Que sont les lignes de transport: types, équation et applications

Les lignes de transmission sont issues du travail de James Clerk Maxwell (13 juin 1831 - 5 novembre 1879) était un scientifique écossais, Lord Kelvin (26 juin 1824 - 17 décembre 1907) et Oliver Heaviside est né le 18 mai 1850 et est décédé le 3 février 1925. En Amérique du Nord, la première ligne de transmission fonctionne à 4 000 V en 1889 le 3 juin. Certains puissance de transmission et les sociétés de distribution en Inde sont NTPC à New Delhi, Tata Power à Mumbai, NLC India en Chine, Orient Green à Chennai, Neuron Towers ou Sujana Towers Ltd à Hyderabad, Aster Transmission line construction, LJTechnologies à Cherlapalli, Mpower Infratech private limited in Hyderabad.

Que sont les lignes de transport?

Les lignes de transport font partie du système qui achemine l'électricité des centrales aux foyers et il est composé d'aluminium car il est plus abondant, moins cher et moins dense que le cuivre. Il transporte l'énergie électromagnétique d'un point à un autre et se compose de deux conducteurs qui sont utilisées pour transmettre des ondes électromagnétiques sur une longue distance entre l'émetteur et le récepteur sont appelées lignes de transmission. Il existe à la fois des lignes de transmission CA (courant alternatif) et CC (courant continu). Les lignes de transmission CA sont utilisées pour transmettre du courant alternatif sur une longue distance à l'aide de trois conducteurs et les lignes de transmission CC utilisent deux conducteurs pour transmettre du courant continu sur une longue distance.

Équation de la ligne de transmission

Prenons le circuit équivalent de la ligne de transmission, pour cela nous allons prendre la forme la plus simple de ligne de transmission qui est deux lignes filaires. Ce câble à deux fils est composé de deux conducteurs séparés par un milieu diélectrique généralement à air, ce qui est illustré dans la figure ci-dessous

two_wireline_conductor

Si nous faisons passer un courant (I) à travers le conducteur-1, trouverons qu'il y a un champ magnétique autour du fil porteur de courant d'un conducteur-1 et le champ magnétique peut être illustré en utilisant une inductance série en raison du flux de courant dans conducteur-1, il devrait y avoir une chute de tension à travers le conducteur-1, qui peut être illustrée par une série de résistance et d'inductance. La configuration des deux conducteurs filaires peut être effectuée sur un condensateur. Le condensateur de la figure sera toujours lâche pour illustrer que nous avons ajouté le conducteur G. La configuration totale, c'est-à-dire la résistance en série d'un inducteur, le condensateur parallèle et le conducteur constituent un circuit équivalent d'une ligne de transmission.

Equivalent_circuit_of_a_transmission_line_1

L'inducteur et la résistance réunis dans la figure ci-dessus peuvent être appelés impédance série, qui est exprimée comme

Z = R + jωL

La combinaison parallèle de la capacité et du conducteur n la figure ci-dessus peut être exprimée comme

Y = G + jωc

équivalent_circuit_of_transmission_line_2

Où l - longueur

je_s- Envoi de courant de fin

V_s- Envoi de la tension de fin

dx - longueur de l'élément

x - une distance de dx de l'extrémité d'envoi

À un point, «p» prend le courant (I) et la tension (v) et à un point, «Q» prend I + dV et V + dV

Le changement de tension pour la longueur PQ est le

V- (V + dV) = (R + jωL) dx * I

V-V-dv = (R + jωL) dx * I

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

I- (I + dI) = (G + jωc) dx * V

I - I + dI = (G + jωc) dx * V

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

Différencier les eq (1) et (2) par rapport à dx obtiendra

-ré^deuxv / dx^deux= (R + jωL) * dI / dx ………………. éq (3)

-ré^deuxI / dx^deux= (G + jωc) * dV / dx… ……………. éq (4)

Substituer les eq (1) et (2) dans les eq (3) et (4) obtiendra

-ré^deuxv / dx^deux= (R + jωL) (G + jωc) V ………………. éq (5)

-ré^deuxI / dx^deux= (G + jωc) (R + jωL) Je… ……………. éq (6)

Soit P^deux= (R + jωL) (G + jωc)… ……………. éq (7)

Où P - constante de propagation

Remplacez d / dx = P dans les eq (6) et (7)

-ré^deuxv / dx^deux= P^deuxV ………………. éq (8)
-ré^deuxI / dx^deux= P^deuxJE … ……………. éq (9)

La solution générale est

V = Ae^px+ Soyez^-px… ……………. éq (10)

I = Quoi^px+ De^-px… ……………. éq (11)

Où A, B C et D sont des constantes

Différencier les eq (10) et (11) par rapport à «x» obtiendra

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

-dI / dx = P (Cepx - De-px)… ……………. éq (13)

