LECCIÓN 5. PÉRDIDAS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

Existen varias formas correspondientes a pérdidas en líneas de transmisión las cuales pueden ocurrir por los siguientes factores: pérdidas en el conductor, pérdidas por calentamiento del dieléctrico, pérdidas por radiación, pérdidas por acoplamiento y el efecto corona.

1. PÉRDIDAS EN EL CONDUCTOR

Toda línea de transmisión posee internamente una resistencia finita, la cual provoca pérdidas inevitables de potencia de la señal circulante a través de la línea. Esta pérdida, es directamente proporcional a la longitud de la línea, es decir que a mayor longitud mayor resistencia interna y con ella mayor pérdida de potencia.

Las pérdidas en el conductor pueden variar desde una pequeña cantidad de decibelios por cada cien metros en cables coaxiales rígidos con dieléctrico de aire, hasta doscientos decibelios por cada cien metros en una línea flexible de dieléctrico rígido.

Debido a que la resistencia se distribuye a lo largo de la línea de transmisión, la pérdida por calentamiento del conductor es directamente proporcional al cuadrado de longitud de la línea. Además, porque la disipación de potencia es directamente proporcional al cuadrado de la corriente, la pérdida del conductor es inversamente proporcional a la impedancia característica.

Una alternativa para reducir las pérdidas del conductor, consiste simplemente en recortar la línea de transmisión, o utilizar un cable de diámetro más grande (debe tenerse en cuenta que al cambiar el diámetro del cable, también cambia la impedancia característica y en consecuencia, la corriente).

2. PÉRDIDAS POR RADIACIÓN

Si la separación entre los conductores de una línea de transmisión es equivalente a una cantidad significativa de la onda, los conductores pueden llegar a comportarse como antenas enviando y recibiendo energía debido al comportamiento de los campos eléctricos y electromagnéticos. La cantidad de energía irradiada depende de la longitud de la línea, de la frecuencia de la señal, la distancia entre los conductores y el material dieléctrico que lo separan. Estas pérdidas se pueden reducir mediante un blindaje aplicado al cable en forma adecuada.

3. PÉRDIDAS POR CALENTAMIENTO DEL DIELÉCTRICO

Como entre los conductores de una línea de transmisión existe una diferencia de potencial y el dieléctrico, como tal, ofrece una resistencia al paso de la corriente produciéndose con ello un consumo de potencia reflejado en la línea de transmisión en forma de calor.

Cuando el dieléctrico es aire éstas pérdidas son despreciables de lo contrario pueden ir aumentado a media que se presenten mayores niveles de frecuencia en la señal.

4. PÉRDIDAS POR ACOPLAMIENTO

Este tipo de pérdidas ocurre cada vez que se hace la interconexión de diferentes líneas de transmisión debido a las características físicas y eléctricas de cada una de ellas con lo cual se establece ligeras discontinuidades que tienden a calentar irradiar energía y disipar potencia.

5. EFECTO CORONA

El arco voltaico es una descarga luminosa que se producen entre dos conductores de una línea de transmisión, cuando la diferencia de potencial entre ellos es mayor que el voltaje de rotura del dieléctrico aislante. Cuando éste efecto ocurre la línea de transmisión se puede considerar prácticamente destruida.

6. ONDAS INCIDENTES Y ONDAS REFLEJADAS

En general una línea de transmisión es considerada bidireccional, es decir, emite la propagación de ondas en ambos sentidos. Cuando la señal se propaga desde la fuente hacia la carga se denomina señal incidente, y cuando la señal se propaga de la carga hacia la fuente se denomina reflejada.

En una línea infinitamente larga, toda la potencia es considerada incidente y queda almacenada en ella y con esto la no existencia de potencia reflejada. Si la línea finaliza en una carga netamente resistiva igual a la impedancia característica de la línea la carga absorbe toda la potencia incidente considerándose el hecho de una línea de transmisión ideal sin pérdida.

7. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN RESONANTE Y NO RESONANTE

Cuando en una línea de transmisión no existe potencia reflejada se dice que ésta línea es no resonante. Adicionalmente se puede obtener el mismo resultado si la longitud de la línea de transmisión es infinita o si termina en una carga netamente resistiva de igual valor que la impedancia característica de la línea.

Cuando la carga no es igual a la impedancia característica de la línea, parte de la potencia incidente es reflejada nuevamente hacia la fuente si la carga es un circuito cerrado o abierto toda la potencia incidente es reflejada hacia la fuente, en otras palabras, una línea resonante es aquella en la cual la energía es transferida alternadamente entre los campos eléctrico y magnético de la inductancia y capacitancia distribuidos en la línea de transmisión, provocando con ello ondas incidentes y reflejadas.

8. COEFICIENTE DE REFLEXIÓN

El coeficiente de reflexión es una cantidad vectorial que representa la relación del voltaje reflejado entre el voltaje incidente.