32.4 : Líneas de transmisión: funcionamiento transitorio

La resistencia en serie de la línea de transmisión y la conductancia en derivación causan tres efectos principales: atenuación, distorsión y pérdidas de potencia.

Atenuación

Cuando hay una resistencia en serie y una conductancia en derivación constantes, se modifican las ecuaciones de tensión y corriente. La constante de propagación indica que las ondas de tensión y corriente constan de componentes que se propagan hacia adelante y hacia atrás. Estas ondas se atenúan a medida que se propagan, y el factor de atenuación está relacionado con la resistencia y la conductancia. En una línea sin distorsión, donde la relación entre resistencia e inductancia es igual a la relación entre conductancia y capacitancia, el factor de atenuación permanece constante. Las ondas se propagan sin cambiar de forma, solo disminuyendo su magnitud.

Distorsión

En el caso de las ondas sinusoidales en estado estable, la constante de propagación determina tanto la velocidad de fase como la atenuación. En una línea sin pérdidas, la velocidad de fase es constante, sin atenuación. En una línea sin distorsión, las ondas de todas las frecuencias viajan a una velocidad constante con una atenuación uniforme, lo que es crucial para mantener la integridad de la señal a lo largo de largas distancias. Por encima de una determinada frecuencia, normalmente 1 MHz para las líneas de transmisión prácticas, la mayoría de las líneas se comportan como si no tuvieran distorsión.

Pérdidas de potencia

Las pérdidas de potencia en las líneas de transmisión son resultado de la resistencia en serie y la conductancia en derivación. Las pérdidas relacionadas con la resistencia se producen debido al flujo de corriente a través de la línea, mientras que la tensión a través de los conductores causa pérdidas relacionadas con la conductancia. Dichas pérdidas pueden deberse a fugas en el aislante, efectos corona en líneas aéreas y pérdidas dieléctricas en cables. Analizar los transitorios en líneas con pérdidas con parámetros constantes (resistencia, inductancia, conductancia y capacitancia) es complejo, especialmente si se consideran los efectos peliculares.

Las sobretensiones en los sistemas eléctricos se clasifican como sobretensiones por rayos, sobretensiones por conmutación y sobretensiones de frecuencia industrial. Los rayos, una de las principales causas, implican interacciones complejas entre las nubes. La separación de cargas dentro de las nubes, la caída de gotas de lluvia con cargas negativas y las corrientes de aire ascendentes con cargas positivas contribuyen a la formación de rayos. Cuando el gradiente de tensión supera la resistencia de ruptura del aire, un conductor descendente se conecta con un conductor ascendente desde el suelo, lo que provoca una sobretensión.