Remplacer les eq (1) et (2) dans les eq (12) et (13) obtiendra

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

Remplacer la valeur «p» dans les eq (14) et (15) obtiendra

I = -p / R + jωL * (Ae^px+ Soyez^-px)

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

V = -p / G + jωc * (Ce^px+ De^-px)

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

Soit Z₀= √R + jωL / G + jωc

Où Z₀est l'impedenc caractéristique

Conditions aux limites de substitution x = 0, V = V_Set je = je_Sdans eq (16) et (17) obtiendra

je_S= A + B ………………. éq (18)

V_S= C + D ………………. éq (19)

je_SAVEC₀= -A + B ………………. éq (20)

V_S/AVEC₀= -C + D ………………. éq (21)

De (20) obtiendra les valeurs A et B

A = V_S-JE_SAVEC₀

B = V_S+ Je_SAVEC₀

De l'éq (21) obtiendra les valeurs C et D

C = (je_S- V_S/AVEC₀) /deux

D = (je_S+ V_S/AVEC₀) /deux

Remplacez les valeurs A, B, C et D dans les équations (10) et (11)

V = (V_S-JE_SAVEC₀) est^px+ (V_S+ Je_SAVEC₀)est^-px

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

= V_Scoshx - je_SAVEC₀sinhx

De même

I = (je_S-V_SAVEC₀) est^px+ (V_S/AVEC₀+ Je_S/ 2) et^-px

= Je_S(est^px+ et^-px/ 2) –V_S/AVEC₀(est^px-est^-px/deux)

= Je_Scoshx - V_S/AVEC₀sinhx

Donc V = V_Scoshx - je_SAVEC₀sinhx

I = I_Scoshx - V_S/AVEC₀sinhx

L'équation de la ligne de transmission en termes de paramètres d'extrémité d'envoi est dérivée

Efficacité des lignes de transport

L'efficacité de la ligne de transmission est définie comme un rapport entre la puissance reçue et la puissance émise.

Efficacité = puissance reçue (P_r) / puissance émise (P_t) * 100%

Types de lignes de transport

Les différents types de lignes de transmission sont les suivants.

Ligne de transmission à fil ouvert

Il se compose d'une paire de fils conducteurs parallèles séparés par une distance uniforme. Les lignes de transmission à deux fils sont très simples, peu coûteuses et faciles à entretenir sur de courtes distances et ces lignes sont utilisées jusqu'à 100 MHz. L'autre nom d'une ligne de transmission à fil ouvert est une ligne de transmission à fil parallèle.

Ligne de transmission coaxiale

Les deux conducteurs placés coaxialement et remplis de matériaux diélectriques tels que l'air, le gaz ou le solide. La fréquence augmente lorsque les pertes dans le diélectrique augmentent, le diélectrique est du polyéthylène. Les câbles coaxiaux sont utilisés jusqu'à 1 GHz. C'est un type de fil qui transporte des signaux haute fréquence avec de faibles pertes et ces câbles sont utilisés dans les systèmes de vidéosurveillance, les audios numériques, dans les connexions de réseau informatique, dans les connexions Internet, dans les câbles de télévision, etc.

types de lignes de transmission

Ligne de transmission à fibre optique

La première fibre optique inventée par Narender Singh en 1952. Elle est composée d'oxyde de silicium ou de silice, qui permet d'envoyer des signaux sur une longue distance avec peu de perte de signal et à la vitesse de la lumière. Le câbles à fibres optiques utilisé comme guides de lumière, outils d'imagerie, lasers pour les chirurgies, utilisé pour la transmission de données et également utilisé dans une grande variété d'industries et d'applications.

Lignes de transmission microruban

La ligne de transmission microruban est une ligne de transmission électromagnétique transversale (TEM) inventée par Robert Barrett en 1950.

Guides d'ondes

Les guides d'ondes sont utilisés pour transmettre l'énergie électromagnétique d'un endroit à un autre et ils fonctionnent généralement en mode dominant. Les différents composants passifs tels que filtre, coupleur, diviseur, cornet, antennes, jonction en T, etc. Les guides d'ondes sont utilisés dans les instruments scientifiques pour mesurer les propriétés optiques, acoustiques et élastiques des matériaux et des objets. Il existe deux types de guides d'ondes: les guides d'ondes métalliques et les guides d'ondes diélectriques. Les guides d'ondes sont utilisés dans la communication par fibre optique, les fours à micro-ondes, l'artisanat spatial, etc.

Applications

Les applications de la ligne de transmission sont

• Ligne de transmission d'énergie
• Lignes téléphoniques
• Circuit imprimé
• Câbles
• Connecteurs (PCI, USB)

Le ligne de transmission les équations en termes d'envoi des paramètres d'extrémité sont dérivées, les applications et la classification des lignes de transmission sont discutées et, voici une question pour vous quelles sont les tensions constantes dans les lignes de transmission CA et CC?