FIUBA 20081 MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA Juan C. Fernandez 5-b.

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FIUBA 2008 1

MODELOS EN COMPATIBILIDAD

ELECTROMAGNETICAJuan C. Fernandez

5-b

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FIUBA 2008 2

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Ecs. del telegrafista:

Transitorios:

t

iL

z

vt

vC

z

i

0

0

2

2

2

2

2

2

2

2

t

iLC

z

i

t

vLC

z

v

/

1 )(

1),(

)(),(

00

CLZ

LCcctzf

Ztzi

ctzftzv

con

0-lz

RL

Rs

VsZ0

t z v(z,t) i(z,t)0 -l V0 I0

τ 0

2τ -l

3τ 0

4τ -l … …

0

00

00

0

0

0

0

ZR

VZV

ZR

VI

ZR

ZR

ZR

ZRcl

s

s

s

s

s

ss

L

LL

sLsLLV 20 1

sLLV 10

LV 10 LI 10

sLLI 10

sLsLLI 20 1

2220 1 sLsLsLLV 222

0 1 sLsLsLLI

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FIUBA 2008 3

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios:t z v(z,t) i(z,t)0 -l V0 I0

τ 0

2τ -l

3τ 0

4τ -l … …

sLsLLV 20 1

sLLV 10

LV 10 LI 10

sLLI 10

sLsLLI 20 1

2220 1 sLsLsLLV 222

0 1 sLsLsLLI

z = -l z = -lz = 0 z = 0V I

s sL L

τ

1 1

L L

sL sL

sL 2sL 2

22sL

23sL

22sL

23sL

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FIUBA 2008 4

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios:z = -l z = -lz = 0 z = 0

V Is sL L

τ

1 1

L L

sL sL

sL 2sL 2

22sL

23sL

22sL

23sL

0-lz

RL

Rs

VsZ0

V

VL

Vin

t/τ

IIL

Iin

t/τ

Vs=10V Zs=10 Z0=50 ZL=

VVL

Vin

t/τ

I

IL

Iin

t/τ

Vs=10V Zs=10 Z0=50 ZL=0

V

VL

Vin

t/τ

I

IL

Iin

t/τ

Vs=10V Zs=10 Z0=50 ZL>Z0

V

VL

Vin

t/τ

I

IL

Iin

t/τ

Vs=10V Zs=10 Z0=50 ZL<Z0

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FIUBA 2008 5

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios - Pulsos:z = -l z = -lz = 0 z = 0

V Is sL L

τ

1 1

L L

sL sL

sL 2sL 2

22sL

23sL

22sL

23sL

0-lz

RL

Rs

VsZ0

Vr

VL

t/τ

Ir

IL

t/τ

td=τ/3

ZL>Z0

Vr

VL

t/τ

Ir

IL

t/τ

td=τ/3

ZL<Z0

Vr

VL

t/τ

Ir

IL

t/τ

td=1.7τ

ZL>Z0

Vr

VL

t/τ

Ir

IL

t/τ

td=1.7τ

ZL<Z0

Vr

VL

t/τ

Ir

IL

t/τ

td=2.3τ

ZL>Z0

Vr

VL

t/τ

Ir

IL

t/τ

td=2.3τ

ZL<Z0

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FIUBA 2008 6

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios – Carga compleja:

0-lz

ZL

Rs

VsZ0

Si la carga es compleja es necesario usar técnicas de transformación de Laplace para halla la respuesta a escalones de tensión:

y podemos escibir para L:

),( ),( ),( ),( szItziszVtzv

s

V

Z

ZsV

Z

Z

sV

sV

ZZ

ZZ

tv

tv

L

L

L

LL

L

LL

0

0

0

0

0

0

0 ),0(),0(

),0(

),0(

),0(

donde L es la transformada de Laplace de la impedancia de carga y V0/s la transformada de Laplace de la función escalón que representa la onda progresiva.

Una vez calculada, esta expresión se invierte nuevamente por Laplace para hallar la expresión en el tiempo de la onda de tensión regresiva.

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FIUBA 2008 7

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios – Carga compleja. Ejemplos:

0-lz

ZL

Rs

VsZ0

R

L

sLRL

0

00

0

0

0

0

0

00

0

0

/1

121

),0(

ZRL

VsZR

Z

sZR

ZR

s

V

sLZR

sLZR

s

V

Z

ZsV

L

L

D

t

ttt

tueZR

Z

ZR

ZRVtv

)(

2),0( /

0

0

0

00

v-/V0

t/

r =R/Z0= 0.5r = 1r = 2

Se ve que para y la tensión sobre la carga en el instante del rebote duplica a la de la onda incidente, porque la inductancia serie impide el súbito incremento de la corriente, que entonces es inicialmente cero (condición de circuito abierto).

