para una mxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga ( no hayenerga reflejada ), una lnea de transmisin debe terminarse en una cargapuramente resistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea. La impedancia

caracterstica ( Zo ), de una lnea de transmisin es una cantidad compleja que seexpresa en Ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la lnea, yque no puede medirse.

La impedancia caracterstica ( resistencia a descarga ) se define como laimpedancia que se ve desde una lnea infinitamente larga o la impedancia que seve desde el largo finito de una lnea que se determina en una carga totalmente


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resistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea. Una lnea de transmisinalmacena energa en su inductancia y capacitancia distribuida .

PERDIDAS EN LA LNEA DE TRANSMISIN .

Las lneas de transmisin frecuentemente se consideran totalmente sin perdidas.Sin embargo, en realidad, hay varias formas en que la potencia se pierde en lalnea de transmisin, son;

perdida del conductor,

perdida por radiacin por el calentamiento del dielectrico,

perdida por acoplamiento,

y descarga luminosa ( efecto corona ).

TIPOS DE LNEAS DE TRANSMISIN.

Las lneas de transmisin se clasifica generalmente como balanceadas odesbalanceadas. Con lneas balanceadas de dos cables, ambos conductoresllevan una corriente; un conductor lleva la seal y el otro es el regreso.

Este tipo de transmisin se llama transmisin de seal y el otro es el regreso. Estetipo de transmisin se llama transmisin de seal diferencial o balanceada.

La seal que se propaga a lo largo del cable se mide como la diferencia depotencial entre los dos cables. Las corrientes que fluyen en direcciones opuestaspor un par de cable balanceados se les llaman corriente de circuito metlico.

Las corrientes que fluyen en las mismas direcciones se le llama corrientelongitudinales. Un par de cables balanceados tiene la ventaja que la mayora de lainterferencia por ruido (voltaje de modo comn) se induce igual mente en amboscables, produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en las carga.

Cualquier par de cable puede operar en el modo balanceado siempre y cuando

ninguno de los dos cables est con el potencial a tierra. Esto incluye al cablecoaxial que tiene dos conductores centrales y una cubierta metlica.

La cubierta metlica general mente se conecta a tierra para evitar interferenciaesttica al penetrar a los conductores centrales. Con una lnea de transmisindesbalanceada, un cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que elotro cable se encuentra en el potencial de la seal. Este tipo de transmisin se lellama transmisin de seal desbalanceada o de terminacin sencilla. Con la


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transmisin de una seal desbalanceada, el cable de la tierra tambin puede ser lareferencia a otros cables que llevan seales.

LNEAS DE TRANSMISIN DE CABLE ABIERTO.

Una lnea de transmisin de cable abierto es un conductor paralelo de dos cables.Consiste simplemente de dos cables paralelos, espaciados muy cerca y sloseparado por aire.Los espaciadores no conductivos se colocan a intervalosperidicos para apoyarse y mantenerse a la distancia entre las constantes entrelos conductores. Las distancias entre los dos conductores generalmente est entre2 y 6 pulgadas.

El dielctrico es simplemente el aire, entre y alrededor de los conductores endonde se propaga la onda transversal electromagntica, La nica ventaja real deeste tipo de lnea de transmisin de cable abierto es su construccin sencilla. Yaque no hay cubiertas, las prdidas por radiacin son altas y susceptibles a recogerruido. Por lo tanto, las lneas de transmisin de cable abierto normalmente operanen el modo balanceado.

CONDUCTOR ABIERTO

PAR DE CABLES PROTEGIDO CON ARMADURA

Para reducir las prdidas por radiacin e interferencia, frecuente mente seencierran las lneas de transmisin de dos cables para lelos en una malla metlicaconductiva. La malla se conecta a tierra y acta como una proteccin. La malla

tambin evita que las seales se difundan ms all de sus lmites y evita que lainterferencia electromagntica llegue a los conductores de seales.

PAR DE CABLES PROTEGIDOS CON ARMADURA

CABLE DE PAR TRENZADO.