01),0( 0 Vtvt

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FIUBA 2008 8

Se ve que para

ya que el capacitor es inicialmente un cortocircuito y la tensión sobre la carga depende solamente de la relación R/Z0.

00

01 ),0(0 V

ZR

ZRtvt

MODELOS EN COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 5

LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios – Carga compleja. Ejemplos:

0-lz

ZL

Rs

VsZ0

sCRL 1

0

00

0

0

0

00

0

0

/1

121

1

1),0(

ZRC

VsZR

Z

s

s

V

sCZR

sCZR

s

V

Z

ZsV

L

L

D

t

ttt

tueZR

ZVtv

)(

21),0( /

0

00

R

C

v-/V0

t/

r =R/Z0= 0.5r = 1r = 2

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FIUBA 2008 9

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LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios – Carga compleja. Ejemplos:

0-lz

ZL

Rs

VsZ0

sLRsRLsLRL 111

00

00

0

00

000

0

0

/1

121

),0(

ZRLRZ

VsZR

R

s

s

V

RZZRsL

RZZRsL

s

V

Z

ZsV

L

L

D

t

ttt

tueZR

RVtv

)(

21),0( /

00

R L

v-/V0

r =R/Z0= 0.5r = 1r = 2

t/

Se ve que para

ya que la inductancia es inicialmente un circuito abierto y la tensión sobre la carga depende nuevamente de la relación R/Z0.

00

01 ),0(0 V

ZR

ZRtvt

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LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Transitorios – Carga compleja. Ejemplos:

0-lz

ZL

Rs

VsZ0

sCRRsCRL 111

00

000

0

0

00

000

0

0

/1

121

),0(

ZRCRZ

VsZR

R

sZR

ZR

s

V

sCRZZR

sCRZZR

s

V

Z

ZsV

L

L

D

t

ttt

tueZR

R

ZR

ZRVtv

)(

2),0( /

00

00

v-/V0

r =R/Z0= 0.5r = 1r = 2

t/

R C

Se ve que para ya que el capacitor es inicialmen-te un cortocircuito y la tensión sobre la carga debe anularse.

01 ),0(0 Vtvt

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LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Ecs. del telegrafista:

t

iL

z

vt

vC

z

i

/

1

0 CLZ

LCc

regresiva) (onda

)progresiva (onda

/)(),( )(),(

/)(),( )(),(

0

0

Zctzgtzictzgtzv

Zctzftzictzftzv

),(),(21)(

),(),(21)(

0

0

tziZtzvctzg

tziZtzvctzf

20

10

),(),( .

),(),( .

KtziZtzvctectz

KtziZtzvctectz

Observadores de Bergeron

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LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Método de Bergeron:

0 L

z

Z0

)()(),(

)()(),(

0 cztVcztVtziZ

cztVcztVtzv

)(2),0(),0(

)(2),0(),0(

)()(),0(

)()(),0(

0

0

0 tVtiZtv

tVtiZtv

tVtVtiZ

tVtVtv

cLt

ttVtLiZtLv

ttVtLiZtLv

ttVttVtLiZ

ttVttVtLv

D

D

D

DD

DD

)(2),(),(

)(2),(),(

)()(),(

)()(),(

0

0

0

Dttt Dttt

)(2),(),(

)(2),(),(

)(2),0(),0(

)(2),0(),0(

0

0

0

0

tVttLiZttLv

ttVtLiZtLv

tVtiZtv

ttVttiZttv

DD

D

DDD

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FIUBA 2008 13

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LINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS DE TRANSMISION – MODELO EN EL DOMINIO DEL TIEMPOLINEAS IDEALES

Método de Bergeron:

0 L

z

Z0

)(2),(),(

)(2),(),(

)(2),0(),0(

)(2),0(),0(

0

0

0

0

tVttLiZttLv

ttVtLiZtLv

tVtiZtv

ttVttiZttv

DD

D

DDD

Eliminamos de estas ecuaciones V-(t) y V+(t-tD) :

que podemos escribir:

),(),(),0(),0(

),(),(),0(),0(

00

00

DD

DD

ttLiZttLvtiZtv

tLiZtLvttiZttv

),0(),0(),0(donde

),0(),(),(

),(),(),(donde

),(),0(),0(

0

0

00

00

DDDL

DL

DDD

D

ttiZttvttE

ttEtLiZtLv

ttLiZttLvttLE

ttLEtiZtv

+

v(0,t)

Z0 Z0

v(L,t)i(0,t) i(L,t)

E0(L,t´) EL(0,t´)

+