Un cable de par trenzado se forma doblando ( trenzado ) dos conductoresaisladores juntos. Los pares de trenzan frecuentemente en unidades, y lasunidades, a se vez, estn cableadas en el ncleo. Estas se cubren con varios tiposde funda, dependiendo del uso que se les vaya a dar. Los pares vecinos se trazan

con diferente inclinacin ( largo de la trenza ) para poder reducir la interferenciaentre los pares debido a la induccin mutua. Las constantes primarias del cable depar trenzado con sus parmetros elctricos ( resistencia, inductancia, capacitanciay conductancia ), que estn sujetas a variaciones con el ambiente fsico comotemperatura, humedad y tensin mecnica, y que dependen de las variaciones enla fabricacin.


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CABLES GEMELOS

Los cables gemelos son otra forma de lnea de transmisin para un conductorparalelo de dos cables. Los cables gemelos frecuentemente son llamados cablede cinta . Los cables gemelos esencialmente son igual que una lnea de

transmisin de cable abierto, excepto que los espaciadores que estn entre losdos conductores se reemplazan con un dielctrico slido continuo. Esto aseguralos espacios uniformes a lo largo de todo el cable, es una caracterstica deseable.Tpicamente, la distancia entre los dos conductores es de 5/16 de pulgada, para elcable de transmisin de televisin. Los materiales dielctricos ms comunes son eltefln y el polietileno.

LNEAS DE TRANSMISIN COAXIAL O CONCNTRICA

Las lneas de transmisin de conductores paralelos son apropiadas para lasaplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, en las frecuencias altas, susprdidas por radiacin y prdidas dielctricas, as como su susceptibilidad a lainterferencia externa son excesivas. Los conductores coaxiales se utilizanextensamente, para aplicaciones de alta frecuencia, para reducir las prdidas ypara aislar las trayectorias de transmisin. El cable coaxial bsico consiste de unconductor central rodeado por un conductor exterior concntrico (distanciauniforme del centro).

A frecuencias de operacin relativamente altas, el conductor coaxial externoproporciona una excelente proteccin ms baja, el uso de la proteccin no escosteable. Adems el conductor externo de un cable coaxial generalmente estunido a tierra, lo que limita su uso a las aplicaciones desbalanceadas.

Esencialmente, hay dos tipos de cables coaxiales: lneas rgidas llena de aire ylneas slidas flexibles, En una lnea coaxial rgida de aire, el conductor centralest rodeado de forma coaxial por un conductor externo tubular y el materialaislante es el aire. El conductor externo fsicamente est aislado y separado delconductor central por un espaciador, que generalmente est hecho de Pirex,poliestireno, o algn otro material no conductivo.

En un cable coaxial slido flexible, el conductor externo estar trenzado, es flexible

y coaxial al conductor central. El material aislante es un material de poliestirenoslido no conductivo que proporciona soporte, as como aislamiento elctrico entreel conductor interno y externo. El conductor interno es un cable de cobre flexibleque puede ser slido o hueco. Los cables coaxiales rgidos llenos de aire sonrelativamente caros en su fabricacin, y el aislante de aire debe de estarrelativamente libre de humedad para minimizar las prdidas.


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Los cables coaxiales son relativamente inmunes a la radiacin externa, ellos en sirradian muy poca, y pueden operar a frecuencias ms altas que sus contrapartesde cables paralelos. Las desventajas bsicas de la lneas de transmisin coaxiales que son caras y tienen que utilizarse en el modo desbalanceado.

LONGITUD ELCTRICA DE UNA LNEA DE TRANSMISIN .

La longitud de una lnea de transmisin relativa a la longitud de onda que sepropaga hacia abajo es una consideracin importante , cuando se analiza elcomportamiento de una lnea de transmisin . A frecuencias bajas ( longitudes deonda grandes ) , el voltaje a lo largo de la lnea permanece relativamenteconstante . Sin embargo , para frecuencias altas , varias longitudes de onda de laseal pueden estar presentes en la lnea al mismo tiempo. Por lo tanto, el voltaje alo largo de la lnea puede variar de manera apreciable . En consecuencia, lalongitud de una lnea de transmisin frecuentemente se da en longitudes de onda,

en lugar de dimensiones lineales. Los fenmenos de las lneas de transmisin seaplican a las lneas largas. Generalmente, una lnea de transmisin se definecomo larga si su longitud excede una dieciseisava parte de una longitud de onda;de no ser as, se considera corta. Una longitud determinada, de lnea detransmisin, puede aparecer corta en una frecuencia y larga en otra frecuencia.

PERDIDAS EN LA LNEA DE TRANSMISIN.

Para propsitos de anlisis, las lneas de transmisin frecuentemente seconsideran totalmente sin perdidas. Sin embargo, en realidad, hay varias formasen que la potencia se pierde en la lnea de transmisin, son;

perdidas del conductor,

perdida por radiacin,

perdida por el calentamiento del dielectrico,

perdida por acoplamiento, y descarga luminosa ( corona ) .

PERDIDA DEL CONDUCTOR .

Debido a que la corriente fluye, a travs de una lnea de transmisin, y la lnea detransmisin tiene una resistencia finita, hay una perdida de potencia inherente einevitable. Esto a veces se llama perdida del conductor o perdida porcalentamiento del conductor y es, simplemente, una perdida porcalentamiento.Debido a que la resistencia se distribuye a lo largo de la lnea detransmisin, la perdida por calentamiento del conductor es directamenteproporcional al cuadrado de longitud de la lnea. Adems, porque la disipacin de


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potencia es directamente proporcional al cuadrado de la corriente, la prdida delconductor es inversamente proporcional a la impedancia caracterstica.

Para reducir las prdidas del conductor, simplemente debe acortarse la lnea detransmisin, o utilizar un cable de dimetro ms grande (deber mantenerse en

mente que cambiar el dimetro del cable, tambin cambia la impedanciacaracterstica y, en consecuencia, la corriente).

Desarrollo de la prctica

Material y Equipo:

1 Generador de seales

2 conductores de cobre

1 base de Antena Matching

1 sensor de voltaje y corriente

1 sensor de radiacin electromagntica

1 calibrador vernier

1 flexometro

Procedimiento Experimental:

1.- colocar los conductores de cobre sobre la base de acoplamiento.

2.- Medir con ayuda del calibrador vernier el radio y la distancia de separacinentre los conductores de cobre, as como la longitud de ambos.

3.- colocar los separadores para mantener una distancia fija entre ambosconductores.

4.- ajustar el generador a una potencia de 1 watt.

5.- con ayuda del sensor de radiacin identificar que se presentan distintasvariaciones en la corriente y voltaje, a lo largo de los conductores.

6.- con ayuda del sensor de radiacin observar la presencia de radiacinelectromagntica a lo largo de nuestros conductores.


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Clculos:

f: 1.67*hz.

Medio= aire

PARMETROS DE LA LNEA DE TRANSMISIN:

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Como es un dielctrico sin prdidas. ()


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OBSERVACIONES:

Observamos que la corriente y el voltaje a diferentes longitudes de onda varan,as pues, notamos que en donde se encuentra el Voltaje Max, se presenta unaIntensidad Min y viceversa, as pues existe una relacin inversamente proporcional

entre ambos parmetros.

Conclusiones:

En el desarrollo del clculo de los parmetros de la lnea de trasmisin bifilarcomprendimos que la resistencia depende de la resistividad de los conductores yde la frecuencia que le sea sumistrada. En altas frecuencias, la resistenciaaumenta con la frecuencia debido al efecto pelicular (skin) ya que la corrientepenetra solo una pequea capa cercana a la superficie del conductor. Lainductancia es consecuencia del hecho de que todo conductor por el que circulauna corriente variable tiene asociada una inductancia. Como la lnea est formadapor dos o ms conductores separados por un dielctrico, constituye, por tanto, uncondensador cuya capacidad depende del rea de los conductores, su separaciny la constante dielctrica del material que los separa. Finalmente, la conductanciaes consecuencia de que el dielctrico no es perfecto y tiene resistividad finita, porlo que una parte de la corriente se fuga entre los conductores y, junto con laresistencia en serie contribuye a las perdidas o atenuaciones en la lnea.

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